Моделювання забруднення атмосфери у випадку надзвичайних ситуацій

E. Gunko

Анотація


Постановка задачі. Внаслідок надзвичайних ситуацій техногенного характеру відбувається інтенсивне забруднення атмосфери. Прогнозування процесу розповсюдження забруднювача є важливим при прийнятті адекватних рішень під час локалізації зон забруднення та ліквідації наслідків аварійних ситуацій з хімічно небезпечними речовинами.

Аналіз проблеми дослідження. Аналіз сучасних методів прогнозування забруднення атмосфери після аварій з небезпечними речовинами показав наявність суттєвих недоліків, а саме: вони не враховують вплив будівель на процес переносу небезпечних речовин в атмосфері, параметри метеоситуації та потребують великих втрат часу на отримання результату прогнозування. Таким чином, постає необхідність у створенні чисельних моделей, що дозволяють комплексно врахувати перелічені вище чинники та швидко виконувати розрахунки.

Для практичного застосування вкрай важливо мати стійкі чисельні алгоритми, які дозволяли б розраховувати забруднення атмосфери для широкого кола аварійних ситуацій. Тому в даній роботі для прогнозу аварійного забруднення атмосфери застосовано неявну поперемінно-трикутну різницеву схему. Ця схема має особливість – вона є неявною за побудовою, але розрахунок значення концентрації здійснюється за явною схемою — метод «бегущего счета».

Мета дослідження. Метою дослідження є розробка нової ефективної 3D чисельної моделі для розрахунку розсіювання токсичних газів в атмосфері, яка враховує вплив будівель на процес переносу забруднювача в атмосфері, параметри метеоситуації, легка в користуванні та для отримання результату прогнозування потребує 10–15 секунд.

Висновки. Розроблено ефективну чисельну модель для моделювання тривимірного процесу забруднення атмосфери у разі надзвичайних ситуацій на базі гідродинамічної моделі потенціальної течії і тривимірного рівняння переносу домішки, які враховують вплив вітрового потоку на перенос забруднювача і хімічний розпад забруднюючої речовини.

Розроблену модель було використано для розрахунку зони ураження в селітебній зоні у випадку аварії з викидом токсичних газів поблизу залізничного мосту. Представлено результати розрахунків, що ілюструють ефективність розробленої 3D моделі прогнозування розсіювання забруднювача в атмосфері. На основі проведених розрахунків показано, що у випадку аварійної ситуації можливе швидке та небезпечне забруднення атмосфери в селітебній зоні. 


Ключові слова


забруднення атмосфери; числове моделювання; розсіювання домішки

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Antoshkina L. I. Otsenka ekologicheskogo riska pri avariyah s himicheski opasnyimi veschestvami / L. I. Antoshkina, N. N. Belyaev, E. Yu. Gunko. – D. : Nauka i obrazovanie, 2008. – 136 s.

Berlyand M. E. Sovremennyie problemyi atmosfernoy diffuzii i zagryazneniya atmosferyi / M. E. Berlyand. – L. : Gidrometeoizdat, 1975. – 448 s.

Bruyatskiy E. V. Teoriya atmosfernoy diffuzii radioaktivnyih vyibrosov / E. V. Bruyatskiy. –

K. : Institut gidromehaniki NAN Ukrainyi, 2000. – 443 s.

Gunko E. Yu. Modelirovanie zagryazneniya atmosferyi pri isparenii zhidkosti iz grunta / E. Yu. Gunko // Visnyk Dnipropetr. nats. un-tu zalizn. transp. im. akad. V. Lazaryana. – 2007. – № 19. – S. 35—39.

Gunko E. Yu. Otsenka riska toksichnogo porazheniya lyudey pri avariynom vyibrose himicheski opasnogo veschestva / E. Yu. Gunko // Visnyk Dnipropetr. nats. un-tu zalizn. transp. im. akad. V. Lazaryana. – 2008. – № 20. – S. 87—90.

Marchuk G. I. Matematicheskoe modelirovanie v probleme okruzhayuschey sredyi / G. I. Marchuk. – M. : Nauka, 1982. – 320 s.

Metodika prognozuvannya naslIdkIv vilivu (vikidu) nebezpechnih hImIchnih rechovin pri avarIyah na promislovih ob'еktah i transportі. – K. : 2001. – 33 s.

Samarskiy A. A. Teoriya raznostnyih shem / A. A. Samarskiy. – M. : Nauka, 1983. – 616 s.

Chislennoe modelirovanie rasprostraneniya zagryazneniya v okruzhayuschey srede / M. Z. Zgurovskiy, V. V. Skopetskiy, V. K. Hrusch, N. N. Belyaev. – K. : Nauk. dumka, 1997. – 368 s.

