Розрахунок та аналіз забруднення атмосфери при викидах забруднення точковим джерелом розміщеним на висоті H

Розрахунок та аналіз забруднення атмосфери при викидах забруднення точковим джерелом розміщеним на висоті H

Комп’ютерне моделювання може бути корисне якщо на самому початку, перед тим як вибирати першу планову пробу, визначати мінімальний збір інформації, який буде необхідний для створення цієї чи іншої моделі. Саме на основі таким чином зібраної бази даних спершу потрібно створити пробну модель і тільки після цього якщо її оцінити як сенсову, почати нагромаджувати нові данні, бо нагромаджування данних є досить коштовним і трудомістким.

Внаслідок спостережень за об’єктами, процесами і можливо, експериментальними дослідженнями ми виробляємо певні уявлення про оточуюче нас навколишнє середовище. Сукупність уявлень про дану об’єктивну реальність називається її моделлю. Суть вимірювань полягає в застосуванні до досліджуваного об’єкту деякої дії і вимірювання відповідного відгуку об’єкту на цю дію. Отримування співвідношення типу дія – відгук дають можливість складати математичні рівняння, які описують матеріальний об’єкт в цілому, або його частину. Отримувана при цьому система рівнянь і є математична модель даної системи. Система може описуватися алгебраїчними, диференціальними або інтегральними рівняннями. Математична модель представляє собою систему математичних співвідношень – функцій, форми, рівнянь та систем рівнянь, які описують об’єкт, явище або процеси. Метод моделювання полягає вивченню об’єкту, явища та процесів шляхом побудови математичних моделей та їх дослідження.

 

1.Огляд літератури

1.1Моделювання в екології

Комп’ютерне моделювання – це процес перенесення істотних властивостей з оригінального об’єкта , яким може бути, наприклад, сільський ландшафт у горах або на рівнині, до іншого об’єкта, названого комп’ютерного моделлю. Добір істотних властивостей залежить від цілі моделювання, від технічних можливостей, а також від рівня знань про функціонування оригіналу.

В комп’ютерному імітаційному моделюванні моделлю є комп’ютерна програма. Для неї можна використовувати універсальні мови в програмуванні високого рівня або використовувати спеціальні мови моделювання для полегшення самого процесу моделювання.

Техніка моделювання в екології почалась від моделювання балансу енергії та матерії в екологічних системах. Основи цього напряму пов’язані з публікаціями класиків екології в екологічному моделюванні.

Міжнародною Біологічною програмою (МБП) було започатковано екосистемні дослідження земної біосфери. Нагромаджування цих даних МБП було великим заохоченням до швидкого розвитку комп’ютерного моделювання.

Ці дані стали початком до опрацювання балансових моделей. Була встановлена модель TEREKO, за її допомогою маємо можливість не тільки перевірити вже описані зміни, які відбуваються у ландшафтах, але й також передбачити нові. Вони в основному пов’язані зі зміною нахилу поверхні , температурою повітря, кількістю атмосферних опадів та господарською діяльністю.

Вже віддавна практика ландшафтних досліджень спричинена до використання в моделюванні теорії автоматів. Просторове моделювання розміщення рослин, як частина ландшафтних досліджень, розвинулось одночасно з застосуванням географічних інформаційних систем.

Особливості платових моделей показані на прикладі моделі FORKOME. Модель FORKOME спирається на твердження, що лісова екосистема становить просторову різноманітність елеиментів (платів), що пребувають у різних фазах розвитку. Часовим кроком моделі є один рік. Кожного року модель вираховує зміни основних параметрів, наприклад, таких, як приріст діаметра дерев, висоту, кількість дерев, біомасу і т.д. Модель має блокову конструкцію, враховує вплив на ріст дерев екологічних чинників.

Модель дає змогу прогнозувати зміни видового складу дерев, їхню кількість і біомасу до 600 років за умови вирубування, а також можливі зміни клімату. Модель можна використовувати для перевірки екологічних потреб окремих видів дерев, аналізу залежностей дерев від параметрів навколишнього середовища і т.д.

