На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаЧрезвычайные ситуации → Эколого-экономическая деятельность предприятий → Математическое описание модели экологического мониторинга при чрезвычайных ситуациях

Математическое описание модели экологического мониторинга при чрезвычайных ситуациях


Математическое описание модели базируется на решении уравнений фильтрационного течения в пористой среде и уравнении переноса и диффузии примеси. В модели предусмотрена возможность расчета распространения загрязненных вод на значительные расстояния, поэтому использованы методы осреднения фильтрационного течения по водоносному слою, что позволило свести пространственные задачи к расчету фильтрационных потоков и связанных с ними загрязняющих веществ.


Государственные мониторинг подземных вод, применяя компьютерные методы, решает (наряду с контролем качества ПВ) ряд и других задач, связанных с использованием и эксплуатацией ПВ.


При анализе воздушных газовых смесей, измерении состава и концентрации продуктов сгорания (СО, NO, NО2, SО2, НС1 и др.), а также состава пыли широкое использование находят корреляционные методы. Техническая идея методов заключается в сравнении спектров поглощения исследуемой газообразной смеси со спектром поглощения детектируемого газового компонента и последующем определении количественных характеристик полученных спектров. Для этой процедуры используются обычно газовые фильтры, бездиссипационный ИК-метод и один из двух интерференционных методов, основанный либо на многолучевой интерференции, либо на интерференции двух лучей.

Атмосфера

Открытый способ добычи полезных ископаемых, перевозка опасных грузов, выбросы газов промышленных предприятий и т.д. приводят к загрязнению окружающего воздушного пространства.


Для нормализации состава атмосферы при его изменении в неблагоприятном направлении следует принимать меры по созданию ЭМ, включающего:

  1. комплекс измерительных приборов для точного определения состава воздуха по основным показателям;
  2. систему сбора и передачи информации, обеспечивающую совместное функционирование средств контроля;
  3. вычислительные модели анализа и прогноза развития атмосферных процессов, которые разрабатываются в комплексе с базой данных и экспертной системой, обеспечивающей принятие оперативных решений. За основу разработки конструкции станцией автоматического мониторингу взята станция контроля чистоты атмосферы «Пост-2». Результаты мониторинга показали высокую степень соответствия с данными аналитического метода.


С использованием математического моделирования исследуется состояние приземного слоя атмосферы на наличие сернистого ангидрида и взвешенных частиц в зоне выбросов Авдеевского коксохимического завода начиная с 1963 года. Показано, что кинетика распределения сернистого ангидрида и взвешенных частиц в приземном слое атмосферы на расстоянии 18 км от источника выбросов описывается экспоненциальными кривыми. 50%-ное снижение уровня загрязнения для взвешенных частиц наблюдается на расстоянии 7-9 км, а двуокиси серы - на расстоянии 4-6 км от источника выбросов.


Проводятся также исследования по созданию новых методов обработки информации. Так, для периодического или непрерывного контроля концентрации аэрозолей в РНЦ «Курчатовский институт» разработана система ЛАДА, предназначенная для работы при нормальном или повышенном давлении в «чистых» помещениях, боксах и технологических каналах. Она включает компьютер IBM PC, связанный с мультиплексорами. Каждый из них в свою очередь связан с 16 лазерными аэрозольными сенсорами ЛАД и с датчиками температуры, влажности и давления (дифференциальными манометрами).


ЛАД-1 имеет твердотельный лазерный диод и расход газа в измерительном объеме 3 л/мин. ЛАД-2 с. He-Ne датчиком работает с газами в 5 раз большего потока, но с меньшей чувствительностью, чем ЛАД-1. В систему ЛАДА входят также приборы метрологического сопровождения: генератор стандартных, латексных частиц и генератор монодисперсных субмикронных аэрозолей. Они используются для калибровки лазерных датчиков ЛАД-1 и ЛАД-2 и их периодически проверки. Рассмотрены направления совершенствования аппаратурного обеспечения системы мониторинга.


К корреляционным методам можно отнести и еще несколько, на которые хотелось бы обратить внимание:

  1. Трибоэлектрический (метод столкновения частиц).
  2. Метод непрозрачности.

1. Трибоэлектрический метод основан на том, что при столкновении твердых частиц со стержнем, расположенным поперечно распыленному газовому потоку, между ними имеет место перенос заряда. У приборов такого типа существует прямая пропорциональность между величиной заряда и концентрацией частиц. Калибровка приборов производится с помощью гравиметрических измерений. Метод обладает высокой чувствительностью измерения пылесодержания в трубопроводах с диаметром от 20 мм до 2 м. Минимальные концентрации, которые могут быть отслежены с помощью этого метода, составляют 0,1 мг/м.


2. Метод непрозрачности может быть использован для измерения содержания пыли при работе различных агрегатов (от рукавных фильтров до дымоходов больших диаметров). Концентрация пыли может быть измерена на уровне 25 мг/м. При более низких концентрациях точность измерения резко снижается из-за загрязнения линз и неточности отсчета.


Из этого краткого обзора следует, что для ЭМ необходимы широкомасштабные методы дистанционного профиля. Но, пожалуй, еще большая потребность в программном обеспечении систем обработки первичной растровой и другой информации, а также в методах доведения полученной первичной информации до документа, имеющего количественный характер (числа и изображения).


Таким образом, система ЭМ представляет собой иерархическую структуру, объединяющую организации управления, наблюдения, контроля, анализа состояния ОС на государственном, территориальном и региональном уровнях.


В работах последних лет просматриваются перспективы совершенствования систем космического мониторинга.


Рассматриваются вопросы создания космической системы контроля РБХ и геофизической обстановки с анализом всех основных аспектов возможности ее технической реализации. На основе анализа пространственно-временных требований возможных потребителей такой космической информации, современного уровня и тенденций развития научно-методического обеспечения-контроля РБХ обстановки из космоса даны предложения по составу целевой спутниковой аппаратуры, выбору космической платформы, построению орбитальной группировки, наземного сегмента приема, обработки и распределения космической информации.


Среди перспективных дистанционных методов отмечаются и методы дистанционного зондирования. Наиболее широкое применение они могут найти в районах нефтедобывающей промышленности. В одном из таких обзоров даны подробные схемы соответствующего комплекса.


В обзоре рассмотрены теоретические и прикладные аспекты применения методов и средств дистанционного зондирования Земли в задачах экологического мониторинга воздействий техногенных факторов на природную среду нефтедобывающих регионов. Рассмотрены проблемы создания региональных центров космического мониторинга окружающей среды, базирующегося на современных информационно-космических технологиях. Описана структура технических средств, математическое и программное обеспечение информационно-космических технологий. Изложены вопросы оценки экологических воздействий, приведены примеры практического применения космических технологий для экологического мониторинга нефтедобывающих территорий Западной Сибири.


На рис.5.4 дана схема диагностики состояния ОС и экосистем по космическим снимкам.

Диагностика состояния экосистем по космическим снимкам

Рис.5.4. Диагностика состояния экосистем по космическим снимкам


Как видно на рис.5.4, интерпретация результатов дистанционного зондирования и оценка состояния территории ОС невозможна и не точна без комплекса наземных исследований, включающих биологическую диагностику для корректирования космических наблюдений.


Сравнительный анализ результатов наземных исследований и обработки космической информации выявил определенные ограничения в использовании дистанционных методов для диагностики состояния экосистем. Это имеет существенное значение при интерпретации космических снимков в мониторинге территорий и выделении территорий различной экологической напряженности (зон катастроф, чрезвычайных ситуаций и предельно допустимых нагрузок). То же дают и карты ГИС.