Закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
? (48 %) в 1.2 раза превышает повторяемость ветров западных румбов. Далее к югу, в широтно-ориентированных долинах предгорий, повторяемость ветров восточной составляющей превышает 50 %. В меридионально-ориентированных горных долинах и на предгорных равнинах преобладают ветры с южной составляющей и сравнительно небольшой скоростью. В Кисловодске зимой наиболее часто дуют южные ветры, являющиеся для него фоновыми, на них приходится треть от числа дней с ветром за зиму. Восточные и западные ветры имеют одинаковую повторяемость - по 26%.
Зимой, когда циркуляционные процессы выражены наиболее ярко (отрог азиатского барического максимума и черноморская депрессия), преобладают восточные ветры и возрастают барические градиенты, которые, в свою очередь, являются причиной увеличения скорости ветра.
Характер этих ветров: днем они дуют вверх по долинам и склонам - долинные.
2.2 Конкретизация гауссовой модели для линейного непрерывного источника загрязнения (автотрассы)
По наблюдениям, сделанным в городе Кисловодск, основными видами транспорта являются легковые машины, автобусы, газели, грузовые машины.
Введем в рассматриваемую модель обозначения мощностей каждого из видов транспорта, что позволит рассмотреть при расчетах мощность каждой из автотранспортных единиц и как зависит от этого концентрация примесей в атмосфере воздуха на различных расстояниях от автотрассы.
Пусть автомобиль движется по автотрассе в городском режиме (). Он проходит путь S. В течение часа (tK=1час) через определенный отрезок трассы (S) проехало N автомобилей, из них N1 - легковых, N2 - Газелей, N3 - автобусов, N4 - грузовых машин. Предполагается, что легковые машины и Газель работают на бензине, автобусы и грузовые машины - на дизельном топливе.
Источник загрязнения считать непрерывным. Предполагаем, что источник начал свою работу в момент времени t=0, время действия источника tК. Высота источника .
Прежде чем определить мощность источника, необходимо знать массу топлива одного автомобиля при прохождении 1 км трассы (кг/1 км):
(1)
Где - плотность топлива ();
- объем расходуемого топлива при прохождении 100 км.()
Зная объем расходуемого топлива () каждой из единиц автотранспорта, можно найти массу топлива каждого вида автомобиля при прохождении 1 км трассы (кг/1 км):
Введем 2 постоянные величины и соответственно для бензина и дизельного топлива. Эта величина показывает, сколько содержится вредных примесей в 1 кг топлива (кг/в 1 кг топлива). Для бензина: =0.0005 кг/в 1 кг; для дизельного топлива: =0,000052 кг/в 1 кг.
Тогда мощность одного автомобиля определяется как
(2)
в случае, когда автомобиль работает на бензине;
(3)
в случае, когда автомобиль работает на дизельном топливе.
Следовательно, производительность источника определяется:
(4)
(5)
Далее, зная мощность можно рассчитать изменение концентрации примеси в атмосфере используя выражения (2.1-2.2),(2.5), а также для нахождения в момент времени t среднеквадратичных отклонений частиц примеси соответственно вдоль координатных осей OX, OY, OZ используя формулы (2.10-2.14).
Величины- предполагаются заранее заданными. Остальные величины ,, , , , - рассчитываются в ходе численного эксперимента при определении q(t,x,y,z).
2.3 Численное решение конкретизированной модели Гаусса в случае линейного источника загрязнения
При решении этой модели используются данные, часть из которых получена в результате наблюдений.
Участок пространства, в котором рассматривается изменение концентрации, имеет форму прямоугольного параллелепипеда с длинами ребер 30 км, 30 км, 1 км вдоль осей ОХ, ОУ, OZ соответственно. Диффузия примеси происходит вдоль осей OX и OY.
Рассматриваем модель Гаусса для линейного источника загрязнения. ((5) пн. 1.5), используя ((13)-(14) пн. 1.6)
Накладываем граничное условие:
Где а=0 и b=100. Рассмотрим как меняется мощность с расстоянием от 0 до до 100м от источника.
Расход топлива предполагается: для легковых автомобилей - , для Газелей - , для автобусов и грузовых машин - .
км трассы в течение часа - 1 час пересекло автомобилей = 3756 из них: N1=3105 - легковые, N2=572 - Газель, N3=53 - автобусы, N4=26 - грузовые. Используя формулу (1, пн. 2.2)
, ,
Используя формулы ((2)-(5) пн. 2.2) найдем мощность выбросов в час автомобилей, Газелей, автобусов, грузовых машин.
, ,
.
Общая производительность источника: .
Рассмотрим как меняется концентрация примеси с расстоянием, скоростью и направлением ветра
Рисунок 1.Изменение значения концентрации с течением времени и расстоянием.
Рисунок 2.
На рисунках приведены зависимости значения концентрации примеси от расстояния до источника, скорости ветра, времени.
Нетрудно увидеть, что концентрация близка к нулю в первоначальный момент времени. Это связано с тем, что в этой части пространства загрязняющие вещества еще не достигли поверхности почвы, в то время как с увеличением расстояния от источника уровень загрязнения достигает максимального значения, а затем постепенно уменьшается при дальнейшем увеличении расстояния. Максимальная концентрация загрязнения достигается на расстоянии от источника равного 10 м.
Расстояние, на котором регистрируется максимальная концентрация загрязнения в приземном воздухе, зависит и от условий турбулентного обмена в атмосфере. На размывани