Якщо досліджуються великі площі, які значно перевищують розміри окремих платів деревостану (наприклад, басейн річки), тоді виникає питання: як охарактеризувати процеси, які відбуваються не тільки на дослідній ділянці, але і поза нею. Високий рівень просторового розмаіття лісових екосистем потребує великої кількості дослідних ділянок. Для закладання таких ділянок потрібні значні фінансові затрати і не завжди можна це здійснити. Виходом з ситуації може бути застосування іншого підходу до моделювання, який оснований на методі автоматів. Вже зараз досить добре вималбовуються перспективи застосування цього підходу до аналізу ландшафтів. Особливо, коли дивитись на ландшафти як на мозаїку платів, що перебувають у різних стадіях змін.

Вже віддавна практика ландшафтних досліджень спричинено до використання в моделюванні теорії автоматів. Просторове моделювання розміщення рослин, як частину ландшафтних досліджень, розвинулось одночасно з застосуванням географічних інформаційних систем.

Перед тим, як аналізувати конкретні приклади ландшафтного моделювання з застосуванням автоматів, потрібно вияснити, чим є автомат. Математична схема залежить від того, як визначаємо в моделі час і стан досліджуваного оригіналу. Якщо часто стан в моделі ми розглядаємо як величини дискретні, тоді математичну схему, яка описує цб модель, можемо сприймати як «автомат».

Автомат, який застосовується в ліндшафтному моделюванні, є сполученням пяти обєктів: регулярної сітки; закінченої кількості клітин; правил щодо визначення сусідів; функції переходів, яка визначає стан клітини в наступному моменті часу, залежно від стану клітини і її сусідів у цей момент початкової конфігурації стану клітин.

У тих випадках, коли важко отримати вірогідні дані або бракує кількісних показників, необхідних до побудови моделі, одним з можливих виході є  застосування логіко-лінгвістичних моделей або теж досить перспективного в екології математичного апарату розмитої логіки і штучної інтелігенції.

MAPLE – це середовище, основне призначення якого полягає у розв’язуванні математичних задач різного рівня та ступеня складності. У цьому середовищі є змога вирішувати широке коло проблем на зразок чисельного аналізу, символічної алгебри та графіки. За допомогою математичного середовища MAPLE є змога проводити розрахунки починаючи від елементарної арифметики, закінчуючи загальною теорією відносності. Все це сприяє широкій популярності цього математичного продукту в усьому світі.

З появою подібних математичних пакетів робота фахівців, які у своїй діяльності використовують математичні методи, значно змінилася. З появою доступної комп’ютерної техніки та математичних пакетів, роль людини стає важливою на першому етапі – складанні математичних рівнянь, та на основному – аналізі отриманих результатів. Проте, інколи виникає необхідність підказати комп’ютеру метод знаходження розв’язку диференціального чи інтегрального рівняння, або запропонувати йому те чи інше наближення.

1.2. Застосування математичного пакету MAPLE для моделювання стану атмосфери

 

1.2.1.Атмосфера, як невід’ємна складова частина середовища існування живих організмів

Атмосферне повітря – це в основному суміш двох газів: азоту (78%) і кисню (21%). Крім того, до складу повітря входять вуглекислий газ і деякі інші гази (аргон, неон та ін.)

Повітряна оболонка має велике значення для життя на Землі. Вона захищає планету від переохолодження та згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця. Без Атмосфери небо було б чорним, а ніч наставала б і кінчалась раптово – з останнім і першим промінням сонця. Вдень стояла б нестерпна спека, а в ночі було б нестерпно холодно. Позбавлена атмосфери наша Земля була б непривітною, безбарвною, безплідною – мертвою пустинею. Завдяки атмосфері ти чуєш звучання музики і шелест лісу, морський прибій і дзвінку пісню жайворонка, бачиш блакитне небо і барвисту веселку, полярне сяйво і мерехтіння зір. Опади, грім, блискавка – все це зароджується в атмосфері.

В атмосфері переміщення повітряних мас просторове, турбулентна циркуляція, конвективні потоки. Газовий склад атмосфери неоднорідний за висотою, і температура також змінюється залежно від висоти.

