автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Повышение точности контроля концентрации выбросов в атмосфере города стационарными источниками

На правах рукописи

Шестопалов Александр Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРЕ ГОРОДА СТАЦИОНАРНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ

Специальность 05 11 13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□030594ЭВ

Омск 2007

003059496

Работа выполнена в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) на кафедре "Информационная безопасность"

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ доктор технических наук,

профессор Епифанцев Б Н

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

доктор технических наук, профессор Глухов В И

кандидат технических наук Савельев М Ю

НИИ природопользования экологии севера

Защита состоится Ы Др-) 2007 года в асов на заседании

диссертационного совета Д212 178 01 при Омском государственном техническом университете по адресу 644050, г Омск, пр Мира, 11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ

Телефон для справок (3812)65-64-92 Автореферат разослан 2007 г

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Кандидат технических наук, доцент у*

Пляскин М Ю

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Проблемная ситуация, сложившаяся в различных секторах экономики в городах России (в промышленности, жилищно-комунапьном хозяйстве, транспорте и др ) к концу прошлого столетия, симулировала интерес общества к разработкам ык называемых стратегических планов развития урбанизированных поселений Цель планов - повышение материального уровня жизни населения, основана на совершенствовании структуры городского хозяйства, привлечении инвестиций в перспективные сектора экономики, реформе жилищно-коммунального хозяйства Технология составления планов, заимствованная из арсенала развитых стран, предполагает использование сценарного подхода при описании взаимодействия составляющих триады "экономика-жолошя-полшика" Потребовался инструмент, позволяющий оценить не только социально-жоио-мические, но и экологические последствия реализации плана с учегом особенностей конкретной территории Актуальность его создания возросла еще больше после недавнего озвучивания решения правительства о присоединении России к Киотскому протоколу, по которому выбросы загрязняющих веществ в атмосферу становятся объектом купли-продажи

Прогностические задачи экологии решаются через построение аналитической и (или) регрессионной моделей, отражающих изменение интересующих параметров во времени Обобщенная матомашческая модель переноса вещества, генерируемого точечным источником, разработана академ Г И Марчуком, общая постановка задачи описания подвижного автотранспорта, как источника техногенного загрязнения окружающей среды, предложена В Н Луканиным Основа математических моделей -уравнения переноса, движения, сплошности

Основная проблема использования аналитического подхода - неопределенность задания так называемых коэффициентов турбулешнои диффу-

зии В результате точность полученных оценок техногенного загрязнения оказы вается неудовлетво рител ьной

Имеющиеся полуэмпирические модели по оценке пространственно-временных полей техногенного загрязнения атмосферы составляют основу методики ОНД-86, принятую для использования в России В ней практически не учитываются особенности конкретных городов и прилегающих к ним территорий Высокий уровень обобщения делает методику универсальной, однако точность получаемых с ее помощью результатов в значительной степени зависит от особенности территорий и характера развития погодных условий

Возможность построения эмпирических моделей для решения прогностических задач имеет свои ограничения В 90-х годах сеть постов наблюдения в городах России резко сократилась Поэтому создание прогностических алгоритмов на имеющемся экспериментальном материале не продуктивно Особенностью современного этапа развития российских городов является четко просматриваемая тенденция изменения структуры транспортных потоков, энергоисючников, промышленных объектов Резко изменилось отношение подвижных и стационарных источников техногенного загрязнения атмосферы Накопленный ранее экспериментальный материал в значительной мере потерял свою ценность

В последнее время начали применяться модели, в которых рассматривается суточная циркуляция атмосферы Состояние атмосферы в данных системах описывается через циркуляцию энергетических потоков, что позволяет в большей степени учесть различные условия распространения техногенных выбросов В то же время, появляется ряд дополнительных коэффициентов, которые влияют на точность получаемых результатов

Перечисленные обстоятельства делают актуальной задачу создания более приемлимой по точности методики по оценке и прогнозированию тех-

ногенного загрязнения городской атмосферы с учетом особенностей конкретной территории Решению этой задачи посвящена настоящая работа

Целью диссертационной работы является разработка методики по оценке и прогнозированию пространственно-временного распределения техногенного загрязнения атмосферы конкретного города с более высокими метрологическими характеристиками по сравнению с существующими

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи

- разработать математическую модель формирования пространственно-временного поля техногенного загрязнения атмосферы, учитывающую особенности конкретного города,

- провести сопоставление результатов, полученных с помощью модели, известных методик и экспериментальных измерений,

- разработать программно-аналитический комплекс для получения прогностических оценок распределения вредных выбросов на территории конкретного города, основанный на разработанной модели

Научная новизна Новыми являются следующие научные результаты, выносимые на защиту

- математическая модель переноса загрязнений в атмосфере города, учитывающая особенности его застройки и метеорологические условия,

- результаты сопоставления полученных оценок тсхно!енного загрязнения атмосферы конкретного города, полученных с помощью разработанной и имеющихся моделей, а также с помощью используемых для этих целей измерительных приборов,

- уточненная методика контроля техногенных выбросов в атмосфере города,

- программно-аналитический комплекс, реализующий технологию (мею-дику) прогнозирования распределения концентрации вредных выбросов в атмосфере на территориии конкретного города

Практическая ценность работы определяется

- полученными коэффициентами турбулентной диффузии в уравнении переноса для территории города Сургута,

- разработанным программно-аналитическим комплексом для получения прогнозных оценок распределения концентрации вредных выбросов в атмосфере Сургута

