CC BY
56
3. Фирма BaseGroup. URL.: http://www.basegroup.ru/ (дата обращения 20.01.11).
E. Roshchupkin
Neural-network forecasting model ofpollution of atmospheric air
The description of result of the forecast of distribution carbon oxigen in atmosphere of a city by means of a neural network is resulted. Training of a neural network was made in professional analytical platform deductor studio academic.
Key words: the forecast, a post of supervision, a time number, monitoring, modeling, a neural network, training, an error.
Получено 02.11.10
УДК 502.7:502.55
Э.В. Рощупкин, канд. техн. наук, доц., докторант, (4872) 35-37-60, гоеёиагёо@тай .ги (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАССЕИВАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ
Приводится описание результата проверки адекватности математических моделей системы экологического мониторинга атмосферного воздуха города.
Ключевые слова: прогноз, мониторинг, моделирование, источники выбросов, карта рассеивания вредных веществ.
С целью проверки адекватности математических моделей рассевания вредных веществ в атмосфере системы экологического мониторинга атмосферного воздуха города Тулы был проведен эксперимент сравнения теоретических данных (рассчитанных с помощью программных продуктов) и практических данных (измеряемых с помощью мобильных газоанализаторов) [1]. В качестве компонента загрязняющего вещества был выбран токсичный газ оксид углерода (СО). С помощью программного модуля «Призма город» были рассчитаны карты рассеивания вредных веществ в центральной части города Тулы. При расчетах в качестве исходных данных использовались тома ПДВ нескольких котельных, расположенных в непосредственной близости к проезжей части, по который двигался мобильный пост экологического контроля. В программном комплексе «Призма город» были выбраны для расчета параметры источников выброса - котельных и перекрестки с долевым участием автотранспорта. В качестве исходных данных были взяты следующие параметры (на примере
промплощадки номер 29 - котельной): параметры источников выбросов -высота, диаметр трубы, скорость выхода и т.д. (рис. 1) и инвентаризация выбросов - список загрязняющих веществ, их мощность и концентрация и т.д. (рис. 2).
Замеры производились в местах остановки транспортных средств общего пользования. В качестве транспортного средства был выбран экологический вид городского пассажирского транспорта - троллейбус.
Процентное содержание автотранспортных средств в потоке определялось простым подсчетом процентного содержания состава автотранспорта - количество грузовых автомобилей, легковых автомобилей, автобусов, троллейбусов и маршрутных такси типа «Г азель».
Подсчет процентного содержания автотранспорта на улицах города производился по всей протяженности проспекта Ленина г. Тулы с привлечением студентов кафедры «Аэрология, охрана труда и окружающей среды».
| Точечный круглый источник выбросов
источник ВЫБРОСОВ
0029-
ПРЕЦПРИЯТИЕ(промплощадка) Промплошадка 29
ПАРАМЕТРЫ ИСТОЧНИКА ВЫБРОСОВ
Высота (м) СТЇТЇЖПТ
Диаметр (м) 3.0000
Температура (шС) 180.0
Средний расход ГВС (мЗ/с) I 136.20000
Скорость выхода ГВС (м/с) I 19.26836
Число источников выброса(шт.) I 1
Координаты источника выбросов в СК предприятия(промплощадки) (м)
Х1 = 15591 VI = 27615
Признак расчета по зимней температуре лето
Коэффициент учета влияния рельефа 1.00
ОК
Справка
Рис. 1. Параметры источника выбросов
Студенты были разбиты на группы по 2-3 человека для подсчета единиц автотранспорта на каждом перекрестке примыкающих дорог к проспекту Ленина. Данные были обработаны и введены в программный комплекс «Призма город».
На рис. 3 приведен увеличенный фрагмент карты рассеивания вредных веществ вдоль автомагистралей города Тулы по маршрутам движения мобильного экологического поста наблюдения без топологической основы (электронной карты города).
Рис. 2. Копия окна инвентаризации выбросов
Рис. 3. Увеличенный фрагмент карты рассеивания вредных веществ от нескольких точечных источников выбросов и автомагистралей города без топологической основы
273
На рис. 3 показаны контрольные точки и концентрации, рассчитанные с помощью модуля «Призма город» в этих точках.
На рис. 4 приведен увеличенный фрагмент карты рассеивания вредного вещества СО от нескольких точечных источников (котельных) и автомагистралей города (перекрестков) с топологической основой на базе векторной карты города Тулы в формате AutoCad Map по маршруту движения троллейбуса № 30.
