Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере

Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере

1. Задание 1

Рассчитать максимальную приземную концентрацию С_max загрязняющих веществ, создаваемую источником загрязнения атмосферы (ИЗА); расстояние x_max от ИЗА до точки максимальной приземной концентрации; опасную скорость ветра и_max, при которой создается максимальная концентрация ЗВ; показатель опасности загрязнения j и концентрации ЗВ по оси факела выбросов и перпендикулярно ей для точек, отстоящих от ИЗА на расстояниях x_max/2, х_max, 3x_max и 6x_max.

2.По результатам расчетов построить требуемые профили приземных концентраций, определить длину зоны загрязнения, в которой превышена среднесуточная ПДК, и ее ширину в заданных точках, найти радиус зоны влияния ИЗА.

3.Рассмотреть и предложить инженерные решения по снижению приземных концентраций ЗВ, рассчитать требуемую для этого высоту трубы, эффективность предварительной очистки выбросов и ПДВ.

Параметры рассчитывают в следующем порядке:

расход газовоздушной смеси

;

безразмерные параметры

; ;

 при f < 100;

 при f < 100 и ν_max<2;

n=1 при f < 100 и ν_max ≥ 2;

опасная скорость ветра

u_max = ν_max при ν_max ≤ 2 и f < 100;

 при ν_max>2 и f < 100;

максимальная концентрация ЗВ С_max (в миллиграммах на метр кубический)

;             (1)

расстояние от ИЗА до точки с С_max

где А - безразмерный коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (распределение температур воздуха по высоте, влияющее на его вертикальное перемещение), для Твери и Тверской области А = 160; М - масса выбросов ЗВ, г/с; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания выбросов, для газов F = 1, для твердых частиц F = 2 при Э < 75%, F = 2,5 при Э = 75÷90% и F = 3 при Э>90%; η - безразмерный коэффициент, отражающий влияние рельефа местности и изменяющийся от 1 до 10, для ровной и слабопересеченной местности η =1,0;

•        приземные концентрации ЗВ С_i, по оси факела выброса на расстояниях x_i равных x_max/2, х_max, 3x_max и 6x_max,

где S₁ - безразмерный коэффициент,

при ;

 при ;

 при ;

приземные концентрации ЗВ С_у на перпендикулярах к оси факела выброса,

 для ;  для  и ,

где S₂ - безразмерный коэффициент,

;

 при ;  при ;  - расстояние по перпендикуляру от оси факела выбросов (в расчетах следует принять  равным 50, 100, 200, 300 и 400 м).

2. Задание 2

Определить концентрации загрязнения атмосферного воздуха окисью углерода, оксидами азота и углеводородами в солнечную и дождливую погоду в расчетном поперечнике на расстояниях l от кромки автомобильной дороги, указанных в таблице.

2.Построить графики зависимости изменения концентрации ЗВ от расстояния от кромки дороги l.

3.Выбрать защитные мероприятия по снижению концентрации ЗВ в зоне жилой застройки, удаленной на расстояние l от дороги, до допустимого уровня, если скорость господствующего ветра 3 м/с. Сведения о фоновых концентрациях отсутствуют.

Методика расчета. Основными токсичными компонентами отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автотранспорта являются оксиды углерода, азота и углеводорода. Оценку уровня загрязнения воздушной среды отработавшими газами следует производить на основе расчета. Методика расчета включает поэтапное определение эмиссии (выбросов) отработавших газов и концентрации загрязнения воздуха этими газами на различном расстоянии от дороги, а затем сравнение полученных данных с ПДК данных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов. При расчете выбросов учитываются различные типы автотранспортных средств и конкретные дорожные условия [2].

Параметры загрязнения рассчитывают в следующем порядке:

. Мощность эмиссии (в миллиграммах на метр в секунду) ЗВ отдельно для каждого компонента (окиси углерода, оксидов азота, углеводородов) на конкретном участке дороги

,

где т - коэффициент, учитывающий дорожные и транспортные условия, принимаемый по графику (см. рисунок); G_iк и G_iд - средний эксплуатационный расход топлива для данного типа карбюраторных и дизельных автомобилей соответственно, л/км; N_iк и N_iд - интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных и дизельных автомобилей в час; К_к и К_д - коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения в зависимости от типа автомобиля.

