ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Общие сведения о моделях оценки и прогноза состояния и уровня загрязнения атмосферы
1.2 Модели атмосферной дисперсии
Выводы по разделу
2 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МОДЕЛЕЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ
2.1 Перечень основных моделей, используемых для оценки загрязнения атмосферы
2.2 Классификация существующих моделей
2.3 Модели EPA
Выводы по разделу
3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЩЕСТВ В
АТМОСФЕРЕ
4 ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ МЕТОДОМ ЦИФРОВОЙ ВОЛНЫ
4.1 Просчет значений концентраций
4.2 Оценка адекватности
Выводы по разделу
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
Актуальность работы. В последние годы проблема обеспечения экологической безопасности стала особенно остро. Основной причиной этого является рост промышленности во всем мире. В рамках среднего промышленного города может существовать до миллиона источников выбросов вредных веществ. Вредные вещества попадают в атмосферный воздух, воду, почву, а затем в живые организмы, в том числе и в человека. Для оценки или прогнозирования распространения вредных веществ во времени и пространстве, используются модели, основанные на численных или аналитических решениях общего уравнения диффузии. Эти модели известны также как модели атмосферной дисперсии. Модели атмосферной дисперсии очень важны для системы управления качеством атмосферного воздуха, так как они помогаю контролировать выбросы в атмосферу, прогнозировать их распространение и разрабатывать эффективные модели. Существенное расширение применение моделей позволяет давать оценку качеству окружающей среды. К настоящему времени разработано достаточно большое количество таких моделей, наиболее популярными среди которых являются модели Берлянда, Эйлера, Лагранжа и модель факела «Лагранжа - Гаусса». Однако все они обладают рядом недостатков, среди которых отсутствие способности работать с динамикой (не учитывается изменение направления и скорости ветра), отсутствие учета рельефных особенностей местности. Поэтому, создание новой математической модели, которая бы позволила максимально достоверно прогнозировать распространение вредных веществ в рамках промышленного города, является актуальной задачей в области экологического мониторинга.
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка диффузионной модели на основе метода цифровой волны, которая бы позволила прогнозировать распространение вредных веществ.
Для достижения цели роботы были поставлены и выполнены следующие задачи:
1) анализ существующих методов прогнозирования распространения веществ в атмосфере;
2) разработка математической модели распространение веществ в атмосфере с помощью модификации алгоритма цифровой волны;
3) проведение оценки адекватности модели, распространения веществ в атмосфере.
Объектом исследования: являются процессы распространения загрязняющих веществ в атмосфере.
Предмет исследования - математическая модель распространения веществ с использованием метода цифровой волны.
Методы исследования - математическое моделирование метода цифровой волны, вычислительный эксперимент.
Что сделано - в работе выполнено и содержится эффективные модели, на основе которых была выбрана модель и от полученных результатов заключается в использовании математической модели распространения веществ с учетом рельефных особенностей местности и изменения направления и скорости ветра.
Структура работы. Магистерская работа состоит из введения, четверых разделов, выводов, списка источников, который состоит из 25 наименований, 2 приложений. Работа содержит 12 рисунков, 9 таблиц, 49 формул.
В магистерской работе предложено решение актуальной научной экологической задачи моделирования распространения веществ в атмосфере, которая бы учла недостатки существующих моделей и позволила прогнозировать распространение вредных веществ с более высокой точностью. При этом достигнутые следующие научные результаты.
1. Представлены общие сведения о моделях оценки и прогноза состояния и уровня загрязнения атмосферы. Приведен список процессов, воздействующих на загрязняющие вещества на стадиях подъема шлейфа, переноса и диффузии. Описаны модели атмосферной дисперсии, перечислены их задачи, перечень основных вводимых данных, методы оценки и виды источников вредных веществ.
2. Приведена классификация основных математических моделей, используемых для оценки загрязнения атмосферы. Рассмотрены некоторые из них. Показаны их преимущества и недостатки на практике.
3. Предложен метод моделирования распространения веществ в атмосфере, который отличается от существующих учетом рельефных особенностей местности и препятствий на пути, представляющих собой расположение застроек. Это позволило повысить точность моделирования распространения примесей в условиях нерегулярного расположения источников.
4. Выполнена апробация предложенной модели распространения веществ в атмосфере апостериорным способом. Показано, что максимальное значение погрешности модели при заданных начальных условиях не превышает 10%. Это свидетельствует о том, что разработанная модель является адекватной.
5. Приведено определение вредных веществ, их классификации и пути попадания в организм человека. Перечислены факторы, от которых зависит характер вызываемых веществом нарушений нормальной работы организма, пути обезвреживания ядов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