Рис. 4. Увеличенный фрагмент карты рассеивания СО по маршруту движения троллейбуса № 30 г. Тулы
Измерения концентраций оксида углерода производились последовательно в контрольных точках на остановках: «ул. Станиславского», «ул. Мира», «Университет», «Стадион», «ул. Первомайская»,
«Толстовская застава», «ул. Каминского», «Красноармейский проспект», «ул. Литейзена», «ул. Халтурина», «ул. Фрунзе», «ул. Дмитрия Ульянова», «Московский вокзал». Движение начиналось с автовокзала до Московского вокзала и обратно до автовокзала. Замеры производились в течение рабочей смены с 8 часов утра до 17 часов вечера
Результаты замеров концентраций оксида углерода с помощью мобильного поста системы экологического мониторинга получены в [1]. Результаты измерения привязаны к географическим координатам контрольных точек с помощью системы глобального позиционирования GPS. Данные измерений по каждой остановке были обработаны и сведены в таблицы. По полученным табличным данным средствами Microsoft Excel были построены графические зависимости концентраций от времени. Для сравнения теоретических и практических данных, практические измерения были обработаны с целью получения среднего значения с помощью интегральной оценки.
Результаты сравнения теоретических расчетов и практических измерений сведены в таблицу.
Сравнение результатов моделирования и натурных экспериментов
Название остановки (контрольной точки) Расчетное значение концентрации СО Срас,мг/м3 Измеренное значение концентрации СО СИзМ,мг/м3 Разница между расчетом и экспериментом, мг/м3 От- клоне ние, %
Ул. Станиславского 1,502 1,425 -0,077 5,1
Ул. Мира 1,345 1,201 -0,144 10,7
Университет 1,588 1,618 0,03 1,9
Стадион 3,331 2,989 -0,342 10,3
Ул. Первомайская 3,856 3,944 0,088 2,3
Т олстовская застава 3,219 3,318 0,099 3,1
Ул. Каминского 3,023 2,935 -0,088 2,9
Красноармейский проспект 4,748 3,834 -0,914 19,3
Ул. Лейтейзена 2,114 1,718 -0,396 18,7
Ул. Халтурина 2,253 2,232 -0,021 0,9
Ул. Фрунзе 4,523 3,685 -0,838 18,5
Ул. Дмитрия Ульянова 2,537 2,834 0,297 11,7
Московский вокзал 1,469 1,28 -0,189 12,9
Среднее отклонение между расчетом и экспериментом составило
9,1 %.
По полученным значениям были построены графики сравнения между теоретическим расчетом и экспериментом. На рис. 5 представлено сравнение кривых теории и эксперимента по маршруту движения троллейбуса № 30 г. Тулы в контрольных точках (остановках).
Рис. 5. Сравнение концентраций оксида углерода расчетной и измеренной по маршруту движения троллейбуса № 30 г. Тулы
На рис. 6 представлено изменение процента отклонения между теоретическими и практическими данными по маршруту движения троллейбуса № 30 г. Тулы в контрольных точках (остановках).
Рис. 6. Процент отклонения меду расчетом и экспериментом
Результаты сравнения концентраций оксида углерода расчетной и измеренной по маршруту движения троллейбуса № 30 г. Тулы говорят о хорошей сходимости теоретических расчетов и практических измерений.
Расчетные значения концентраций оксида углерода почти по всей протяженности маршрута движения троллейбуса № 30 г. Тулы не сильно отличаются от практических замеров. Незначительные отклонения в районе остановки «Красноармейский проспект» свидетельствуют о том, что не были учтены при моделировании некоторые источники выбросов, в зоне влияния которых находятся остановки «Оружейный завод» и «Машзавод». Отклонения в районе остановок «ул. Литейзена» и «ул. Фрунзе» могут быть вызваны значительными изменениями количества единиц автотранспорта, так как по этим направлениям увеличивается транспортный поток в режиме пробок в центральной части г. Тулы. В общем можно сказать о четкой зависимости концентрации оксида углерода на улицах города от количества близлежащих к проезжей части котельных и количества единиц автотранспорта на улицах города.
Список литературы
1. Рощупкин Э.В. Система распределенного автоматизированного мониторинга загрязнения атмосферного воздуха промышленных регионов// Безопасность жизнедеятельности. №5. 2010. С. 46-52.
E. Roshchupkin
Check of adequacy of mathematical models of dispersion of harmful substances in atmosphere
The description of result of check of adequacy of mathematical models of system of ecological monitoring of atmospheric air of a city is resulted.
Key words: the forecast, monitoring, modeling, sources of emissions, a card of dispersion of harmful substances.
Получено 02.11.10