Маса атмосфери складає 1/1000000 маси Землі. Однак її роль в житті планети є надзвичайно важливі. Атмосфера виконує такі функції, як:

-        захисна, проявляється в екрануванні земної поверхні від попадання на неї різноманітних космічних тіл (метеорів, метеоритного пилу), більшість з яких згорає в щільних шарах атмосфери. Озон, який є в верхніх шарах атмосфери, поглинає частину інфрачервоного випромінювання Землі. Завдяки цьому, він затримує близько 20% теплового випромінювання Землі; регулюючи глобальний температурний баланс;

-        кліматорегулююча, проявляється в регуляції атмосфери кліматичних параметрів: температури, вологості, тиску, швидкості і напрямку вітру. Завдяки атмосферній регуляції основних кліматичних параметрів на Землі представлені різноманітні кліматичні пояси і погодні умови. Присутність атмосфери істотно ніелює добові і сезонні контрасти температур біля земної поверхні. Циркуляція атмосфери виступає одним із провідних кліматоутворюючих чинників.

-        регулююча, регулює інтенсивність протікання процесів кругообігу речовин і енергії, кожен з яких проходить атмосферну стадію. В залежності від прозорості атмосфери регулюється процес поступлення до земної поверхні сонячних променів.

Атмосфера – невід’ємна складова частина середовища існування живих організмів. Можна навести складові повітря (табл.. 1)

Таблиця 1. Склад повітря (основні компоненти), % (за П.Агессом)

Висота, км	Кисень	Азот	Аргон	Гелій	Водень	Тиск (мм рт. с.
0	20,94	78,09	0,93	-	0,01	760
5	20,94	77,89	0,94	-	0,01	405
10	20,99	78,02	0,94	-	0,01	168
20	18,1	81,24	0,59	-	0,04	41
100	0,11	2,97	-	0,56	96,31	0,0067

Атмосферні гази: кисень, вуглекислий газ і азот приймають участь в біохімічних циклах і є важливими чинниками функціонування різноманітних екосистем.

1.2.2 Джерела забруднення, забруднювачі повітряного басейну, їх вплив на здоров’я людей.

В атмосфері знаходяться багато небажаних домішок, але найчистішою є атмосфера над океанською поверхнею, високо в горах, найзабрудненнішою є атмосфера біля джерел природного чи антропогенного походження.

Природне забруднення атмосфери. До природних джерел атмосферного забруднення відносять пилові бурі, виверження вулканів, космічний пил і т.д. Продукти природного забруднення атмосфери на ¾ складені із неорганічних речовин. Це продукти вивітрювання гірських порід, частинки грунтів, попіл, сіль і т.д.

Штучне забруднення атмосфери є результатом діяльності промислових підприємств, транспортних засобів, утилізація побутових відходів. Атмосферні забруднювачі поділяються на первинні, які безпосередньо поступають в атмосферу, і вторинні, які є продуктом перетворення первинних. Так сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, який при взаємодії з водяною парою утворює сірчану кислоту. Подібним чином в результаті хімічних, фітохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери утворюються вторинні забруднювачі.

Основним джерелом штучного забруднення атмосфери є промислові підприємства, транспортні засоби, підприємства комунального сектора. Сільського господарства.

Серед галузей промисловості головними джерелами атмосферних забруднень виступають: електроенергетика 27%, металургія 26%, будівельна індустрія 13%. Підприємства теплоенергетики, металургійних і хімічних галузей, котельні установки споживають щороку близько 70 % твердого і рідкого палива, яке видобувається. В результаті їх діяльності в атмосферу виділяються наступні газові викиди:

-        вуглекислий газ (CO₂) – продукти згорання палива, яких щорычно потрапляэ в атмосферу понад 2 млрд. т. Нешкідливий для людського організму використовується в побуті, в господарських цілях. Особливу небезпеку створює вуглекислий газ, затримуючи теплове випромінювання в приземному шарі атмосфери. Це властивість вуглекислоти в атмосфері отримала назву парникового або оранжерейного ефекту;

-        чадний газ (СО) – продукт неповного згорання палива. В повітря потрапляє з автомобільними викидами (60%), викидами промислових підприємств, при спалюванні твердих відходів, при лісових пожежеах. Щороку його поступає в атмосферу близько 250 млн. т. Окисленення сірчаного ангідрида відбувається по фотохімічних  і каталітичних реакціях. Формується аерозоль або розчин  в дощовій воді, який підкислює грунти, водойми, прискорює корозію металів, загострює захворбвання дихальних шляхів людини;

-        оксиди азоту (N₂O, NO₂, NO) утворюється при згоранні палива, виробництві добрив, віскозного шовку, кислот, целулоїду. Щороку в атмосферу від індустріальних джерел поступає близько 20 млн. т. азотистих сполук;

-        сполуки хлору поступають в атмосферу від підприємтсв хімічної промисловості, виробництва пестицидів, органічних барвників гідролізного спирту, соди, соляної кислоти. Токсичніст хлору для рослин і тварин визначається його концентрацією і формуванням відповідних сполук.