Результаты работы внедрены в Научно-исследовательском институте природопользования и экологии севера Методы исследований Исследования проведены с использованием аппарата математического анализа, включая разделы дифференциального и интегрального исчисления, вычислительной математики, а также методологии системного анализа и элементов регрессионного анализа Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях Второй Всероссийской конференции "Естественные науки в военном деле" (Омск, 2001), Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2002), Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2003), Девятой международной открытой научной конференции (Воронеж, 2004), Конференции молодых специалистов Сургутгазпрома (Сургут, 2006) Публикации

По результатам исследования опубликовано 9 работ (2 в соавторстве), в том числе 3 в журналах из перечня ВАК (1 в соавторстве), 5 докладов на конференциях

На защиту выносятся

1 Математическая модель переноса газообразных выбросов в атмосфере с уточненными коэффициентами турбулентной диффузии

2 Уточненная методика контроля техногенных выбросов в атмосферу города

3 Структура программно-аналитического комплекса для получения прогнозных оценок распределения концентрации вредных выбросов в атмосфере

Структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 109 страницах машинописного текста, содержит 45 рисунков, 19 таблиц, спискок литературы и 4 приложения

Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цели и задачи работы, указаны методы исследования, изложены научная новизна и практическая ценность результатов работы

В первой главе представлен обзор используемых методов для оценки и прогнозирования концентрации техногенных выбросов в атмосфере и постановка задачи исследования

Процессы сжигания топлива приводят к изменению качественного состава атмосферы, увеличению концентрации отдельных газов Основными загрязнителями атмосферы являются диоксиды и оксиды углерода, оксиды серы и оксиды азота Рост выбросов вредных веществ опережает в процентном отношении темпы роста промышленного производства

Роль математического моделирования в анализе распространения вредных выбросов в атмосфере сводится к определению концентрации вредных веществ вне контрольных точек и прогнозированию ситуации Процессы

переноса и рассеяния примеси в нижних слоях атмосферы, особенно над поверхностями со сложным рельефом и при наличии таких специфических неоднородностей как жилая и промышленная застройка, характеризуются чрезвычайной сложностью Кроме того, они сильно зависят от постоянно меняющихся метеорологических условий

В настоящее время на практике применяется общесоюзный нормативный документ ОНД-86, позволяющий определить максимум концентрации, достигаемой при так называемой опасной скорости ветра При определении концентрации исследуемый регион задан поправочным коэффициентом Методика является универсальной и позволяет получить приближенную оценку максимальной концентрации выбросов в атмосфере на удалении до 10 км от источника Недостатком методики является низкая точность, в формуле регион "Западная Сибирь" охарактеризован одним коэффициентом и получаемые оценки средней концентрации выбросов сильно завышены

Математические модели, построенные на основе уравнения турбулентной диффузии, в принципе позволяют получить более точные результаты Для реализации моделей необходимо знать коэффициенты турбулентной диффузии, о значении которых информация отсутствует

В последнее время начали применяться модели, в которых рассматривается циркуляция атмосферы Состояние атмосферы в данных системах описывается через циркуляцию энергетических потоков, что позволяет в большей степени учесть различные условия распространения техногенных выбросов В то же время, появляется ряд дополнительных коэффициентов, например коэффициент турбулентной теплопроводности, которые влияют на точность получаемых результатов

Проанализировав достоинства и недостатки используемых методов, можно прийти к выводу, что для получения более точных прогностических оценок концентрации выбросов в атмосфере необходимо разработать тех-

нологию определения коэффициентов турбулентной диффузии для конкретной территории, определить способ расчета начальной итерации, сравнить расчеты на базе полученных данных с экспериментальными данными и определить область применения различных методов При получении положительного результата, требуется разработать программно-аналитический комплекс для получения более точных значений концентрации выбросов для конкретного города Решение перечисленных вопросов составляет содержание диссертационной работы

Во второй главе изложены результаты разработки математической модели формирования пространственно-временного поля техногенного загрязнения атмосферы для конкретного города

Математическая модель распространения примеси в атмосфере опирается на дифференциальное уравнение переноса

дер д(р дер дер д2ср

— + и — + у—-+м>—!- + сг<р=у—+ / Э/1 дх ду дг дг" '

где ф{х, V,-,!) - концентрация аэрозольной субстанции, мигрирующей вместе с потоком воздуха в атмосфере, I - время, и,у,ш - компоненты скорости ветра по осям х,у,г - декартовой системы координат соответственно, // - коэффициент турбулентной диффузии в плоскости (х,о,у), у - коэффициент турбулентной диффузии в направлении г (г -высота), Г - источниковый член, зависящий от координат и времени, 1=Г(х,у,г,1), а- величина, связанная с трансформацией (поглощением)

субстанции,

д\~ д\>

Для решения задачи в работе использовались следующие расчетные формулы

. д<р д <р 0<р _ д2<р л др г)у Рь> Я— Л-- Л/

Вср = и—-----(-V—--'--Ну —

Дх Ду Д: 4<р = ад>--:г-т--/^<'Р = 0-Г—[-А-!--М---Н-

сЬ сЬ Дг Дх

* 4

Согласно методу расщепления имеем

<Рп , =-^- Л =-—-- + Л

1+ ЛЙ>„ 1+ 5а>„

2 2 "

(I - -В<р„)(<р„ +

1+ -Вер,, 2 '

<РМ I

(1- 2Л(р„)ч>п

1+ Л», 2

Схему решения задачи иллюстрирует рисунок 1 Решение уравнения определено в цилиндре размером 10000 м, 10000 м, 270 м по х, у, г соответственно Шаг сетки составляет 30 м по оси х, 30 м по оси у, 20 м по оси х Автором предложено произвести расчет первой итерации по методике ОНД-86 (рисунок 2), ориентированной на расчет концентрации от источника загрязнений по направлению ветра Выбор координатных осей сделан таким образом, чтобы точка у=0 совпадала с одним из источников

