Введение к работе
- З -.
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМИ. В условиях научно-технической революции и бурного индустриального развития многих государств нагаей планеты возрастают масштабы антропогенного воздействия, на природу. Наибольшие антропогенные нагрузки за счет загрязнения токсичными веществами биосфера испытывает прежде всего, на локальном и региональном уровне. Локальные загрязнения в результате промышленных выбросов по многих городах мира давно превзошли предельно допустимые санитарные нормы. Аналогичные последствия возникли? при интенсивной разработке полезных ископаемых, которые ведут к эрозии и загрязнению больших регионов. Необходимость защиты окруяапцей среди славит перед наукой задачу изучения быстро растущих воздействий человеческой деятельности на биосферу, анализа их положительных и отрицательных последствий, оценки возможности оптимизации этих воздействий. Для успешного ревения этой ваз-нейией задачи необходима разработка и внедрение в практику методов научно обоснованного природопользования, прогноза неяе-лателышх изменений в природной среде, обоснования необходимых мероприятий, позволяющих их избегать, непрерывного совериенглвг-вания стратегии природопользования для преодоления негативных последствий в различных регионах.
исходным моментом является исследование процесса загрязнения окруяагцей среди (ОС) выбросами отходов проинилонннх предприятий и разработка математических моделей природно - хозяйственных систем ( П"ХС ) различного иасвтаба. До последнего времени развивались два крайних вида в |впзноянои спектре аналитических и численных моделей переноса загрязняющих веществ в локальных и региональных областях:
а) предельно простые, имеии.ие прикладной инженерный характер
модели воздухообмена ПХС, которые не позволяют- учесть
достаточно точно пагнойпне факторы, влипющие на воздухообмен -г
кетеорологичег.кир условия;
б) очень пложннр численные гидротермодинамические модели пере
носа примесей в локальных областях с произвольной геометрией,
для использования которых требуется высокое качество входной
информации, ЗПМ больной мощности, высокая квалификация специа
листов, сопрзвоздапчих пря'ранкн моделей. !3сс зто ограничивает
возможность при«счг;нкя програми, реализупиих подобные модели,
дяу рачдпй ПХС. оставят? ич лишь в руках разработчиков.
- 4 -В последние годи в связи с ыассовыы внедрением в инженернцв практики высокопроизводительных персональних ЭВМ возникли благо-' приятные возможности для создания шшеперних методов н моделей нового поколения. Их основные свойства - удобство, простота в реализации, оперативность использования при достаточной точности формулировки.
ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РПБОТН явилась формулировка оперативных математических моделей среднего уровня слокиисти для задач охраны окружающей среды в областях локального масштаба и произвольной геометрии - открытых горних разработок С ОГР ), в областях мезо - ( город ) и регионального С территориально -производственные комплексы ) масштаба, ориентированных на ПЭВМ, с поиоцьп которых ыохно было бы найти решение многих задач, связанных с загрязнением конкретных ПХС. Такие модели иогли бы слувить научной основой для ' улучшения методики прогноза состояния загрязненности указанных объектов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНИ диссертации заключается в следующем:
- предлоасн метод построения нульмерных моделей прогноза состоя
ния -загрязненности атмосферы достаточно произвольных природно -
хозяйственных объектов (города, промышленного региона, карьера и
т.д.),основанный на использовании уравнения интегрального балан
са загрязнений для всего объема выбранной области интегрирования.
Выбранний метод позволяет "сохранить память" о трехмерности процессов переноса и трансформации полий загрязнений, а такве восстановить распределение этих полей с помощью заданных формул;
- на базе предложенного метода разработаны две нульмерные
нестационарные модели накопления и рассеяния ЗВ с учетом
действия промышленных и автотранспортных источников загрязнений
и вентиляционных устройств различного типа;
нульмерная модель воздухообмена карьеров дополнена блоком описания двухфазных неизотермических вентиляционных струй, развивающихся в атмосфере при различных метеорологических условиях;
выполнена алгоритмическая и программная реализация названных моделей, позволяющая осуществлять оперативные расчеты на ПЭВМ средней мощности ( типа IBM PC/AT--286,ЗОВ );
с помощью построенных моделей исследовано совместное влияние на процессы рассеяния ЗВ в ОГР основных, наиболее важных метеорологических, геометрических и технологических параметр..<
- выполнены расчеты загрязнения нескольких городов с учетом
действия реальных прмнмешшх источников рнброг.оп ЗВ,
метеорологических и физико-географических характеристик региона;
- оценена эффективность средстп искусственной вентиляции,
деАствулщих в карьере;
- выполнена систематические расчета основних параметров
вентиляционных струй, генерируемых различимый суцоствуящими
вентиляторам!' для разних метеоусловий.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦШШСТп. Выполненная работа имеет практический направленность, поскольку разработанные автором математические подели могут быть пригодны для прикладних инженерных расчетов и непосредственно использованы при речении г;а:ных для практики проблем накопления и рассеяния ЗГі в различных ПХП. Развитые модели позволяет в оперативно!; режиме получать прогноз интонг.ип-пости любых загрязнений в иптеросуЕз.он области в зазь.синогти пт ее размеров, метеоусловий, мощностей источников токсичных веществ и т.д.. Разработанные модели, реализование на ЮВ", могут бить пепользовани многочисленными потребителями, что связано с их простотой и доступностьп получения входных дашиг-'. Полученные количественные результаты ыогут бніь использованы при оценки эффективности принимаемых резений и разработке мероприятии по обеспеченна чистоти окрувмряой среди объектов.
1'Я ЗАЩИТИ РШШСЭТСЯ следующие положения диссертации :
- две нульмерные математические модели процессов переноса
загрязняяцих вецеств С ЗП А и областях покапьното, чеэо - и
регионального млситабог. и модель вентиляционных двухфазных
неизоториических турбулентних струй;
численные алгоритми и программы их реализации; результаты исследований на основе этих моделей процессов накопления и рассеяния ЗП в природно - хозяйственных системах различного типа.
АПРОБАЦИЯ РАБОТ!!. Основино результати диссертации докладывались на научном семинаре кафедри ?ФЯ и на итоговой сессии Зченогп совета РГГЧЧ в ІЗзЧг.
ПЧКЖАП.ЦЙ. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.
- б -
С-ТРаКТЧРП И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИЯ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и прилокения. Объеи диссертации составляет ..LQlb. машинописних страниц основного текста, .Я.57.. рисунков, . .irj.O.. таблиц. Список литературы содервит .В\>., наименования.
