Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics

Тезисы докладов

Математическое моделирование в проблемах охраны окружающей среды

Задачи переноса и диффузии солепылевых частиц, аэрозолей от осушенных зон морей, водохранилищ, промышленных площадок и выбросы промышленных предприятий сводится к решению уравнений в частных производных. Для его решения надо задать соответствующие начальные и краевые условия и входные данные. Входными данными являются территория - область и заданные метеорологические условия, коэффициент вертикальной турбулентности, коэффициент диффузии, коэффициент взаимодействия с подстилающей поверхностью.

Такой подход позволяет получать математическую модель, которая достаточно полно описывает реальную ситуацию и его можно использовать для прогнозирования распределения взвешенных частиц в пространстве и времени. При разработке математической модели и вычислительного алгоритма принято: скорости ветра изменяются по вертикали и времени, коэффициент турбулентности зависит от стратификации атмосферы и изменяется по вертикали, коэффициент диффузии зависит от времени и модуля скорости ветра, а коэффициент взаимодействия с подстилающей поверхностью зависит от рассматриваемой территории.

Нестационарная трехмерная задача решается методом дробных шагов. Разработанный математическая модель и численный алгоритм реализован в виде комплекса программ, которая обеспечивает дружеский интерфейс с ПЭВМ и графическую интерпретацию трехмерных числовых полей изменяющихся во времени. Трехмерные числовые данные на экране представляются в двухмерном многоцветном виде или линейными изолиниями в нескольких окнах монитора, для различных моментов времени в плоскостях XY, XZ или YZ.

Входные данные могут быть заданы в виде текстового файла или файла базы данных ACCESS, которая согласованна с выбранной сеточной областью (xi, yj, zk) или географической картой региона.

Проведены численные эксперименты по распространению солепылевых частиц от осушенной зоны Аральского моря, по распространению вредных веществ от промышленных предприятий гг. Навои, Чирчика, Алмалыка, Ахангарана, Ангрена. Для предотвращения процессов опустынивания и дефляции солепылевых частиц с осушенного дна Арала и дельт рек Амударьи и Сырдарьи была предложена схема приземного защитного пояса в Южном Приаралье. Приведены вычислительные эксперименты для соответствующих распределений коэффициентов взаимодействия с подстилающей поверхностью при условии функционирования природоохранных мероприятий и без него.

Численные эксперименты показали, что функционирование природоохранных мероприятий существенно уменьшает содержание взвешенных частиц в атмосфере. Наземные генераторы используются в службе активных воздействий на гидрометеорологические процессы. Для теоретических и экспериментальных исследований по регулированию выпадения осадков в высокогорных районах и усовершенствованию метода искусственного увеличения осадков в предгорных районах Средней Азии проведены вычислительное эксперимента для изучения процессов распространения дыма йодистого серебра в зависимости от заданных метеорологических условий.

Промышленные объекты и комплексы, которые, как правило, сооружаются и реконструируются в густо населенных районах или вблизи от них. Это обстоятельство накладывает особые ограничения и требования на такие объекты, выбрасывающих в атмосферу вредные вещества и нарушающие нормальную экологическую обстановку. Поэтому задача оптимального размещения промышленных предприятий и допустимые нормы выброса вредных веществ в атмосферу, при котором не нарушаются санитарно-экологические нормы, представляет большой теоретический и практический интерес.

Пусть необходимо разместить или реконструировать промышленные предприятия вблизи населенных пунктов, с таким условием, чтобы суммарное годовое загрязнение промышленных выбросов не превышало допустимую санитарную норму и чтобы общая экологическая нагрузка на весь регион была минимальной или в пределах санитарных норм.

Эту задачу можно с формулировать и так: определить место размещения и количество выбрасываемых в атмосферу веществ при котором в зонах DiD и в целом во всем регионе будут соблюдены санитарные нормы загрязнения. Если для решения этой задачи можно использовать основную задачу, но тогда ее придется решать многократно перебирая различные варианты размещения источников. Однако та же цель может быть достигнута, если для этого взять решение сопряженной задачи при соответствующих началних и краевых условиях согласованих с основной задачей.

Сопряженная задача решается аналогично основной задачи. Разработан комплекс программ, которая позволяет получать численное решение в области D для основной и сопряженной задачи.

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
    Дата последней модификации: 06-Jul-2012 (11:52:46)