Значения коэффициентов К_к и К_д в зависимости от вида выброса следующие:

Выброс Окись углерода Углеводороды Оксиды азота К_к/К_д 0,6/0,14 0,12/0,037 0,06/0,015

2. Концентрации загрязнения атмосферного воздуха токсичными компонентами отработавших газов на различном расстоянии от дороги / (используется модель Гауссового распределения примесей в атмосфере на небольших высотах)

загрязнение автомобиль модель гауссовский

,

где σ - стандартное отклонение Гауссового рассеивания в вертикальном направлении, м; υ_в - скорость ветра, преобладающего в расчетный период, м/с; φ - угол, составляемый направлением ветра к трассе дороги, при φ < 30° принять sin φ = 0,5; F_j - фоновая концентрация загрязнения воздуха, мг/м³.

Стандартное Гауссовое отклонение в зависимости от расстояния до кромки проезжей части и состояния погоды устанавливается следующим образом:

В числителе - для солнечной погоды; в знаменателе - для дождливой.

Для токсичных составляющих отработавших газов тепловых двигателей в воздухе населенных мест регламентированы среднесуточные значения ПДК:

Вещество      Окись углерода Углеводороды Оксиды азота

Класс опасности            4                        3                2

Среднесуточные ПДК, мг/м³                 3,0       1,5     0,04

Эти значения должны быть сопоставлены с полученными в расчете концентрациями каждого компонента ЗВ на различных расстояниях l в поперечном направлении и в зоне жилой застройки. Такое сопоставление лучше всего проводить по графикам загрязнения придорожной зоны токсичными компонентами отработавших газов. С помощью этих графиков следует определить концентрации ЗВ над кромкой дороги и в начале зоны жилой застройки. В случае превышения ПДК необходимо предложить мероприятия по нормализации концентраций ЗВ в жилой зоне.

Исходные данные

Описание программы

Предметная область

Предметная область - Экологический расчет. Данный программный продукт разработан для решения 2 типов задач:

Рассчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и предельно допустимых выбросов от одиночных стационарных источников загрязнения; Токсические выбросы при эксплуатации автомобилей

Системные требования

Минимальные системные требования:

ЦП: 500 мГц

ОЗУ: 512 Мб для Windows XP, 1 Гб для Windows Vista, 7: 10 Мб свободного места

ОС: Windows XP, Vista, 7

Видео: Разрешение экрана 1366*768

Руководство пользователя

Запуск программы

После запуска программы на экране появляется заставка (рис. 1).

Рис. 1. Заставка

Затем на экране появляется главное меню с возможностью выбора задачи (рис. 2).

Рис. 2. Главное меню

Расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и предельно допустимых выбросов от одиночных стационарных источников загрязнения; Расчета токсических выбросов при эксплуатации автомобилей.

Чтобы перейти к решению конкретной задачи необходимо выбрать её поставив точку в соответствующее поле и нажать кнопку «Пуск».

Для выхода следует нажать кнопку «Выход».

Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и предельно допустимых выбросов от одиночных стационарных источников загрязнения.

Рис. 3. Меню первой задачи

Для расчета необходимо:

Нажать на кнопку «ввод данных».

Рис. 4 Ввод данных

В появившемся окне ввести необходимые данные или нажать кнопку «Тестовые данные» (при нажатии на кнопку поля заполняются случайно одним из 25 вариантов) и нажать кнопку «окей» после следует нажать на кнопку «Расчет» теперь можно посмотреть результаты нажав на кнопку «результат».

Рис. 5. Результаты

График виден в левой части окна, с помощью меню «профиль» можно выбрать тип графика, также можно перейти к увеличенным формам графика и вывести их на печать нажав на кнопку «графики»

Чтобы вызвать методические указания к работе следует нажать на кнопку «методическое пособие».

Рис. 6. Окно графики

Чтобы перейти в главное меню необходимо нажать кнопку «Сменить задачу».

Для выхода нажмите «выход».

Токсические выбросы при эксплуатации автомобилей.

Рис. 7. Меню второй задачи

Для расчета необходимо: Нажать на кнопку «ввод данных».