загрязнения Концентрация вредного вещества в точке вычисляется по формуле С=С]+С2+ +См,

где CbC2.CN - концентрации вредного вещества от первого, второго, Ы-го источников, Расположенных с наветренной стороны при рассматриваемом направлении ветра Координаты источника загрязнения удобно представить в полярной системе координат, где направление распростране-

ния загрязнений задано радиус-вектором р и углом <р между этим

направлением и осью х Координаты х и у, в которых вычислялась

концентрация, должны быть кратны шагу сетки

х_1 = (Round(x)- Round(x)moiAx) + Ах* i ,

у _ i = (Roundly) - Round(y) mod Ay) + Ay* J,

где i,j - номер итерации по x,y, Ax, Ay - шаг сетки по x,y

Переход от координат, связанных с источником, к координатам сетки

выполняется по следующим формулам

х_п = Round (х + abs{i* Axcostp)))- Round(x + abs(i * Arcos r/»))) mod Round Ах, y_ii = Roimd( v + abs(j * Ay sin <p))) - Round(y + abs{j * Ay sin tp))) mod RoimdAy, где Round - функция округления, mod - остаток от целочисленного деления

На данном шаге был найден способ расчета начальной итерации для уравнения переноса на базе методики ОНД-86 и определен способ заполнения массива концентраций с учетом различной ориентации источников загрязнения в пространстве Это позволяет перейти к следующему шагу - определению коэффициентов турбулентной диффузии

Построение ьонечностап разностной сеют

I

Проверка на та/]

FA],10-^,(4.101

Рисунок 1 Алгоритм построения математической модели

Устяиоька ^иегодхнкмичес*: Их Парами! ром

[ __

Уста »мрлмм а «ЭЯКЗ )09 ОНЛ-6

Установка ш^го» сеиси

Т □

Рисунок 2 Схема расчета с помощью методики ОНД-86 Одной ИЗ проблем при практическом применении уравнения переноса, является нахождение коэффициентов диффузии. График изменения концентрации N0^ в атмосфере в зависимости от коэффициента диффузии приведен на рисунке 3.

+00 600 ем 10сд |Т(Х? ,№П РвеьЮтие от 1П11>йи»;г»<А. и

Рисунок 3 Изменение коэффициента диффузии с шагом ?0"3 М /с. График получен через решение уравнения переноса с шагом для коэффициента турбулентной диффузии 1 *10"2 м2/с. Как видно из графика, в

контрольной точке А результаты по определению концентрации выброса зависят от коэффициента турбулентной диффузии и различаются на 1520% между собой Для определения коэффициентов турбулентной диффузии автором было предложено использовать метод одномерного дисперсионного анализа При проведении анализа в качестве зависимой переменной взята концентрация NO?, независимые переменные-мощность источника выброса, температура воздуха, составляющие скорости ветра по осям координат Оценка коэффициентов приведена исходя из анализа параметра "наблюдаемая мощность" Данный параметр определяет отклонение расчетной величины от среднего значения Среднее значение коэффициента турбулентной диффузии для региона равняется 200*10"3 м2/с Среднее значение скорости ветра для региона по модулю составляет 2 м/с Были полу-чены регрессионные уравнения для расчета концентрации выбросов Регрессионное уравнение для января месяца 1998 года

-2835 99-1 460*t - 33 095*w -0 849*nw+4 14*р

Где t — температура, °С, w- скорость ветра, м/с, nw - ° от направления на север, р - атмосферное давление, мм рг ст

Полученные коэффициенты приведены в таблице 1

Таблица 1

Коэффициенты турбулентной диффузии

Месяц наблюдения По оси х, 10"3 м2/с По оси у, 10~3 м2/с По оси z, 10"3 м2/с

январь 240 140 260

февраль 280 180 300

Март 320 220 340

апрель Май 150 150 200

240 160 240

июнь 240 140 280

июль август сентябрь Октябрь Ноябрь 280 160 260

280 160 280

220 140 220

180 80 200

210 130 230

Декабрь 230 130 230

Результаты регрессионного анализа для коэффициента диффузии представлены в таблице 2

Таблица 2

Регрессионный анализ коэффициентов турбулентной диффузии

Значение Стандартная ошибка Стандартизованный коэффициент

Константа -2835 99 1616 903

Температура -1 460 0 797 -0 596

Скорость ветра -33 095 12 647 -0 829

Направление ветра -0 849 0411 -0 758

(градусы)

Атмосферное давление 4 14 2 234 -0 692

(мм рт ст)

Анализ полученных результатов показывает, что стандартные ошибки по модулю меньше самих значений, что говорит о правильности сделанных выводов Стандартизированные коэффициенты показывают, что исследуемые параметры значимо влияют на коэффициент диффузии

Найденные коэффициенты турбулентной диффузии позволяют увеличить точность определения концентрации выбросов в контрольной точке на 10% На рисунке 4 показано распределение концентрации N02 при стандартном и полученном коэффициенте диффузии и одинаковых параметрах по удаленности, силе выброса, высоте источников загрязнения Таким образом найденные коэффициенты турбулентной диффузии позволяют улучшить прогноз определения концентрации выбросов в атмосфере, что позволяет перейти к следующему шагу - сопоставлению результатов различных методов определения концентрации выбросов

200400 600 еоо 10ОО 1200-J40Q Л р^с'-Т0 !ние от источника загрязнения, пл 1600

Рисунок 4 Графики концентрации NOi при полученном и среднем коэффициентах диффуззии Верхний график- ОНД-86, средний -экспериментальные данные, нижний - уравнение переноса В третьей главе приводится сопоставление результатов по оценке техногенного загрязнения атмосферы конкретного города, полученных с помощью разработанной и имеющихся моделей, а также с помощью используемых для этих целей измерительных приборов Для построения методики распределения концентраций выбросов в атмосфере г Сургута проведен сравнительный анализ моделей при изменении различных параметров и дана оценка применимости моделей В таблице 4 приводится фрагментарный сравнительный анализ

