CC BY
52
ПРИГЛАШЕНИЕ В НАУКУ (докторанты, адъюнкты, соискатели, студенты)
УДК 504.054; 504.064
В.А. Казаков, О.С. Виноградов, Н.А. Виноградова, Н.В. Аброськин, В.А. Царёв
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ БЛОК ПО РАСЧЁТУ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПРОМЫШЛЕННЫМИ И АВТОМОБИЛЬНЫМИ ВЫБРОСАМИ
Разработаны программные продукты для расчёта максимальной концентрации загрязнителей от одного и нескольких промышленных источников с учётом фоновых концентраций конкретных населённых пунктов и влияния метеорологических факторов. Для учёта влияния автомобильного транспорта на атмосферу городов применена программа, позволяющая рассчитать уровень суммарного загрязнения от движущихся и простаивающих в «пробках» автомобилей.
Ключевые слова: загрязнение атмосферы, воздушные выбросы, компьютерная программа, алгоритм, расчёт концентрации, автомобили.
V. Kazakov, O. Vinogradov, N. Vinogradova, N. Abroskin, V. Tsarev
AUTOMIZED CALCULATION UNIT OF THE AIR POLLUTION LEVEL INDUSTRIAL AND VEHICLES EMISSIONS
The article presents software for calculations of maximum concentration pollutants from one or more industrial sources taking into account local ambient and climatic factor. The program for counting influence of vehicles on urban air was used, which gives a possibility to calculate a level of total pollution from moving and stuck traffic jams.
Keywords: air pollution, emissions, software, algorithm, concentration calculation, cars.
В соответствии со статьёй 67 Федерального закона «Об охране окружающей среды» производственный контроль осуществляется в целях обеспечения выполнения в процессе хозяйственной и иной деятельности мероприятий по охране окружающей среды, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов, а также в целях соблюдения требований в области охраны окружающей среды.
Постоянно возрастающее количество выбросов в атмосферу от различных источников заставляет задуматься о необходимости учёта их взаимного влияния. В целях упрощения расчётов, связанных с воздушными выбросами, разработана компьютерная программа, позволяющая учитывать влияние параметров атмосферного воздуха, высоту, на которую осуществляется выброс, и количество источников выброса. Для создания программы использована методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД-86 [1].
С целью учёта как можно большего количества факторов, влияющих на концентрацию загрязнителя в воздухе, используется формула для одиночного выброса:
A ■ M ■ К ■ М • N ■
см =■
Н2 • 3¥0 -М- '
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (вводится в программу под названием «коэффициент рассеивания»); М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени (вводится в программу под названием «количество загрязнителя в выбросе»); К - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; Мк и N - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси
68 _
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2013'2
из устья источника выброса; Н (м) - высота источника выброса над уровнем земли; 7 - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности; ДТ (°С) - разность между температурой окружающего воздуха Ту и выбросов Та выбрасываемой газовоздушной смеси; Уо (м3/с) - расход газовоздушной смеси.
Для расчёта по указанной формуле необходимо также учитывать диаметр устья источника О (м); скорость ветра Уу; среднюю скорость выхода выброса из устья источника У (м/с). Значения коэффициентов Мк и N определяются в зависимости от параметров /, Ум, Ум2. В ходе расчёта расстояния, на котором достигается максимальная концентрация, вводится безразмерный коэффициент «альфа» (а).
Программа позволяет рассчитать максимальную концентрацию загрязнителя (См) и расстояние от источника выброса (Хм), на котором достигается максимальная концентрация (рис. 1). Алгоритм программы для ситуации с одиночным выбросом приведён на рис. 2, 3.
Рис. 1. Внешний вид интерфейса програ
Рис. 2. Фрагмент алгоритма процедуры для ситуации с одиночным выбросом Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2013'2
Рис. 3. Продолжение фрагмента алгоритма процедуры для ситуации с одиночным выбросом
Необходимо помнить, что в случае расчёта загрязнения от конкретного объекта используются фоновые концентрации с учётом компьютерной базы данных о выбросах на всех объектах, находящихся на данной местности, исключая рассматриваемый объект.
»едных веществ
НИИ
Рис. 4. Интерфейс программы для расчёта ситуации с множественными источниками выбросов
Для ситуаций, связанных с наличием нескольких источников выброса, приземная концентрация вредных веществ в любой точке местности определяется как сумма концентраций веществ от отдельных источников (рис. 4). При этом учитывается направление и скорость ветра [1].
Программа также рассчитывает максимальное значение приземной концентрации вредного вещества при неблагоприятных метеорологических условиях и опасной скорости ветра.
Основная масса выбросов в атмосферу осуществляется промышленными объектами и автомобильным транспортом. Расчёт выбросов от автомобильного транспорта представляет определённую сложность, так как объём и состав выбросов зависят от конкретного вида автомобиля, длительности его простоя в автомобильных пробках и на «светофоре».
Расчёт уровня загрязнённости воздуха от автомобильного транспорта осуществляется на основании методики определения выбросов для проведения сводных расчётов загрязнения атмосферы городов, утверждённой приказом Госкомэкологии России от 16 февраля 1999 г. № 16.
Выброс конкретного вещества автотранспортным потоком определяется для конкретной автомагистрали, на всей протяжённости которой структура и интенсивность автотранспортных потоков изменяется не более чем на 20-25 %. При изменении автотранспортных характеристик на большую величину автомагистраль разбивается на участки, которые в дальнейшем рассматриваются как отдельные источники. В районе перекрёстка выбрасывается наибольшее количество вредных веществ автомобилем за счёт торможения и остановки автомобиля перед запрещающим сигналом светофора и последующим его движением в режиме «разгона» по разрешающему сигналу светофора [2].
Поэтому выделяют и отдельно обсчитывают участки перед светофором.
Программой осуществляется расчёт выделения загрязнений на автомагистрали, для этого ведётся учёт выбросов от каждого вида автомобилей (рис. 5, 6).
Рис. 5. Количество выбросов в случае простоя на светофоре или в автомобильной пробке
Рис. 6. Количество выбросов в случае движения автомобиля
Программа первоначально осуществляет расчёт по выбросам вредных веществ при движении автотранспорта, поочередно выдавая данные о концентрации загрязнений по каждой из полос для движения.
Затем программа учитывает количество загрязнений в случае остановок на перекрёстке .
Рис. 7. Внешний вид интерфейса программы для расчёта автомобильных выбросов
Суммарный выброс для данного участка автомагистрали рассчитывается с учётом движения автомобилей различных категорий и их остановок на «светофоре». Использование данного программного продукта позволяет получить данные по уровню загрязнённости, не прибегая к дорогостоящему химическому анализу.
Таким образом, применение автоматизированного блока по расчёту уровня загрязнения атмосферы промышленными и автомобильными выбросами позволяет проводить комплексное моделирование состояния воздуха в населённом пункте и своевременно выявлять зоны с возможным превышением нормативных значений.
Литература
1. Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД-86. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 77 с.
2 Виноградов О.С., Виноградова Н.А., Казаков В.А. Расчёт загрязнения атмосферы выбросами группы источников и площадных источников Материалы V Международной научно-практической интернет-конференции «Молодёжь. Наука. Инновации» // ПФ ФГОБУ ВПО «РГУИТП», 2012. - С. 253-256.
2. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчётов загрязнения атмосферы городов. Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды. Утверждена приказом Госкомэкологии России от 16 февраля 1999 года № 66. - М., 1999. - 9 с.