-        сполуки фтору виділяються в атмосферу підприємствами по виробництву алюмінію, сталі, емалей, скла, кераміки, фосфоритних добрив. Сполуки фтору характеризуються особливо сильним токсичним ефектом. Надмірна концетрація фторстих сполук в кормах викликає хронічну інтоксикацію тварин, яку називають флуроозом. Дуже чутливими до сполук фтору є комахи.

Важливим джерелом атмосферних забруднень є транспортні засоби всіх видів.

Середньо статистичний автомобіль за рік пробігу забирає з атмосфери 4,35 т. кисню, викидаючи 3,25 т. вуглекислого газу, 0,53 кг оксиду вуглецю, 0,093 т. вуглеводнів, 0,027 т. оксидів азоту. Наприкінці ХХ ст у світі нараховувалося близько 1 млрд. автомобілів.

Автомобільні викиди – це суміш близько 200 речовин, серед яких альдегіди з різким запахом і сильною подразливою дією, канцерогенні речовини, які можуть викликати ракові захворювання та інші.

Основними джерелами забруднення повітряного простору над сільськими районами є тваринницькі і птахо комплекси, агрохімічні склади, сховища протравленого насіння, поля з внесеними на них отрутохімікатами і мінеральними добривами.

До атмосферних забруднень відносять: аерозольне, шумове, електромагнітне, радіаційне.

Аерозольне забруднення. Аерозолі це тверді чи рідкі мікроскопічні частини, що знаходяться у завислому стані в атмосфері. Тверді компоненти аерозолів техногенного походження – це продукти діяльності теплових електростанцій, збагачувальних фабрик, металургійних, магнезитових, цементних, сажових заводів. Промислові відвали також є постійним джерелом аерозольного забруднення. Вони відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Розрізняють пасивні та активні аерозолі в залежності від їх дії на організм людини. Пасивні аерозолі акумулюються на стінках органів дихання і можуть викликати ряд захворювань при певних концентраціях. Активні аерозолі залучається до процесу кругообігу і є більш небезпечними для людського організму, тому що можуть викликати різноманітні захворювання, потрапляючи в клітини організму людини.

 За певних погодних умов в приземних шарах атмосфери відбуваються особливо значні скупчення газоподібних і аерозольних домішок, які отримали назву смоги.

Розрізняють туманний та фотохімічні смоги.

Туманний смог (лондонського типу) формується в при океанічних кліматичних областях, коли наявні тумани затримують в собі газові та аерозольні викиди, утворюючи високу концентрацію забруднювачів як первинного, так і вторинного походження.

Фотохімічний смог (лос-анджелеського типу) формується в тропічних областях посушливого клімату з частою сонячною антициклональною погодою. В результаті фотохімічних реакцій утворюють багато компонентні суміші газів і аерозольних частинок первинного і вторинного походження (озон, оксиди азоту, сірки, органічні перекиси) – фотооксидантів.

Смоги вкрай небезпечні за своєю фізіологічною дією для органів дихання, кровоносної системи.

До специфічних атмосферних забруднень належить радіаційне – радіоактивними аерозолями, які поступають в атмосферу з ядерними вибухами, аваріями на об’єктах атомної енергетики, утилізації і переробки відпрацьованого ядерного палива, військових конфліктів і т. і.

