Введение к работе
Актуальность проблемы. Важность проблемы охраны окружающей среды в наше время не вызывает сомнений. Интенсивно развивающаяся промышленность вызывает постоянное увеличение уровня загрязнения атмосферы. Во многих индустриальных районах уровень загрязняющих выбросов превышает величины, к которым могут адаптироваться организм человека и биосфера в целом. Неудовлетворительное состояние окружающей среды приводит к гибели растительности, приносит вред здоровью человека. Дальнейшее развитие этих процессов приобретает глобальное значение.
Вопросы охраны окружающей среды связаны, как правило, с тремя ее основными составляющими - атмосферой, гидросферой и литосферой. За последние десятилетия серьезной международной проблемой стала защита атмосферы от загрязнения - следствия хозяйственной деятельности человека. По сравнению с другими составляющими окружающей среды атмосфера обладает большей пространственной подвижностью и загрязняется наиболее быстро.
В такой ситуации развитие промышленности должно
сопровождаться разработкой новых технологий, которые бы
позволили предотвращать выбросы в атмосферу или
ограничивать их до допустимого уровня.
Определение параметров загрязнения позволяет:
1. Выявить вещество с концентрацией превышающей
предельно-допустимое значение;
-
Выявить источник загрязнения каждым веществом и долю участия этого источника;
-
Определить необходимые меры по стабилизации значений концентрации вредных веществ.
Сложность природных экосистем, значительное разнообразие типов взаимодействий, а также возросшая потребность в количественных методах анализа, оценки и прогноза состояния экосистем обусловливают ту особую роль, которую играет метод математического моделирования в исследованиях по проблеме окружающей среды.
В настоящее время наиболее распространенными методиками по расчету рассеяния примеси в атмосферном воздухе
являются методики, основанные на полуэмпирическом уравнении турбулентной диффузии для построения следа выброса вредных веществ: ОНД-86 (общесоюзный нормативный документ) и гауссова модель, используемая учеными США. Эти методики позволяют построить след выброса вредных веществ в воздушной среде, располагая метрологическими данными (скорость ветра, состояние атмосферы, температура, давление и так далее), параметрами источника выброса веществ, топографическими и географическими данными исследуемого района. Вследствие того, что информационные потоки имеют вероятностный характер, точность таких моделей составляет около 30%. Для получения количественных оценок загрязнения окружающей среды с определенной достоверностью необходимо использовать мобильные ИИС. Только на основе эффективного и оперативного анализа ситуации возможен правильный выбор и своевременное применение действенных контрмер в значительной степени уменьшающих ущерб от аварии, что и определяет актуальность разработки методики применения мобильной ИИС.
Цель диссертационном работы: разработать метод применения ИИС для повышения точности данных о рассеянии примеси в атмосферном воздухе с минимизацией затрат.
Задачи исследований. Сформулированная цель предопределяет следующие задачи исследований:
-
Исследовать методики, используемые при моделировании рассеяния примесей в атмосферном воздухе и проанализировать их отличия и особенности и точностные характеристики;
-
Исследовать характеристики измерительных средств, используемых при измерении концентрации вредных примесей и метеорологических параметров, а также их точностные характеристики;
-
Разработать методы коррекции модели рассеяния примеси в атмосферном воздухе по контрольным измерениям, проводимых с помощью мобильных ИИС;
-
Разработать практическую методику по оптимизации применения ИИС для решения поставленных задач.
Основные методы исследований. Для решения поставленных задач в качестве основных методов применялись
методы и принципы теории вероятности и математическая статистика, теория исследования операций и теория измерений. Научная новизна.
-
Проведен анализ существующих методик построения моделей рассеяния вредных примесей, определены и сравнены их характеристики;
-
Разработана практическая методика оптимизации применения ИИС для контроля фонового загрязнения;
-
Разработана практическая методика оптимизации применения ИИС для контроля загрязнения при выбросе вредных веществ в атмосферный воздух.
Практическая ценность работы. Разработка методов
повышения достоверности получения данных о рассеянии
примеси является интегральной частью научных исследований,
проводимых ка кафедре Информационно-измерительных систем и
технологий Санкт-Петербургского Государственного
Электротехнического университета. Использование методики, разработанной в работе, позволяет повысить достоверность данных о рассеянии примеси и оперативность их получения, минимизировать затраты. Методика может быть использована для определения зоны с превышением предельно-допустимых концентраций вредных веществ.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций» (СПб, 1999 г.), на Всероссийской научной конференции «Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (СПб, 1999 г.) и научно-технической конференции профессорского-преподавательского состава СПбГЭТУ (СПб, 2000 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи и тезисы к двум докладам на конференциях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, одного приложения и списка литературы, включающего 86 наименований. Основная часть работы изложена на 92 страницах машинописного текста. Работа содержит 16 рисунков и 9 таблиц.