Рис. 8. Ввод данных

В появившемся окне ввести необходимые данные или нажать кнопку «Тестовые данные» (при нажатии на кнопку поля заполняются случайно одним из 25 вариантов) и нажать кнопку «окей».

После следует нажать на кнопку «Расчет».

График виден в левой части окна, для печати графика следует нажать кнопку «печать».

Чтобы перейти в главное меню необходимо нажать кнопку «Сменить задачу».

Для выхода нажмите «выход».

3. Листинг программы

4 (основной вычислительный модуль).Unit4;, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,;= class(TForm)

{Private declarations}

{Public declarations};rasch();rach2 ();qubkor (x:real):real;koefm (x:real):real;: TForm4;, func1, func2, mf, dan:boolean;, ff, cmax, m, nu, xmax, dh, umax, n, f, vmax, V, mz, mn, ms, mc, h, d, w0, dt, a, e:real;: array [1..4] of real;:array [1..3] of real;, c2, c3, t, y: array [-5..5] of real;

///// задача1 >

//// задача2 <, ax, bx:real;

na, pa, g: array [1..6] of real;, ch1, cn1:array [1..9] of real;, qh, qn, cc, ch, cn, Kkc, kkh, kkn, kdc, kdh, kdn, vvv, fi, lll, lll1, sig, fff, vvet:real;:boolean;

{$R *.dfm}rasch();j, i:integer;:=mz+mn+ms+mc;:=2;:=pi*sqr(d)/4*w0;:=1000*sqr(w0)*d/(sqr(h)*dt);

// showmessage (floattostr(f));:=0.65*qubkor (v*dt/h);f<100 then:=1/(0.67+0.1*sqrt(f)*0.34*qubkor(f));vmax<=2 then:=0.532*sqr(vmax) - 2.13*vmax+3.13;:=vmax;begin:=1;:=vmax*(1+0.12*sqrt(f));;:=a*M*FF*mm*n/(sqr(h)*qubkor (v*dt));:=(5-F)/4*h;i:=1 to 4 doi=1 then begin[i]:=1.13/(0.13*4+1); end;i=2 then[i]:=cmax*(3-8+6);i=3 then[i]:=cmax*(3*(1/81) - 8*(1/27)+6*(1/9));i=4 then[i]:=cmax*(3*(1/(6*6*6*6)) - 8*(1/(6*6*6))+6*(1/(6*6)));

// begin;j:=1 to 3 do beginj=1 then x[j]:=xmax;j=2 then x[j]:=3*xmax;j=3 then x[j]:=6*xmax;i:=-5 to 5 do begini=-5 then y[i]:=-400;i=-4 then y[i]:=-300;i=-3 then y[i]:=-200;i=-2 then y[i]:=-100;i=-1 then y[i]:=-50;i=0 then y[i]:=0;i=1 then y[i]:=50;i=2 then y[i]:=100;i=3 then y[i]:=200;i=4 then y[i]:=300;i=5 then y[i]:=400;umax<=5 then t[i]:=umax*sqr (abs(y[i]))/sqr (x[j])t[i]:=5*sqr (abs(y[i]))/sqr (x[j]);j=1 then c1 [i]:=(1/sqr((1+5*t[i])+12.8*sqr (t[i])+17*sqr (t[i])*t[i]+

.1*sqr (t[i])*sqr (t[i])))*cmax;j=2 then c2 [i]:=(1/sqr((1+5*t[i])+12.8*sqr (t[i])+17*sqr (t[i])*t[i]+

.1*sqr (t[i])*sqr (t[i])))*c[3];j=3 then c3 [i]:=(1/sqr((1+5*t[i])+12.8*sqr (t[i])+17*sqr (t[i])*t[i]+

