Повышение экологической безопасности при аварийных выбросах токсичных веществ

summary

У першому розділі представлені результати аналізу наукових публікацій присвячених даній проблемі. Відмічається, що фізичний експеримент не може служити щоденним інструментом для вирішення складних прогнозних задач, пов'язаних з організацією захисту атмосфери при міграції токсичних речовин. Рішення даної проблеми може бути одержане тільки методом математичного моделювання. Аналіз літературних даних показав, що практично відсутні методи розрахунку технічних заходів, задачею яких є захист атмосфери.

Для моделювання перенесення токсичного газу в атмосфері, що потрапив туди в результаті аварії, використовується наступне рівняння:

    (1)

де Qi - інтенсивність стаціонарного точкового викиду в точці з координатами  кг/с;  - координати розташування точкового джерела токсичної речовини; G_J - інтенсивність миттєвого точкового джерела викиду в точці з координатами  кг;  - позначення дельта-функції Дірака.

Рівняння (1) є базовою моделлю для вирішення задач по міграції в атмосфері токсичних речовин. Для експрес-розрахунку перенесення токсичних речовин в атмосфері в роботі пропонується використовувати планову модель – рівняння (1), усереднене по висоті перенесення Н - токсичної речовини

      (2)

де  - усереднене значення концентрації токсичної речовини по висоті розповсюдження Н; XOY - декартова система координат; , - компоненти вектора швидкості горизонтального руху повітряного середовища; - коефіцієнт, який враховує зміну концентрації токсичної речовини з часом, за рахунок хімічного розпаду, вимивання опадами, і захоплення поверхнею землі; μ - турбулентний коефіцієнт дифузії, ; q_i - інтенсивність викиду точкового джерела токсичної речовини;  - дельта-функції Дірака; t – час; ,  - координати розташування точкового джерела забруднення.

Для моделювання перенесення в атмосфері нейтралізатора, що подається від різних технічних засобів (наземні струменеві установки, вертоліт і т.п.) використовуються моделі виду (1), (2), записані відносно концентрації нейтралізатора. У модель (1) для обліку процесу гравітаційного осадження капель нейтралізатора із швидкістю w_s, вводиться величина  в складову, що враховує конвективно перенесення із швидкістю вітру w. Процес випаровування капель нейтралізатора враховується величиною параметра . Для двомірної моделі швидкість гравітаційного осадження, процес випаровування капель нейтралізатора враховуються за допомогою складової . У п.1.2, 1.3 розглядається постановка початкових і граничних умов для рівнянь (1) і (2).

В першому розділі також розглянуті підходи до визначення фізичних параметрів для практичної реалізації моделі (1) або (2). Розглянуті моделі для розрахунку величини коефіцієнтів турбулентної дифузії, профілю швидкості вітру, коефіцієнта  та моделі розрахунку швидкості гравітаційного осадження та швидкості випаровування крапель нейтралізатора.

У другому розділі розглянута побудова неявних поперемінно-трикутних різницевих схем для чисельного інтегрування рівнянь перенесення токсичного газу (нейтралізатора) виду (1), (2).