Продукти радіоактивного забруднення в залежності від часу з моменту викиду до моменту осідання поділяються на 3 типи: 1 – Ближні або локальні випадання відносно більших радіоактивних частин під дією сили тяжіння на протязі 1-2 діб. Вважать, що при наземних ядерних вибухах на локальні припадає до 80% радіоактивності. 2 – Проміжні або тропосферні випадання представлені дрібними аерозольними частинками, які формуються на висотах 11-16 км. На них припадає до 5% радіоактивності. 3 – Глобальні або стратосферні випадання найдрібніших радіоактивних частинок потрапляють в стратосферу на висоту до 30км. До 70% їх випадає з дощами. В подальшому атмосферна реакція поступає в грунти, водні розчини, живі організми. Радіоактивні забруднення викликають ракові захворювання та захворювання генетичного апарату людини.

Шумове забруднення атмосфери – одна з форм хвильового, фізичного забруднення, адаптація організму до нього є неможливою. Інтенсивність шумового забруднення (тиску) вимірюється в децибелах. (дБ). Шуми інтенсивністю 30-80 дБ не наносять шкоди людському організму. Водночас шуми інтенсивність 85 дБ і більше призводять до фізіологічних і психологічних негативних наслідків на нервову систему., сон, емоції, працездатність.

Особливою шумопоглинаючою здатністю наділені рослини. Насадження клена, тополі, липи поглинають від 10 до 20 дБ звукових сигналів. Густа жива загорожа здатна зменшити шум автотраси в 10 разів.

Електромагнітне забруднення особливо відчутне в умовах міських поселень, де рівень електромагнітних полів в сотні раз перевищує рівень природних полів . ЕМП в 1000 в/м викликає несприятливий вплив на людський організм, який проявляється в порушенні нервової системи, ендокринного апарату, обмінних процесів.

1.2.3. Розповсюдження забруднювачів в атмосфері.

Всі забруднювачі атмосфери, які викидаються точковим або розподіленими джерелами переносяться, розсіюються і концентруються в атмосфері при різноманітних метеорологічних та топографічних умовах. Атмосферний цикл починається із викидів забруднювачів в атмосферу, після чого відбувається їх перенесення та змішування з атмосферою. Цикл завершується, коли забруднювачі осідають на рослинність, грунт, поверхню води, або переносяться у космічний простір.

Розсіювання забруднювачів в атмосфері є результат трьох головних процесів:

а) усередненого руху повітряних мас, які переносять забруднювачі у напрямку руху вітру;

б) турбулентних флуктуацій, швидкості які розсіюють забруднювачі в усіх напрямках;

в) масової дифузії, внаслідок існування градієнта концентрації.

Часто виникає необхідність визначення швидкості вітру на даній висоті, яка відмінна від стандартної і становить 10 м. Для перших декількох сотень метрів при граничного шару можна використати закон Дікона, згідно якого:

Де u(u₁) швидкість вітру на висоті z(z₁), а р – показник який змінюється від 0 до1. У першому наближенні величина р залежить від характеристик стійкості атмосфери. Для міської забудови р приблизно дорівнює 40, для густого лісу, міст та приміських зон – 0,28, для рівнинної сільської місцевості, озер та морів – 0,16.

Здатність атмосфери розсіювати забруднювачі, які в неї потрапляють від антропогенних джерел, залежить від ступеня стійкості атмосфери. Стійкість атмосфери проявляться в тому, що в ній відсутні значні вертикальні рухи та перемішування. У цьому випадку забруднювачі викинуті в атмосферу, поблизу земної поверхні будуть мати тенденцію затримуватись там. Перемішуванню повітрю в нижній атмосфері сприяють температурний градієнт та механічна турбулентність, пов’язана – із взаємодією вітру із підстилаючою поверхнею.

Атмосфера великого міста у багатьох відношеннях відрізняється від атмосфери сільської місцевості. Будинки, високі будови та промислові будівлі утворюють нерівномірну поверхню, яка ускладнює вільне переміщення великих мас повітря і, таким чином, змінює структуру вітру. У міських умовах в повітря потрапляє більша кількість різного роду частинок. Оскільки міські будови перпендикулярні поверхні землі, а вулиці подібні ярам, місто поглинає більше сонячної енергії в день і зберігає її на протязі більш тривалого часу в ночі, порівняно із рівнинною територією у сільській місцевості. В результаті над місто утворюється “острів тепла”. Тепле повітря, що сконцентроване у центрі міста, піднімається у вищі шари повітря, захоплюючи при цьому забруднювачі, які розповсюджуються і опускаються вниз на околиці міста. На розсіювання забруднювачів впливає стан стійкості атмосфери.

