Разработка программного модуля для нахождения оптимальных предельно-допустимых выбросов в атмосферу от группы источников

Использование УПРЗА значительно облегчает расчет загрязнения приземного слоя атмосферы от существующего или проектируемого промышленного объекта. Для этого достаточно задать определяющие климатические параметры города или района расположения объекта, описать состояние источников загрязнения атмосферы (см. пункт 2.2), выбрать расчетный прямоугольник, задать параметры поиска максимума по скорости

и направлению ветра. После этого надо запустить программу на расчет. В итоге пользователь получает в заданных расчетных точках таблицу максимальных концентраций для всех выбрасываемых объектом ЗВ и построенную на ее основе карту-схему предприятия с уровнями загрязнения атмосферы в виде изолиний. В таблице обязательно указываются опасные скорости и направления ветра, а также несколько, так называемых, "основных вкладчиков", на которые (с точки зрения модели) следует в первую очередь нацелить атмосфероохранные мероприятия. Кроме того, прилагаемые к УПРЗА сервисные блоки формируют всю необходимую проектную документацию, соответствующую по форме и содержанию единым требованиям.

Основным режимом любой УПРЗА, реализующих нормативную методику [2], является поиск в каждой заданной расчетной точке максимума приземной концентрации при всевозможных скоростях и направлениях ветра. Скорость варьируется в интервале от 0.5 до U*, где U* - скорость, вероятность превышения которой не более 5%. Поиск максимизирующего (или “опасного”) направления ветра осуществляется по всему кругу или в заданном пользователем секторе, если направление ветра, при котором предприятие влияет на жилые районы, достаточно очевидно. Естественно, можно рассчитать и поле приземных концентраций при заданных скорости и направлении ветра. Однако следует подчеркнуть, что использование такого расчета для целей оперативного мониторинга загрязнения не вполне корректно, поскольку стратификация в [2] априорно предполагается неблагоприятной, а не соответствующей данному моменту времени. Эту особенность следует учитывать и при сопоставлении более сложных исследовательских моделей с нормативной. Например, модели, основанные на достаточно реалистичных приближениях пограничного слоя атмосферы могут учитывать криволинейность воздушного потоков и продемонстрировать, что при ветре такого-то направления промышленный факел существенно смещается в сторону по сравнению с прямолинейным, полученным по расчету на УПРЗА при том же направлении. Безусловно, данный факт является основанием для серьезной критики модели, если ее целью является расчет “актуальных” концентраций для заданного момента времени. Но методика [2] и реализующие ее УПРЗА на ставят перед собой такой цели, а предназначены для получения верхней оценки разовой концентрации в каждой расчетной точке, полученной в процессе перебора возможный скоростей и направлений ветра. Поэтому основанием для критики [2] (цель не соответствует результату) со стороны разработчиков физически более совершенных моделей может служить расчет в той или иной области города более высоких концентраций при каких-то характерных условиях распространения ЗВ (естественно, при идентичных параметрах ИЗА).

1.7 МетодЫ равного квотирования и МРН-87

В соответствии с [43] определение допустимых выбросов Xj методом равного квотирования выполняются на основе анализа рассчитанных приземных концентраций Ci в контрольных точках, где расчетная модель ОНД-86 дает превышение ПДК.

Алгоритм нормирования

Рекомендуемое значение г/с выбросов рассчитываются исходя из принципа равного квотирования вкладов ИЗА, обеспечивающих концентрацию в точке в пределах ПДК. Квота вклада Cнj каждого j-го источника определяется для каждой точки с учетом числа ИЗА, дающих вклады в общую концентрацию в этой точке.

Перед расчетом из процесса нормирования исключаются ИЗА, дающие незначительный вклад в общую концентрацию в точке (меньше Сзн.)

Квота вклада источника определяется поэтапно и рассчитывается по следующему алгоритму:

Этап 1 – начальное значение квоты принимается равным Cзн

Cp=Pзн,

где Сзн=N\Kобщ;

Kобщ – число вкладов в точке;

N – целевая концентрация в точке равная 1 ПДК; для зон санитарной охраны курортов, домов отдыха, зон городов и других территорий с повышенными требованиями к охране атмосферного воздуха N= 0.8 ПДК.

Этап 2 – определяется число нормируемых вкладов при квоте Cp, т.е. число вкладов больше расчетной квоты:

Kнорм.=Kобщ.-Kненорм.,

где: Kнорм. – число нормируемых вкладов (Сj > Cp);

Kненорм. – число ненормируемых вкладов (Сj < Cp);

Cj – вклад j–го источника в суммарную концентрацию.

Этап 3 – определяется новое значение расчетной квоты (C’p):

C’p=(N-Cненорм.)/Kнорм.

Где Cненорм – сумма вкладов в долях ПДК, не превышающих текущего значения Cp.

Если число нормируемых источников K’норм. по квоте C’p меньше числа нормируемых вкладов K’норм. по квоте Cp, то повторяем этапы 2 и 3, приняв C’p=Cp.

В противном случае принимаем нормативную квоту Cн= C’p.

Нормативное значение вклада ИЗА Сi норм в долях ПДК принимается равным нормативной квоте Cн:

Cнормj.=Cн

Мощность выброса ЗВ каждого существенного источника снижается пропорционально требуемому снижению вклада в точке:

Qнормj =Qj*(Снормj|/Сj)

В качестве норматива мощности выброса Xj принимается наименьшее значение Qнормj из рассчитанных во всех точках, где данный источник дает вклад в общую концентрацию.

Другой встречающийся в методической литературе метод расчетного определения ПДВ для группы источников носит название МРН-87 [42]. Суть его заключается в том, что все контрольные точки (где С>N) ранжируются в порядке убывания, после чего расчет начинается с точки 1. Всем источникам, определяющим заданный процент (95%-100%) загрязнения в этой точке устанавливается кратность снижения, равная С/N. На основе свойства линейности загрязнение в остальных точках пересчитывается. Если существуют точки, где превышение С>N сохранятся (там подключаются другие источники), то процедура повторяется. И так до тех пор, пока во всех точках не будет обеспечено соблюдение норматива N (ПДК).

Оба рассмотренных метода дают частное решение ранее рассмотренной системы линейных неравенств (С- существующая концентрация, N- ее нормативное значение, Х - ПДВ) для I контрольных точек (i=1, ,I). Отсутствие целевой функции не позволяет интерпретировать смысл рассчитанных таким образом ПДВ. Опыт работы с этими методами, реализованными в составе ПК ЭРА-ВОЗДУХ, показывает, что в различных случаях то один, то другой дает более выгодные для предприятия результаты в смысле максимального оставшегося после снижения суммарного выброса.

2. Симплекс-метод

Симлекс-метод - это характерный пример итерационных вычислений. используемых при решении большинства оптимизационных задач.

В вычислительной схеме симплекс-метода реализуется упорядоченный процесс, при котором, начиная с некоторой исходной допустимой угловой точки (обычно начало координат), осуществляются последовательные переходы от одной допустимой экстремальной точки к другой до тех пор, пока не будет найдена точка, соответствующая оптимальному решению.

 Скачать реферат