Оперативное прогнозирование состояния атмосферы мегаполиса

С Я ö X U в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 1

граммных приложений. Электронный учебник играет основную роль в получении знаний и приобретении навыков.

Пособие содержит глоссарий, реализованный посредством гиперссылки на соответствующий программный модуль, отображаемый на главном фрейме. С помощью глоссария осуществляется навигация по лекционному модулю, что помогает студенту в кратчайшие сроки найти нужный материал. Он разработан таким образом, что помогает избежать поисков какого-либо определения, или алгоритма по всему учебнику, сразу открывая нужную страницу.

Общее суммарное время всех этапов учебной работы, включая работу с учебником, не должно превышать в эксперименте времени, отведенного на изучение предмета по учебному плану.

Чтобы точно определить дидактические возможности учебника по параметру К,ф необходимо провести по возможности полный курс обучения по пособию, т.е. изучать по нему предмет полностью. После каждого этапа проводится тестовый контроль для суждения о вкладе каждого средства обучения в процесс усвоения учебного материала учащимися.

Электронное обучение приводит к раннему освоению навыками применения информационно-коммуникационных технологий, что позволяет в дальнейшем существенно повысить эффективность использования знаний. Увеличение доли самостоятельного усвоения учебного материала обеспечивает выработку самостоятельности, ответственности, организованности, умения реально оценивать свои силы и принимать взвешенные решения.

УДК 502.7

Ю. В. Гербер, Ю. И. Беляев, И. Д. Моисеева, С. А. Бизина

Новомосковский институт (филиал) ГОУ ВПО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия

ОПЕРАТИВНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРЫ МЕГАПОЛИСА

It is offered to use algorithm of the operative forecast for an estimation airflows movement forecasting , allowing to observe distribution of"the gas cloud which have arisen in any point of investigated area, and to simulate movement of airflows over a city file. Для оценки прогнозировашгя движения воздушных потоков предлагается использовать алгоритм оперативного прогноза, позволяющий наблюдать распространение газового облака, возникшего в любой точке исследованного района, и имитировать движение воздушных потоков над городским массивом.

и

С Я 6 I и В химии и химической твхнопогик. Том XXIII. 2009. №1

Высокие темпы развития производства, рост городов, расширяющееся использование атмосферного воздуха для промышленных нужд требуют повышенного внимания к охране атмосферы. В целях предотвращения загрязнения атмосферы осуществляется большой комплекс мероприятий: усовершенствование и внедрение в промышленное производство малоотходных технологических процессов, реконструкция многих промышленных предприятий и ликвидация большого числа неорганизованных источников выбросов, широкое применение и совершенствование газоочистной аппаратуры. Но все таки необходимым условием успешного проведения работ по охране чистоты атмосферы является контроль за состоянием атмосферного воздуха, дающий объективную оценку действительности и эффективности всей деятельности по предупреждению загрязнения.

> ! * сч

«кате з

П. 01тера.тизка«ьЕк П|!|)Г(141 л

Рис. 1. Блок-схема алгоритма оперативного прогнозирования движения воздушных потоков

Для оценки оперативного прогнозирования движения воздушных потоков мы предлагаем алгоритм, который состоит 3 основных частей (см. рис.1): экспериментальные обследования метеоусловий мегаполиса, обработка экспериментальных данных с помощью помехоустойчивой интерполяции, и как результат - система оперативного контроля динамики воздушной среды при техногенных авариях.

Две первые части проектирования системы экологического мониторинга можно подразделить на ряд этапов.

Для получения репрезентативной информации о пространственной и временной изменчивости движения воздушных потоков мегаполиса, предварительно проводим экспериментальные исследования метеоусловий мегаполиса с помощью средств мобильного анализа.

Для создания базы данных эпюр движения воздушных потоков необходимо собрать метеоданные (скорость и направление ветра), выбрать ха-

$ о п в X и

в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 1

рактерные точки исследования, произвести расчет эпюры движения воздушных потоков с помощью программных средств.

Описаниый выше алгоритм был реализован на примере центрального района одного из малых городов России. Был выбран район площадью 1х] км. Анализ географического расположения района показал, что для наилучшего определения характеристик воздушных потоков необходимо выделить 45 реперных точек см. рис 2). При выборе реперных точек особое внимание уделялось перекресткам, т.к. исследование показало, что в этих точках наиболее сильно выражено напряжение эпюр воздушных потоков.

г.....;«• _ • ¡г«;'г ¡¿¿.

г----I--

•I

ш

Ь ••• л...... •

I ^«"Нж*1 г*« -г"Т*

I - в. . «- ф '

I -. * - ?.. - | „ .

... I -.11 к! >11 г : 1

г л —».....-г] . пг-г-

. * " . Р.} I . .

I *

а В»

^ г.

¡1,

сЬ _

Рис. 2. Карта размещения реперных точек измерения на исследуемом районе

На месте в каждой точке маршрута при помощи средств связи с метеостанцией запрашивались метеоданные на текущий момент времени. В реперных измерениях были сняты показания (направление и скорость ветра). С. целью формирования экспериментального статистического материала о районе обследования проводятся многократные реперные измерения скорости и направления ветра при различных метеоусловиях. Данные заносятся в программу разработанную нами, на выходе которой получаются эпюры движения воздушных потоков (см. рис.3). Эпюры движения воздушных потоков используются для наглядного отображения полей распределения направления и скорости воздушных потоков. При наложении эшоры на карту данного района получается картограмма эпюры, с помощью которой можно визуально наблюдать: куда и с какой скоростью движется воздушный поток. Параметры полученных эпюр сохраняются в базе данных. Затем, на основе собранных данных формируется система оперативного экологического мониторинга (расчета движения газового облака) с прогнозированием чрезвычайных ситуаций.

Все выше изложенное позволяет произвести оперативный прогноз распространения газового облака возникшего в любой точке исследованного района и имитировать движение воздушных потоков над городским массивом.

На рис. 4 представлены различные сценарии распространения газового облака в течении 15 минут в различных точках центра города. Из ре-

С Я 6 X 0 в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 1

4

зультатов эксперимента видно, что ветер по улицам и перекресткам распределяется сложными воздушными потоками. На выше указанных рисунках наглядно представлено распространение и концентрация рассеянного газа на местности.

Рис. 3. Эпюра движения воздушных потоков исследуемого района

На основе этих данных можно проанализировать ситуацию с точки зрения направления и скорости распространения газового облака при техногенных авариях.

"А.

г- /•

I: .Ч~>

Л1-- 'II;; ;

3

. I

I ; "»1?!; г : «г;! ' ..

Рис. 4. Предварительный прогноз движения газового облака в различных точках

Разработанная методика оперативного прогнозирования позволяет проиграть различные сценарии выбросов вредных веществ в атмосферу и определить: направление воздушного потока, с какой скоростью произойдет его распределение и место оседания, т.е. определить наиболее опасные участки мегаполиса, что важно при проектировании систем: безопасности как промышленных объектов, так и мегаполиса в целом.