Введение к работе
r /
Ртдцкя[Актуальность темы.Проблемы охраны окружающей среда наиболее обострились в последнее время,так как рост городов, промышленного производства; создание территориально-прсышленннх комплексов приводит к значительным выбросам вредных веществ в атмосферу. Методы математического моделирования и мониторинга являются надежным и полезным инструментом при выборе эффективных воздухоохранных мероприятий, прогнозе уровня загрязнения атмосферы городов и промышленных районов, регулировании выбросов предприятий.
При создании математической модели загрязнения воздушного бассейна необходимо учитывать климатические и антропогенные особенности объекта моделирования, поскольку па перенос и рассеяние примеси в атмосфере влияют метеорологические, топографические, географические условия местности.
Города, расположенные в горной местности, например Алма-Ата относятся к районам с повышенным и да*:е опасным уровнем загрязнения атмосферы.
Актуальность темы определяется все растущим уровнем загрязнения атмосферы г.Алма-Аты и тем,что на данный момент еще не разработана модель переноса и рассеяния примеси в атмосфере города, расположенного па границе степного и высокогорного районов.
Модель является основным расчетным модулем системы ТОПАЗ (Текущий Объективный Прогноз Атмосферных Загрязнений ), разработанной и внедренной в Институте космических исследований Академии Наук Республики Казахстан в рамках Республиканской научно-технической программы Р.0.Ц.Т6.01 " Разработать и внедрить меры по оздоровлению воздушного бассейна г.Алма-Л'лі ".
При разработке модели основополагающими Факторами были уникальные климатические, географические и аптропогонше особенности города Алма-Аты и требования системы ТОПАЗ.
Цель работы состоит в предоставлении методики расчета
периодов сильного загрязнения' атмосферы города Алма-Аты с определением но менее чем почасовой дшіамики полей концентрации и получением подробных карт загрязнения с разрешением не более
0,5 км, формулировке модели переноса и рассеяния примеси в атмосфере города, удовлетворяющей требованиям устойчивости, экономичности и быстроте счета, разработке сервисных программ визуаяьного отбражешія результатов расчета в виде изолиний концентрации и цветных карт полей загрязнения.
Научная новизна. Предлагается математическая модель, основанная на численном решении вдвективно-диффузионных уравне-ний с последующей детализацией полученных концентраций на гораздо более мелкую сетку по аналитическим формулам Гаусса. Численное решение задачи определяется с помощью многоящичной модели, которая заключается в разбиении расчетной области на систему взаимосвязанных боксов и осреднении всех параметров задачи по объему каждого бокса. Полученное таким образом численное решение пересчитывавтся по аналитическим формулам Гаусса с учетом расположения источников и скорости ветра в каждом боксе. Получены формулы для расчета концентрации от точечного источника в его окрестности, для расчета концентрации от точечного источника при изменении направления и скорости ветра. Предложен алгоритм расчета концентрации примеси от распределенных источников. Модель реализована в виде действующего шес-ти-уровневого программного комплекса из 40 программных модулей на персональном компьютере ІВМ-РС/АТ-386 с базой данных на основе системы KARAT.
На защиту выносится
разработка модели загрязнения атмосферы города, расположенного в горной местности;
многоящичная модель расчета средних по боксам концентраций примеси;
процедура детализации полученных численных решений ад-вективно-диффузнойного уравнения на мелкую сетку по аналитическим формулам распространения шлейфов выбросов;
реализация алгоритма на персональном компьютере в виде действующего программного комплекса;
анализ загрязнения воздушного бассейна города Алма-Аты различными ингредиентами.
Практическая ценность работы :
- результаты расчетов использовались при выработке науч-
но-обоснованных архитектурно-планировочных решений в генплане развития г.Алма-Ати и территориально-комплексной схеме охраїш природы Алма-Аты и Алма-Атинской области. Акты внедрения в ГГПИ Алма-Лтагипрогор от 29 декабря 1987 года, в ГГИ по градостроительству Госстроя " Казгипроград " от 15 февраля 1989 года и в ГПИ " Алма-Атагенплан " от 29 января 1990 года прилагаются в диссертационной робото. Отмечается, что " детальный пространственно-временной анализ загрязнения воздушного бассейна города имеет большое социальное значение ";
- предлагаемая модель может использоваться для экспертизы
эффективности воздухоохранных мероприятий, прогноза загрязнен
ности воздушного бассейна, просчета вариантов различных спосо
бов регулирования выбросов и размещения промышленных предприя
тий;
- разработанная процедура детализации предусматривает
пересчет численных решений, полученных любым конечно-
разностным методом на любой достаточно крупной сетке, что
обеспечивается автономностью и автоматизацией уь-азашюй
процедуры;
- действующий программный комплекс и модель при необходи
мости можно модифицировать для использования в расчетах заг
рязнения атмосферы города, расположенного в горной местности.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и об-
суздались из VIII отчетно-научной конференции Института математики и мехаїпіки АН Республики Казахстан (Адмз-Лта,1983 г.), на Всесоюзной конференции " Проблемы контроля и за'лита атмосферы от загрязнения " ( Севастополь, 1989 г.), Всесоюзном со-вецзппн " Системнее моделирование загрязнения атмосф-зры " (Лл-ма-Атз, 1989 г. ), X отчетно-научней конференции Института математики и механики АН Республики Казахстан (Алма-Ата,1990г.), республиканской научно-технической конфоротгпи " Іїспо.тьзонгшие достижений научно-технического прогресса в области охраїш природы Казахстана " ( Алма-Ата, 1990 г. ), республиканском сопо-щашга и Экологические проблем Казахстана " (Алма-Ата,199!г.). Всесоюзном езмішаре " Предсказание и математическое моделнро-ватіо катастрофических явлеїшй и их последствий " ( Ки"В, 19"1 г. ), на семинарах лаборатории моделирования загрязнения а-:/->-
сферы и отдела космического мониторинга Института космических исследований.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 6
печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения и 2-х приложений, списка литературы, включающего 125 наименований, 140 страниц машинописного текста. В работе приведены 33 рисунка и 9 таблиц.