Hanna S. Hybrid Plume Dispersion Model (HPDM) Improvements and Testing / S. Hanna, J. Chang // College on Atmospheric Boundary Layer and Air Pollution Modelling: 16 May – 3 June 1994. − № SMR/760 – 4. P. 1491—1508.

Tirabashi T. Analytical Air Pollution Advection and Diffusion Models / T. Tirabashi // College on Atmospheric Boundary Layer and Air Pollution Modeling. – 16 May—3 June 1994. – № SMR / 760 – 9.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Антошкина Л. И. Оценка экологического риска при авариях с химически опасными веществами / Л. И. Антошкина, Н. Н. Беляев, Е. Ю. Гунько. – Д. : Наука и образование, 2008. – 136 с.

 

Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы / М. Е. Берлянд. – Л. : Гидрометеоиздат, 1975. – 448 с.

 

Бруяцкий Е. В. Теория атмосферной диффузии радиоактивных выбросов / Е. В. Бруяцкий. – К. : Институт гидромеханики НАН Украины, 2000. – 443 с.

 

Гунько Е. Ю. Моделирование загрязнения атмосферы при испарении жидкости из грунта / Е. Ю. Гунько // Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – 2007. – № 19. – С. 35—39.

 

Гунько Е. Ю. Оценка риска токсичного поражения людей при аварийном выбросе химически опасного вещества / Е. Ю. Гунько // Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – 2008. – № 20. – С. 87—90.

 

Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / Г. И. Марчук. – М. : Наука, 1982. – 320 с.

 

Методика прогнозування наслідків виливу (викиду) небезпечних хімічних речовин при аваріях на промислових об'єктах i транспорті – К. : 2001. – 33 с.

 

Самарский А. А. Теория разностных схем / А. А. Самарский. – М. : Наука, 1983. – 616 с.

 

Численное моделирование распространения загрязнения в окружающей среде / М. З. Згуровский, В. В. Скопецкий, В. К. Хрущ [и др.]. – К. : Наук. думка, 1997. – 368 с.

 

Hanna S. Hybrid Plume Dispersion Model (HPDM) Improvements and Testing / S. Hanna, J. Chang // College on Atmospheric Boundary Layer and Air Pollution Modelling: 16 May – 3 June 1994. − № SMR/760 – 4. P. 1491—1508.

 

Tirabashi T. Analytical Air Pollution Advection and Diffusion Models / T. Tirabashi // College on Atmospheric Boundary Layer and Air Pollution Modeling. – 16 May – 3 June 1994. – № SMR / 760 – 9. 

Антошкина Л. И. Оценка экологического риска при авариях с химически опасными веществами / Л. И. Антошкина, Н. Н. Беляев, Е. Ю. Гунько. – Д. : Наука и образование, 2008. – 136 с.

 

Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы / М. Е. Берлянд. – Л. : Гидрометеоиздат, 1975. – 448 с.

 

Бруяцкий Е. В. Теория атмосферной диффузии радиоактивных выбросов / Е. В. Бруяцкий. – К. : Институт гидромеханики НАН Украины, 2000. – 443 с.

 

Гунько Е. Ю. Моделирование загрязнения атмосферы при испарении жидкости из грунта / Е. Ю. Гунько // Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – 2007. – № 19. – С. 35—39.

 

Гунько Е. Ю. Оценка риска токсичного поражения людей при аварийном выбросе химически опасного вещества / Е. Ю. Гунько // Вісник Дніпропетр. нац. ун-ту залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – 2008. – № 20. – С. 87—90.

 

Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / Г. И. Марчук. – М. : Наука, 1982. – 320 с.

 

Методика прогнозування наслідків виливу (викиду) небезпечних хімічних речовин при аваріях на промислових об'єктах i транспорті – К. : 2001. – 33 с.

 

Самарский А. А. Теория разностных схем / А. А. Самарский. – М. : Наука, 1983. – 616 с.

 

Численное моделирование распространения загрязнения в окружающей среде / М. З. Згуровский, В. В. Скопецкий, В. К. Хрущ [и др.]. – К. : Наук. думка, 1997. – 368 с.

 

Hanna S. Hybrid Plume Dispersion Model (HPDM) Improvements and Testing / S. Hanna, J. Chang // College on Atmospheric Boundary Layer and Air Pollution Modelling: 16 May – 3 June 1994. − № SMR/760 – 4. P. 1491—1508.

 

Tirabashi T. Analytical Air Pollution Advection and Diffusion Models / T. Tirabashi // College on Atmospheric Boundary Layer and Air Pollution Modeling. – 16 May – 3 June 1994. – № SMR / 760 – 9.