Ключ до визначення категорії стійкості
Швидкість вітру на висоту 10 м, м/с	день			ніч
	Падаюча сонячна радіація			Хмарний покрив
	Сильна	Помірна	Слабка	Хмарно	Ясно
Клас	1	2	3	4	5
<2	A	А-В	B	E	F
2-3	А-В	В	C	E	F
3-5	В	В-С	C	D	E
5-6	С	С-D	D	D	D
>6	С	D	D	D	D

Ключ до визначення категорії стійкості
Погодні умови	Позначення класу стійкості по Пасквілу-Тернеру		qy (M)	qz (M)
	буква	цифра
Дуже нестійкі	A	1	-	-
Помірно нестійкі	B	2	0.14x0.92	0,53х0,73
Слабко не стійкі	C	3	-	-
Нейтральні	D	4	0.06x0,92	0,15х0,70
Слабко стійкі	E	5	-	-
Помірно стійкі	F	6	-	-
Дуже стійкі	-	7	0.02x0,92	0,05х0,61
Примітка. Формули для qy та qz придатні для використання в області 100 <x<400 м

1.2.4. Розсіювання забруднювачів в атмосфері

Розсіювання в атмосфері викидів із труб залежить від багатьох факторів: фізичних та хімічних властивостей речовини, що викидається , метеорологічних умов в оточуючій атмосфері, розміщення труби відносно перепон руху повітря та характеру місцевості у напрямку вітру.

Викиди із труб можуть бути тільки газові, або містити суміш газів  та зважених частинок. Якщо розміри частинок не більше 20 мкм, то швидкість їх осідання невелика і вони рухаються подібно молекулам газу. Для забезпечення максимального розсіювання, продукти викиду повинні залишати трубу, маючи достатню підйомну силу, щоб підніматися вгору від горловини труби. За відсутності вітру струмені з малою густиною піднімаються до великих висот, так що приземні концентрації невеликі. Великі зважені частинки та густі газові струмені опускаються до рівня землі поблизу труби. Щоб відвернути відхилення струменя вниз поблизу горловини труби, швидкість газу (Vs), що викидається, повинна бути достатньо великою. Можна використати наступне наближене співвідношення: Vs/u>2. Тобто, спадаючий рух від горловини труби буде мінімальним, коли швидкість викиду газу буде в двічі перевищувати швидкість вітру на рівні горловини труби.

Хоч струмінь починається на висоті труби h, він піднімається додатково на висоту Δh під дією підйомної сили гарячих газів вертикально зі швидкістю Vs.

Отже, для практичних цілей струмінь зручно уявляти так, як би він витікав із точкового джерела з еквівалентною висотою H=h+ Δh. При математичному описі розповсюдженні газового струменя в атмосфері приймається, що профіль концентрації у напрямку вітру описується виразом.

У цьому виразі Q – це потужність викиду, тобто маса, що викидається за одиницю часу. Під величиною u звичайно розуміють швидкість вітру на висоту горловини труби. Стандартні відхилення qy та qz описують розсіювання струменя в напрямку перпендикулярному до напрямку вітру – х, тобто в напрямках y та z. Ці величини є функціями положення точки х у напрямку вітру від джерела, а також залежить від умов стійкості атмосфери. Ці величини визначаються за допомогою номограм.

Так на пивзаводі протягом 2004-2005 років у атмосферу було викинуто такі забруднюючі речовини, які наведені в таблиці 4.

Таблиця 4.

Назва забруднюючої речовини	Фактичні обсяги, т
Діоксид сірки	16,10
Тверді частини (сажа)	0,728
Оксид азоту	1,60
Сполуки ванадію	0,155
Діоксид вуглецю	1439,23
Викиди спирту	0,094
Викид їдкого натру	0,000837
Викид аміаку	0,460
Оксид заліза	0,001223
Оксид марганцю	0,000084
Пил зерновий	2,268
Пил муки	0,0255
Пил абразивно-металевий	0,0195

Також враховуються викиди пересувними джерелами забруднення, які наведені в таблиці 5.

Таблиця 5.

