Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере
1. Задание 1
Рассчитать максимальную приземную
концентрацию Сmax загрязняющих веществ, создаваемую источником загрязнения
атмосферы (ИЗА); расстояние xmax от ИЗА до точки максимальной приземной концентрации; опасную
скорость ветра иmax, 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 xmax/2, хmax, 3xmax и 6xmax.
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
νmax<2;
n=1
при f < 100 и νmax ≥ 2;
опасная скорость ветра
umax = νmax при νmax ≤ 2 и f < 100;
при
νmax>2 и f
< 100;
максимальная концентрация ЗВ Сmax
(в миллиграммах на метр кубический)
; (1)
расстояние от ИЗА до точки с Сmax
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 Сi, по оси факела выброса на расстояниях xi
равных xmax/2, хmax,
3xmax
и 6xmax,
где S1 - безразмерный коэффициент,
при ;
при ;
при ;
приземные концентрации
ЗВ Су 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); Giк и Giд - средний эксплуатационный расход топлива для данного типа
карбюраторных и дизельных автомобилей соответственно, л/км; Niк и Niд - интенсивность движения каждого выделенного типа карбюраторных и
дизельных автомобилей в час; Кк и Кд -
коэффициенты, принимаемые для данного компонента загрязнения в зависимости от
типа автомобиля.
Значения коэффициентов Кк
и Кд в зависимости от вида выброса следующие:
Выброс Окись углерода Углеводороды
Оксиды азота Кк/Кд 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; υв - скорость ветра, преобладающего в расчетный период, м/с; φ - угол, составляемый
направлением ветра к трассе дороги, при φ < 30° принять sin φ =
0,5; Fj - фоновая концентрация
загрязнения воздуха, мг/м3.
Стандартное Гауссовое отклонение в
зависимости от расстояния до кромки проезжей части и состояния погоды
устанавливается следующим образом:
l,
м
|
10
|
20
|
40
|
60
|
80
|
100
|
150
|
200
|
250
|
σ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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
Вариант
|
Число автомобилей по группам, %
|
υ, км/ч
|
φ
|
l,
м
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
|
|
1
|
1000
|
40
|
5
|
25
|
20
|
5
|
5
|
20
|
20°
|
50
|
2
|
2000
|
35
|
5
|
30
|
20
|
5
|
5
|
25
|
30
|
60
|
3
|
3000
|
45
|
10
|
15
|
15
|
5
|
10
|
30
|
35
|
80
|
4
|
4000
|
30
|
15
|
15
|
20
|
10
|
10
|
35
|
40
|
100
|
5
|
500
|
40
|
10
|
15
|
20
|
5
|
10
|
40
|
45
|
50
|
6
|
600
|
20
|
20
|
20
|
10
|
10
|
45
|
25
|
60
|
7
|
700
|
50
|
5
|
25
|
15
|
0
|
5
|
50
|
50
|
70
|
8
|
800
|
40
|
10
|
10
|
25
|
5
|
10
|
55
|
55
|
80
|
9
|
900
|
45
|
10
|
15
|
20
|
5
|
5
|
60
|
60
|
60
|
10
|
1000
|
25
|
25
|
25
|
20
|
0
|
5
|
60
|
65
|
50
|
11
|
1100
|
40
|
20
|
25
|
5
|
5
|
5
|
55
|
70
|
60
|
12
|
1200
|
40
|
5
|
25
|
20
|
5
|
5
|
50
|
75
|
13
|
1300
|
35
|
5
|
30
|
20
|
5
|
5
|
45
|
80
|
80
|
14
|
1400
|
45
|
10
|
15
|
15
|
5
|
10
|
40
|
85
|
60
|
15
|
1500
|
30
|
15
|
15
|
20
|
10
|
10
|
35
|
20
|
100
|
16
|
1000
|
40
|
10
|
15
|
20
|
5
|
10
|
30
|
25
|
80
|
17
|
200
|
20
|
20
|
20
|
20
|
10
|
10
|
60
|
80
|
40
|
18
|
300
|
50
|
5
|
25
|
10
|
5
|
5
|
60
|
75
|
50
|
19
|
400
|
40
|
10
|
25
|
5
|
10
|
60
|
70
|
50
|
20
|
500
|
45
|
10
|
15
|
20
|
5
|
10
|
55
|
65
|
40
|
21
|
600
|
25
|
25
|
20
|
20
|
5
|
5
|
45
|
60
|
50
|
22
|
700
|
40
|
5
|
25
|
20
|
5
|
5
|
30
|
55
|
60
|
23
|
800
|
35
|
5
|
30
|
20
|
5
|
5
|
40
|
50
|
70
|
24
|
900
|
45
|
15
|
10
|
15
|
5
|
10
|
30
|
45
|
80
|
25
|
100
|
20
|
20
|
20
|
20
|
10
|
10
|
30
|
40
|
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;.