Таблица 4

Сравнительный анализ расчетных и контрольных данных концентрации N02 на расстоянии 5000 м

Месяц t, °С Среди На На На

(1998 г) Скорость основании основании основании

ветра, ОНД 86, уравнения контроль

м/с мг/м3 переноса, мг/м3 ных данные, мг/м3

Январь -182 4 8 0 04697 0 02846 0 032

Февраль -21 1 6 75 0 04811 0 02803 0 0415

Март -8 7 5 16 0 04688 0 02848 0 024

Апрель -5 4 5 97 0 04711 0 02834 0 035

Май 6 45 4 65 0 04575 0 02846 0 0213

Июнь 13 98 5 01 0 04636 0 02847 0 026

Июль 21 4 5 88 0 04105 0 02826 0 024

Август 15 82 5 32 0 04336 0 02807 0 042

Оценка результатов проведена с использованием регрессионного анализа Полученный массив концентраций для уравнения переноса и методики ОНД-86 за период с 1991 по 2004 год был исследован для определения алгоритма использования соответствующих методов для получения наиболее точного значения концентрации атмосферных выбросов Значения основных регрессионных параметров приведены в таблице 5

Таблица 5

Сравнение различных методик определения концентрации N02 на разном расстоянии от источника загрязнения

Модель Удален- Смещенная Корректор Коэффи Значи-

ность м оценка коэф оценка коэф циент мость

детерминации детерминации Фишера статисти-

ки

Переноса 1000 0 400 -0 080 0 832 0 558

ОНД-86 1000 0513 0 123 1 316 0 378

Переноса 5000 0 121 -0 583 0 172 0 944

ОНД-86 5000 0 202 0 426 0317 0 856

Переноса 10000 0 506 0 111 1 281 0 388

ОНД-86 10000 0 512 0 122 1 313 0 379

Оценка значимости параметров в зависимости от модели приведена в таблице 6

Таблица 6

Оценка параметров сравниваемых методик

Модель

ОНД86

Перенос

ОНД86

Перенос

ОНД86

Перенос

Удаленность

1000

1000

5000

5000

10000

10000

Температура

0 852

0 777

0 205

0 778

0 537

0 582

Направление ветра

1 104

0 68

-02 -0 233

-0 32

-0 358

Скорость ветра

0 382 -0 295"

0 356

0 783

0 097

0 053

Оценка коэф

детерминации

0513

0 400

0 202

0 121

0 512

0 506

Принимая во внимание зависимость концентрации от расстояния до источника выбросов, можно сделать следующие выводы Анализ данных проведен на расстоянии от источника загрязнения 1000-20000 м На небольшом удалении от источника загрязнения модель переноса лучше справляется с прогнозированием концентрации выбросов На удалении порядка 5000 м, результаты моделей выравниваются, но уравнение переноса в большей степени объясняет влияние метеорологических параметров на конечный результат На расстоянии 10000 м и дальше от источника загрязнения модель переноса лучше объясняет распределение концентрации взависимости от температуры, при зна-

чительных изменениях скорости и направления ветра за время измерения на данном удалении от источника целесообразнее использовать методику ОНД-86 На базе этих исследований предложены методы оценки применимости методик для получения наиболее точного значения концентрации выбросов Данные положения используются при построении программно-аналитического комплекса

В четвертой главе представлена разработанная структура и схема работы программно-аналитического комплекса, реализующая разработанный алгоритм (методику)

Целью создания программно-аналитического комплекса является реализация методики прогнозирования техногенного загрязнения атмосферы города Ограничение на применение комплекса накладываются используемыми в нем математическими моделями и методиками расчета, а также аналитической информацией по использованию данных моделей

Полученные результаты могут быть использованы более масштабно, в частности, для создания стратегических планов развития города На рисунке 5 приведена структура комплекса

Особенностью комплекса является реализация методики расчета техногенного загрязнения атмосферы г Сургута, реализованная в блоке "Выбор способа обработки данных" В основе методики лежат результаты и выводы, полученные во второй главе работы Алгоритм может быть выгружен во внешний файл и откорректирован пользователем

В блоке "Подготовка данных" исходная информация подготавливается для дальнейшего построения модели в зависимости от ее особенностей (проверка граничных условий, заполнение недостающих значений) Математическая модель обсчитывалась на рабочей станции Pentium 4 3 GHz, 1 Gb RAM. Особенностью построения алгоритма математической модели является сокращение операций по обработке данных с концентрацией меньше определенной величины Для данной модели концен-

трации меньше 5% не рассматриваются Это позволяет значительно сократить объем вычислений

П1 н 111)0 !М

Аигипическая

шкЬоомиши

Рисунок 5 Структура программно-аналитического комплекса

В качестве примера работы комплекса был проведен анализ зависимости концентрации выброса Ж)2 при скорости ветра 5 м/с, мощности выброса загрязняющего вещества для ГРЭС-1 0 595 кг/с, для ГРЭС-2 1.116 кг/с Сделан вывод, что с увеличением расстояния от источника выброса наблюдается большая зависимость концентрации от температуры На удалении от источника загрязнения на расстояние свыше расстояния, на котором достигается максимальная концентрация, она имеет максимальное значение при наименьшей температуре С ростом мощности источника наблюдается больший разброс значений концентраций Таким образом программно-аналитический комплекс позволяет получить более точную оценку распределения концентрации вредных выбросов в г Сургуте Применение комплекса позволяет улучшить точность, в среднем, на 10% В заключении сформулированы выводы по диссертационной работе В приложениях приведены примеры входной информации, примеры расчета по разработанным моделям, исходные данные, используемые при построении моделей, результаты моделирования

