МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

   Пересчет от блока выбросов к блоку концентраций осуществляется моделями распространения загрязнителя. Они наиболее разработаны для воздушной среды. К системе подключаются модели ОНД-86 (разработана в ГГО им. Воейкова) и ISC3ST (разработана US EPA). Первая программируется на основе ее описания в литературе. Вторая основана на исполняемом модуле, распространяемом EPA, и к нему написан интерфейс, позволяющий системе направлять в него данные и принимать результаты расчета. Часть "продвинутых" возможностей обеих моделей (рельеф, вымывание загрязнителей и др.) вводится в систему постепенно, чтобы не усложнять пользователю постановку задачи.
   Официальная версия ОНД-86 предназначена для расчета только максимальных ожидаемых концентраций при наихудших метеоусловиях. Для целей системы этого недостаточно. Поэтому в систему вводится также "неофициальная" часть модели, позволяющая рассчитать текущие концентрации при конкретных метеоусловиях. Для нее необходима дополнительная информация об атмосферной устойчивости (турбулентности). Система позволяет рассчитать эти данные (с ограниченной точностью, но достаточной для задач "среда-здоровье") аналогично тому, как это делается в модели ISC3ST. Источником метеоданных для обеих моделей служат наблюдения Росгидромета. По выбору пользователя, может применяться та или другая модель, в зависимости от задачи. Модели могут рассматриваться и как альтернативные варианты. Возможно совместное использование обеих моделей с взаимной привязкой по критериям согласия.
   Входные данные:

характеристики источника выброса (объем в единицу времени, концентрация загрязнителей, скорость истечения, температура, высота трубы и т.п.);
метеорологические характеристики (скорость ветра, тип устойчивости атмосферы, температура и т.п.);
характеристики местности (город или село, рельеф, наличие и форма близлежащих зданий и т.п.).

Выходные данные:

концентрации загрязнителей в заданной точке с усреднением за заданный период времени;
максимальные концентрации при наихудшей комбинации погодных и др. условий.

Первая группа входных данных получается с этапа расчета выбросов. Остальные группы представляют собой соответственно метеорологические и географические базы данных для конкретной территории или сформированные под конкретную задачу.
Схема расчета ожидаемых концентраций загрязнителя по модели ISC3ST

Упрощенная структура

Большие овалы - объекты;
малые - их поля и соответствующие расчетные методы;
поля без тени - чисто расчетные;
с тенью - могут наблюдаться;
жирные стрелки означают глобальную передачу данных объекту для использования многими методами;
тонкие стрелки - передачу данных методу, связанному с конкретным полем.

Более подробную схему можно посмотреть здесь.

   С учетом иерархической структуры данных, необходимы три уровня моделирования: отдельное облако выброса (клуб, puff); стационарное распределение концентраций при текущих условиях переноса (погода, картина течений); средняя картина концентраций за характерный период (сезон, год). Наиболее важным является уровень стационарного распределения, и именно на него рассчитаны две вышеуказанные модели. Согласно проведенным EPA исследованиям, в этом случае модели распространения выброса в воздухе могут быть однотипными, независимо от типа источника - точечного (труба), линейного, площадного или объемного, - различаясь только значениями параметров.
   Необходимо агрегирование результатов расчета этих моделей для перехода на уровень средней картины концентраций (примерно соответствующей региональному уровню). Оно должно дать возможность приближенной оценки ожидаемой средней концентрации загрязнителей по группе населенных пунктов и за интервал времени порядка года, исходя из средних характеристик выбросов, рассчитанных, как указано выше, типовых паттернов погодных условий и типа населенного пункта.
   Кроме того, система допускает упрощение моделей текущей концентрации до уровня средней картины концентраций, причем сокращается и объем требуемых входных данных. Детальная информация о рельефе и близлежащих зданиях сводится к нескольким обобщенным характеристикам, атмосферные условия представляются только устойчивым распределением направлений и скоростей ветра и других обычно измеряемых параметров, характеристики источника сведены к объему выброса и концентрации в нем загрязнителя.

По состоянию на 1997 год.

МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

&nbsp;

© ИКИ РАН, 1998-2001