.1*sqr (t[i])*sqr (t[i])))*c[4];;;;;qubkor (x:real):real;:=exp (1/3*ln(x));;koefm (x:real):real;koefms:string;((x>=20) and (x<24)) then koefm:=3.0if ((x>=24) and (x<28)) then koefm:=3.2if ((x>=28) and (x<32)) then koefm:=3.4if((x>=32) and (x<36)) then koefm:=3.6if ((x>=36) and (x<40)) then koefm:=3.8if ((x>=40) and (x<44)) then koefm:=4if ((x>=44) and (x<48)) then koefm:=3.7if ((x>=48) and (x<52)) then koefm:=3.4if ((x>=52) and (x<56)) then koefm:=3.1if ((x>=56) and (x<60)) then koefm:=2.8if ((x>=60) and (x<64)) then koefm:=2.5if ((x>=64) and (x<68)) then koefm:=2.2if ((x>=78) and (x<72)) then koefm:=1.9if ((x>=72) and (x<76)) then koefm:=1.6if ((x>=76) and (x<80)) then koefm:=1.3if ((x>=80) and (x<84)) then koefm:=1if((x>=84) and (x<88)) then koefm:=1.1if ((x>=88) and (x<92)) then koefm:=1.2if ((x>=92) and (x<96)) then koefm:=1.3if ((x>=96) and (x<100)) then koefm:=1.4if ((x>=100) and (x<104)) then koefm:=1.5if ((x>=104) and (x<108)) then koefm:=1.6if ((x>=108) and (x<112)) then koefm:=1.7if ((x>=112) and (x<116)) then koefm:=1.8if ((x>=116) and (x<120)) then koefm:=1.9begin //showdialog ('коэф m не задан', 'ввеедите коэф м', koefms);

// koefm:=strtofloat(koefms);:=0;;;

// procedure koef();

// begin

// bx:=koefm(ax);

// end;rach2 ();i:integer;i:=1 to 6 do[i]:=pa[i]*n2/100;[1]:= 0.11;[2]:= 0.16;[3]:= 0.33;[4]:= 0.34;[5]:= 0.37;[6]:= 0.28;:=0.6;:=0.12;:=0.06;:=0.14;:=0.037;:=0.015;:=0.206*koefm(vvv)*((g[1]*na[1]+g[2]*na[2]+g[3]*na[3]+g[5]*na[5])*Kkc+(g[4]*na[4]+g[6]*na[6])*kdc);:=0.206*koefm(vvv)*((g[1]*na[1]+g[2]*na[2]+g[3]*na[3]+g[5]*na[5])*kkh+(g[4]*na[4]+g[6]*na[6])*kdh);:=0.206*koefm(vvv)*((g[1]*na[1]+g[2]*na[2]+g[3]*na[3]+g[5]*na[5])*kkn+(g[4]*na[4]+g[6]*na[6])*kdn);day then beginlll<=10 then begin sig:=2 endif lll<=20 then begin sig:=4 endif lll<=40 then begin sig:=6 endif lll<=60 then begin sig:=8 endif lll<=80 then begin sig:=10 endif lll<=100 then begin sig:=13 endif lll<=150 then begin sig:=19 endif lll<=200 then begin sig:=24 endif lll<=250 then begin sig:=30 endelse beginlll<=10 then begin sig:=1 endif lll<=20 then begin sig:=2 endif lll<=40 then begin sig:=4 endif lll<=60 then begin sig:=6 endif lll<=80 then begin sig:=8 endif lll<=100 then begin sig:=10 endif lll<=150 then begin sig:=14 endif lll<=200 then begin sig:=18 endif lll<=250 then begin sig:=22 end;fi<30 then fi:=30;:=2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;:=2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;:=2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;i:=1 to 9 do beginday then begini=1 then begin sig:=2; endif i=2 then begin sig:=4; endif i=3 then begin sig:=6; endif i=4 then begin sig:=8; endif i=5 then begin sig:=10; endif i=6 then begin sig:=13; endif i=7 then begin sig:=19; endif i=8 then begin sig:=24; endif i=9 then begin sig:=30; endelse begini=1 then begin sig:=1; endif i=2 then begin sig:=2; endif i=3 then begin sig:=4; endif i=4 then begin sig:=6; endif i=5 then begin sig:=8; endif i=6 then begin sig:=10; endif i=7 then begin sig:=14; endif i=8 then begin sig:=18; endif i=9 then begin sig:=22; end;

/// fff:=20;[i]:=2*qc/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;[i]:=2*qh/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff;[i]:=2*qn/(sin (fi/57.296)*sqrt (2*pi*sig*vvet))+fff; end;

end;.