Основные результаты работы Задачей данной работы, исходя из актуальности темы, является разработка методики более точной оценки пространственно-временного распределения загрязнения атмосферы на территории конкретного города Для этого было сделано следующее

- разработана математическая модель формирования пространственно-временного поля загрязнений атмосферы для конкретного города Была построена сеточная модель переноса загрязнений Предложен алгоритм построения сеточной модели и выполнения первой итерации, позволяющий экономить вычислительные ресурсы Построение сеточной модели позволяет получить более точный прогноз, что особенно заметно на удаленности от источника загрязнения свыше 5000 м Разработан механизм определения коэффициентов турбулентной диффузии для кон-

кретной территории, основанный на использовании граничных условий задачи,

проведено сопоставление результатов, полученных с помощью модели и известных методик Был проведен расчет пространственного поля концентрации вредных выбросов с использованием методики ОНД-86 Сделаны следующие выводы уравнение переноса с найденными коэффициентами турбулентной диффузии целесообразно использовать на расстоянии до 10000 м Это дает выигрыш в точность порядка 10% - разработан программно-аналитический комплекс для получения прогностических оценок определения концентрации выбросов в атмосфере города, применительно к условиям города Сургута Основные публикации по теме диссертации

1 Шестопалов, А В Показатели оценки уровня жизни сравнительный анализ / А В Шестопалов, Б Н Епифанцев, М Ю Разумовский // Сб трудов Второй всероссийской конференции "Естественные науки в военном деле" - Омск, 2001 -С 12-13

2 Шестопалов, А В Оценка уровня жизни населения в условиях роста теневой экономики / А В Шестопалов, Б Н Епифанцев, // Омский науч вестн -2003 -№6 - С 167-168

3 Шестопалов, А В Модель распространения выбросов от источника / А В Шестопалов // Труды междун форума по проблемам науки, техники и образования, Под ред В П Савиных, В В Вишневского, В 3 т, 2-6 декабря 2002 г - М , 2002 Т 3 - С 69-70

4 Шестопалов, А В Применение сеточных алгоритмов для расчетов вредных выбросов / А В Шестопалов // Сб трудов 9 международной открытой научной конференции секция "Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях" - Воронеж Научная книга, 2004 -С 320-322

5 Шестопалов, А В Применение математического моделирования для анализа вредных выбросов на расстоянии от источника / А В Шестопалов // Сб трудов 9 междун открытой науч конф "Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях " - Воронеж Научная книга, 2004 -С 322

6 Шестопалов, А В Использование программно-аналитического комплекса для расчета концентрации вредных выбросов / А В Шестопалов // Труды междун форума по проблемам науки, техники и образования, Под ред В П Савиных, В В Вишневского, В 3 т, 1-5 декабря 2003 г - М , 2003 Т 2-С 132-134

7 Шестопалов, А В Анализ концентрации выбросов загрязняющих веществ в атмосфере / А В Шестопалов // Экология промышленного производства - 2005 -№2-С 12-15

8 Шестопалов, А В Стратегия подготовки данных для комплексного исследования атмосферных выбросов / А В Шестопалов // Информационные технологии моделирования и управления - 2005 - №3 --С 346-349

9 Шестопалов, А В Прогнозирование техногенного загрязнения атмосферы города / А В Шестопалов // Омский научный вестник -2006 -№6(41) - С 140-142

Отпечатано с оригинал-макета, предоставленного автором

Подписано к печати 25 04 2007 Бумага офсетная Формат 60x84 1/16 Отпечатано на дупликаторе Уел печ л 1,5 Тираж 120 экз Заказ № 33

Издательство ОмГТУ 644050, 0мск-50, пр Мира, 11 Отпечатано на кафедре «Дизайн, реклама и технология полиграфического производства»

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Проблема загрязнения атмосферы

1.2 Предварительный анализ данных

1.3 Применение математического моделирования

1.3.1 Модель на основе уравнения гидротермодинамики атмо- 26 сферы

1.3.2 Модель циркуляции атмосферы с учетом теплового излу- 28 чения большого города

1.4 Постановка задачи

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 32 КОНЦЕНТРАЦИИ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРЕ НА ОСНОВЕ

УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА С УТОЧНЕННЫМИ КОЭФФИЦИЕН

ТАМИ ТУРБУЛЕНТНОЙ ДИФФУЗИИ

2.1 Классическая модель, основанная на уравнении переноса

2.2 Метод расщепления

2.3 Аппроксимация уравнения переноса

2.4 Расчет мощности источника выбросов

2.5 Расчет начальных условий с применением методики ОНД

2.6 Построение математической модели

2.7 Определение коэффициентов турбулентной диффузии

3 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА 66 КОНЦЕНТРАЦИИ ВЫБРОСОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИХ ОЦЕНКИ

3.1 Графики распределения концентрации

3.2 Сравнительный анализ результатов

4 ПРОГРАММНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

4.1 Предварительный анализ данных, выбор способа их обработ- 82 ки

4.2 Подготовка данных к построению выбранной модели

4.3 Выбор типа модели

4.4 Особенности построения сеточной модели

4.5 Анализ получившихся результатов и блок аналитики

4.6 Технические характеристики комплекса

4.7 Требования к работе комплекса

4.8 Пример работы комплекса 90 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95 Список используемой литературы 97 Список публикаций 104 Приложение 1 Суточная концентрация выбросов N02 для ГРЭС-1 106 за сентябрь 2006 г.