Назва забруднюючої речовини	Фактичні обсяги, т
Бензин	17,1
Дизпаливо	221,5

 

2. Розрахункова частина

Побудувати прогнозування інтенсивності випадання забруднюючих речовин, за допомогою математичного пакету МАРLЕ

В моєму випадку. Q – потужність викиду, тобто маса, що викидається за одиницю часу. Під величиною u звичайно розуміють швидкість вітру на висоту горловини труби. Н – висота труби. Z і Y розсіювання речовини перпендикулярному напрямку вітру X.

> Q:=1;

> y:=10;

> u:=35

> H:=100;

> sigmay:=0.14*x^0.92;

> z:=0;

> sigmaz:=0.53*x^0.73;

> C(x,y,z):=Q/(2*Pi*u*sigmay*sigmaz)*exp(-y^2/(2*sigmay^2))*(exp(-(z-H)^2/(2*sigmaz)^2)+exp(-(z+H)^2/(2*sigmaz^2)));

> plot(C(x,10,0),x=0..5000);

> Q:=15;

> y:=5;

> u:=10;

> H:=115;

> sigmay:=0.14*x^0.92;

> z:=0;

> sigmaz:=0.53*x^0.73;

> C(x,y,z):=Q/(2*Pi*u*sigmay*sigmaz)*exp(-y^2/(2*sigmay^2))*(exp(-(z-H)^2/(2*sigmaz)^2)+exp(-(z+H)^2/(2*sigmaz^2)));

> plot(C(x,5,0),x=0..3000);

Висновок

Основну кількість екологічних моделей створюють переважно не екологи, а вчені інших спеціалізацій, які в ліпшому випадку прийшли в екологію, маючи вже фізико-математичну освіту. Звичайно, якщо говорити про тільки теоретичні проблеми екологічного моделювання, то такий стан речей можна ще вважати за близький до нормального. Але, коли мова заходить про широке практичне застосування екологічного моделювання, то виникає суттєва проблема підготовки наукових кадрів. Можна, звичайно, мріяти, що вільно програмувати буде вже наступне покоління екологів. Але виходу з ситуації, що склалася, потрібно шукати вже зараз. Рішенням проблеми може бути створення і використання спеціалізованих комп'ютерних мов для екологічного моделювання. Добре пам'ятаємо, що у технічних і економічних галузях досить вдалою була мова DYNAMO, у галузі організації виробництва і масового обслуговування широке застосування отримала мова SIMULA, а в галузі фінансових розрахунків - мова COBOL.

На сьогоднішній день найбільш поширеною і спеціалізованою мовою в галузі екологічного моделювання є мова STELLA. Свідченням популярності цієї мови є те, що журнал „Есо1оgіса1 Modelling" присвятив спеціальний номер (112, за 1998 рік) екологічним моделям, що написані цією мовою. Створювати модель на STELLA досить просто. Адже користувач формує лише конструкцію моделі, а моделюючий алгоритм і програма створюються автоматично.

За допомогою імітаційної моделі досліджуваної ландшафтної системи можна швидко спрогнозувати можливі її зміни в різних сценаріях та ризикових ситуаціях.

Побачивши на моделі наслідки того чи іншого сценарію, можна вибрати менш небезпечний і більш корисний для досліджуваної системи.

Головним плюсом моделювання при створенні та виборі сценарію господарювання є те, що за допомогою моделей можна досить швидко прогнозувати наслідки спрямованих дій на багато років, й навіть століть. Модель FORKOME, наприклад, дає можливість проімітувати видовий склад дерев, їхню кількість та біомасу, а також наслідки різних сценаріїв вирубувань на кілька сотень років. Прогнози наслідків потепління клімату можуть сягати до кількох тисяч років.

Список використаної літератури.

1.        Лаврик В.І. Методи математичного моделювання в екології. – К.: Фітосоціоцентр, 1988. – 350с.

2.              Уорк К., Корнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. – М.:Мир, 1980.- 539.

3.              Загородній Ю.В., Войтенко З.В. Моделі та методи екологічного моделювання. Житомир, 2000. – 110 с.

4.              Податковий розрахунок збору за забруднення навколишнього природного середовище з підприємства.

5.              Ясковець І.І., Тарасенко Р.О. Методичний посібник з дисципліни “Моделювання та прогнозування стану довкілля” з використанням математичного пакету MAPLE. К. 2004.