Актуальность темы. Проблемная ситуация, сложившаяся в различных секторах экономики в городах России (в промышленности, жилищно-комунальном хозяйстве, транспорте и др.) к концу прошлого столетия, стимулировала интерес общества к разработкам так называемых стратегических планов развития урбанизированных поселений. Цель планов - повышение материального уровня жизни населения, основана на совершенствовании структуры городского хозяйства, привлечении инвестиций в перспективные сектора экономики, реформе жилищно-коммунального хозяйства.

Технология составления планов, заимствованная из арсенала развитых стран, предполагает использование сценарного подхода при описании взаимодействия составляющих триады: "экономика-экология-политика". Потребовался инструмент, позволяющий оценить не только социально-экономические, но и экологические последствия реализации плана с учетом особенностей конкретной территории. Актуальность его создания возросла после недавнего озвучивания решения правительства о присоединении России к Киотскому протоколу, по которому выбросы загрязняющих веществ в атмосферу становятся объектом купли-продажи.

Прогностические задачи экологии решаются через построение и настройки аналитической и (или) регрессионной моделей, отражающих изменение интересующих параметров загрязнения во времени. Обобщенная математическая модель переноса вещества, генерируемого точечным источником, разработана академ. Г.И. Марчуком. Общая постановка задачи описания подвижного автотранспорта, как источника техногенного загрязнения окружающей среды, предложена В. Н. Луканиным. Основа этих математических моделей - уравнения переноса, движения, сплошности.

Основная проблема использования аналитического подхода - неопределенность задания так называемых коэффициентов турбулентной диффузии.

Имеющиеся полуэмпирические модели по оценке пространственно-временных полей техногенного загрязнения атмосферы составляют основу методики ОНД-86, принятую для использования в России. В ней практически не учитываются особенности конкретных городов и прилегающих к ним территорий. Высокий уровень обобщения делает методику универсальной, однако точность получаемых с ее помощью результатов в значительной степени зависит от особенности территорий и характера развития погодных условий.

Возможность построения эмпирических моделей для решения прогностических задач имеет свои ограничения. В 90-х годах сеть постов наблюдения в городах России резко сократилась. Поэтому создание прогностических алгоритмов на имеющемся экспериментальном материале не продуктивно. Особенностью современного этапа развития российских городов является четко просматриваемая тенденция изменения структуры транспортных потоков, энергоисточников, промышленных объектов. Резко изменилось соотношение подвижных и стационарных источников техногенного загрязнения атмосферы. Накопленный ранее экспериментальный материал в значительной мере потерял свою ценность.

В последнее время начали применяться модели, в которых рассматривается суточная циркуляция атмосферы. Состояние атмосферы в данных системах описывается через циркуляцию энергетических потоков, что позволяет в большей степени учесть различные условия распространения техногенных выбросов. В то же время, в моделях появляются дополнительные коэффициенты, которые влияют на точность получаемых результатов.

Перечисленные обстоятельства делают актуальной задачу создания более приемлемой по точности методики по оценке и прогнозированию техногенного загрязнения городской атмосферы с учетом особенностей конкретной территории. Решению этой задачи посвящена настоящая работа.

Целью диссертационной работы является разработка методики оценки и прогнозирования пространственно-временного распределения техногенного загрязнения атмосферы конкретного города с более значимыми метрологическими характеристиками по сравнению с существующими.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

- разработать математическую модель формирования пространственно-временного поля техногенного загрязнения атмосферы учитывающей особенности конкретного города;

- провести сопоставление результатов, полученных с помощью этой модели, известных методик и экспериментальных измерений;

- разработать программно-аналитический комплекс для получения прогностических оценок распределения вредных выбросов на территории конкретного города, основанный на разработанной модели.

Новыми являются следующие научные результаты, выносимые на защиту:

- математическая модель переноса загрязнений в атмосфере города, учитывающая особенности его застройки и метеорологические условия;

- результаты сопоставления полученных оценок техногенного загрязнения атмосферы конкретного города, полученных с помощью разработанной и имеющихся моделей, а также с помощью используемых для этих целей измерительных приборов;

- рекомендации по применению существующих и предложенной методики прогнозирования техногенного загрязнения городской атмосферы;

- программно-аналитический комплекс, реализующий технологию (методику) прогнозирования распределения концентрации вредных выбросов в атмосфере на территориии конкретного города.

Практическая ценность работы:

- полученные оценки коэффициентов турбулентной диффузии в уравнении переноса для территории города Сургута полезны для увеличения точности определения концентрации выбросов в городе на 10-15% по сравнению с применяемыми в городе методиками (на базе ОНД-86 и улучшенной гауссовой модели распространения примеси);

- разработанный программно-аналитический комплекс применим для по лучения прогнозных оценок распределения концентрации вредных выбросов в атмосфере Сургута.

Исследования проведены с использованием аппарата математического анализа, включая разделы дифференциального и интегрального исчисления, вычислительной математики, а также методологии системного анализа и элементов регрессионного анализа.

В первой главе представлен обзор используемых методов для оценки и прогнозирования концентрации техногенных выбросов в атмосфере и постановка задачи исследования.

Во второй главе изложены результаты разработки математической модели формирования пространственно-временного поля техногенного загрязнения атмосферы для конкретного города.

В третьей главе приводится сопоставление результатов по оценке техногенного загрязнения атмосферы конкретного города, полученных с помощью разработанной и имеющихся моделей, а также с помощью используемых для этих целей измерительных приборов.

В четвертой главе представлена разработанная структура и схема работы программно-аналитического комплекса, реализующая разработанный алгоритм (методику).

Задачей данной работы, исходя из актуальности темы, является разработка

методики более точной оценки пространственно-временного распределения

загрязнения на территории конкретного города. Для этого было сделано

следующее:

- разработана математическая модель формирования пространственно временного поля загрязнений атмосферы для конкретного города. Была

построена сеточная модель переноса загрязнений. Предложен алгоритм

построения сеточной модели и выполнения первой итерации, позволяю щий экономить вычислительные ресурсы. Построение сеточной модели

позволяет получить более точный прогноз, что особенно заметно на уда ленности от источника загрязнения свыше 5000 м., но требует значитель ных затрат машинного времени и ресурсов памяти. Общее время построе 95 ния модели на области 10000*10000*300 м. на рабочей станции Pentium 4

с тактовой частотой процессора ЗГГц и оперативной памятью 1Гб. при

обработке данных на СУБД Oracle превышает 2 часа;

проведено сопоставление результатов, полученных с помощью модели и

известных методик. Был проведен расчет пространственного поля концен трации вредных выбросов в атмосфере с использованием методики ОНД 86. Принимая во внимание зависимость концентрации от расстояния до

источника выбросов, можно сделать следующие выводы. Для получения

более точного прогноза распространения концентрации выбросов в атмо сфере, по сравнению с методикой ОНД-86 целесообразно использовать

уравнение переноса с найденными коэффициентами турбулентной диффу зии. Вывод верен для расстояний от источника загрязнения до 10000 м. Для оценки максимальной концентрации вредного выброса при наихуд ших условиях рассеивания примеси возможно использование методики

ОНД-86;

разработан программно-аналитический комплекс, для получения прогно стических оценок экологической обстановки города Сургута. Комплекс

позволяет проводить построения эмпирических моделей. Реализован рас чет концентрации выбросов с использованием методики ОНД-86, улуч шенной модели на основе гауссова распределения концентрации выбро сов. Кроме того, комплекс включает в себя аналитический блок, содер жащий информацию по возможным результатам моделирования.

1. Н. Performance of a Gaussian model for centerline consentrations in the wake of buildings. / A. H. Huber. - Atmos. Environ., 1988, vol. 22, № 6,-p. 1039-1050.

2. Lewellen, W. S. Prediction of the Monin-Obuhov similarity functions from an invariant model of turbulence / W. S. Lewellen, M. Teske // -J. Atm. Sci., 1973. vol. 30, N7,-P. 1340-1345.

3. Lumley, J. L. Computational modeling of turbulent flows. / J. L. Lumley //Adv. Appl. Mech., vol. 18, -P. 123-176.

4. Mellor, G.L. A hierarchy of turbulent closure models for planetary boundary layers / G.L. Mellor, T. Yamada A: // J. Atm. Sci, 1974. vol.31, N 10, -P 1791-1806.

5. Orlansky, I. A Simple boundary condition for unbounded hyperbolic flows /1. A Orlansky//J. Comput. Phys., 1976. vol 21. -P. 251-269.

6. Wyngaard, J. C. Modelling the atmospheric boundary layer / J. C. Wyngaard, O.R. Cote, K. S. RAO // Adv. In Geoph, vol. 18A, -P. 193-211.

7. Абрамов, А. А. О переносе граничных условий для систем обыкновенных уравнений / А. А. Абрамов // ЖВМиМФ. 1961. Т. 1 №3.

8. Алалыкин, Г. Б. Решение одномерных задач газовой динамики / Г. Б. Алалыкин, С. К. Годунов, И. JI. Киреева, JI. А. Плинер. -М.: Наука, 1970.

9. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей / Под ред. Ф. Т. М. Ньюистада, X. Ван Допа. JL: Гидрометеоиздат, 1985.-351 с.

10. Бахвалов, Н. С. Численные методы / Н. С. Бахвалов. -М: Наука, 1973.

11. Бабенко, К. И. Пространственное обтекание гладких тел идеальным газом / К. И. Бабенко и др. -М.: Наука, 1964.

12. Баренблатт, Г. И. О движении взвешенных частиц в турбулентном потоке / Г. И. Баренблатт // Прикл. мат. мех., 1953. Т. 17, №3, - С. 261274.

13. Берлянд, М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы / М. Е. Берлянд. -JL: Гидрометеоиздат, 1987. 92 с.

14. Белоцерковский, О. М. и др. Численное исследование современных задач газовой динамики / О. М. Белоцерковский и др. -М.: Наука, 1974.

15. Берлянд, М. Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы / М. Е. Берлянд. -JI.: Гидрометеоиздат, 1985.

16. Белинская, Jl. В. Численные эксперименты по расчету распределения метеорологических элементов в пограничном слое атмосферы / JI. В. Белинская, Н. С. Вельтищева // Труды Гидрометцентра СССР, 1977. Вып. 185.

17. Богуненко, В. Д. Современные средства автоматического контроля основных промышленных выбросов / В. Д. Богуненко, О. Ф. Перчик // Сб. науч. тр. ВНИИАП.: Автоматический контроль загрязняющих атмосферу промышленных выбросов. Киев, 1981. - С. 3-8.

18. Братсерт, У. X. Испарение в атмосферу / У. X. Братсерт Л.: Гидроме-теоиздат, 1985.

19. Вызова, Н. Л., Гаргер Е. К., Иванов В. Н. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси / Н. Л. Вызова, Е. К. Гаргер, В. Н. Иванов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1991. -274 с.

20. Бююль, A SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей / А. Бююль, П. Цефель. -К.: Диасофт, 2005 608 с.

21. Бююль, A SPSS 10 / А. Бююль, П. Цефель. -К.: Диасофт, 2002 608 с.

22. Васильева, Т.И. Модель пограничного слоя с учетом радационного теплообмена и ее экспериментальная проверка / Т.И. Васильева, А. С. Гаврилов, Э. Л. Подольская //-Труды ЛГМИ, 1989. -Л.: ЛПИ. Вып. 104,-С. 133-139.

23. Васильев, Ф. П. Методы оптимизации / Ф. П. Васильев -URSS, 2002. -824 с.

24. Вельтищева, Н. С. Влияние вертикального распределения метеорлоги-ческих параметров на степень загрязнения верхнего слоя атмосферы / Н. С. Вельтищева// Труды Гидрометцентра СССР, 1977. вып. 165.

25. Вельтищева, Н. С. Моделирование загрязнений городской атмосферы от серии непрерывных приподнятых источников / И. С. Вельтищева // Метеорология и гидрология, 1975. № 9.

26. Выгодский, М. Я. Справочник по высшей математике для ВУЗов и ВТУЗов / М. Я. Выгодский. М.: Джангар, 2001. - 864 с.

27. Гаврилов, А. С. Математическое моделирование мезометеорологичес-ких процессов. / А. С. Гаврилов. -Л.: изд. ЛПИ, 1988. 96 с.

28. Гаврилов, А. С. Структура турбулентности в приземном слое атмосферы / А. С. Гаврилов, С. М. Пономарева // Обзорная информация ВНИИГМИ-МЦЦ. Сер. Метеорология, 1984. Вып. 1, -56 с.

29. Гашков, С. Б. Арифметика. Алгоритмы. Сложность вычислений / С. Б. Гашков, В. Н. Чубариков. -М.: Высш. шк., 2000. -320 с.

30. Генихович, Е. JL О возможности прогноза загрязнения городского воздуха методом распознавания образов / Е. JI. Генихович, В. А. Гущин, Л. Р. Сонькин // Труды ГГО, 1983. Вып. 293.

31. Годунов, С. К. и др. Численное решение многомерных задач газовойдинамики. / С. К. Годунов и др. -М.: Наука, 1976.

32. ГОСТ 24525. 4-80. Управление охраной окружающей среды. Основныеположения. -М.: Из-во стандартов, 1983.

33. Гуревич, Н. А. Повышение эффективности процесса термическогообезвреживания газовых выбросов: Автореф. дис. / Н. А. Гуревич; Киев, 1975.-20 с.

34. Данилова-Данильяну, В. И. Экологические проблемы: что происходит,кто виноват и что делать? / В. И. Данилова-Данильяну М.: МНПЭУ, 1997.-332 с.

35. Джордж, А. Численное решение больших систем уравнений / А.Джордж, Дж. Лю -М.: Мир, 1984.

36. Дмитриев, М. Т. Механизм фотохимического загрязнения атмосферыгородов / М. Т. Дмитриев, Н. А. Китросский, В. А. Попов -М.: Гидро-метеоиздат, 1971. С. 295-309.

37. Дубнов, П. Ю. Обработка статистической информации с помощьюSPSS / П. Ю. Дубнов. -М.: НТ-Пресс, 2004. 221 с.

38. Дунаев, С. Доступ к базам данных и техника работы в сети. Практические приемы современного программирования / С. Дунаев -М.: Диалог-МИФИ, 1999.-416 с.

39. Замай, С. С. Модели оценки и прогноза загрязнения атмосферы промышленными выбросами в информационно-аналитической системе природоохранных служб крупного города / С. С. Замай, О. Э. Якубай-лик. -Красноярск, 1998.

40. Климатические характеристики условий распространения примесей ватмосфере. Справочное пособие. Под редакцией Э. Ю. Безгуловой и М. Е. Берлянда. -Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

41. Клюев, Р. П. Отечественные средства комплексного автоматизированного наблюдения и контроля загрязнений атмосферного воздуха / Р. П. Клюев, В. С. Матвеев, В. А. Седаков // Экспресс-информ. -М.: ЦНИИТЭИ приборостроение, 1980.

42. Козловский, А. С., Неуважаев Д. В. Коэффициент гетерогенности в зоне турбулентного перемешивания // А. С. Козловский, Д. В. Неуважаев http://www.vniitf.ru/rig/konfer/5zst/Section6/6-21 .pdf

43. Кондратьев, В. Я. Космическая дистанционная индикация малых газовых и аэрозольных компонент в атмосфере / В. Я. Кондратьев, А. А. Григорьев, А. Г. Покровский и др. Л.: ЛГУ, 1974.

44. Комплекс математических моделей процессов изменения природнойсреды в результате антропогенных воздействий / рукопись, 1989. -146 с.

45. Кричак, С. О. Неадиабатическая модель атмосферы по полным уравнениям для прогноза метеорологических элементов над Европой. / С. О. Кричак // Метеорология и гидрология. 1981. № 7.

46. Красовский, А. А. Фазовое пространство и статистическая теория динамических систем / А. А. Красовский -М.: Наука, 1974. 232 с.

47. Кренке, Д. Теория и практика построения баз данных / Д. Кренке. -СПб.: Питер, 2003. -800 с.

48. Кузнецов, И. Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения. Симферополь/И. Е. Кузнецов. Таврия, 1973. 124 с.

49. Ландсберг, Г. Климат города / Г. Ландсберг. -Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

50. Лайхтман, Д. Л. Физика пограничного слоя атмосферы / Д. Л. Лайхт-ман. -Л.: Гидрометеоиздат, 1970. -341 с.

51. Лапин, Ю. В. Статическая теория турбулентности /ЯО. В. Лапин http://aero.spbstu.ru/publ/lapin 1 .pdf

52. Леман, M. М. Программы, жизненные циклы и законы эволюции программного обеспечения / M. М. Леман // ТИИЭР. -1980. Т. 68, № 9 ~ С. 26-45.

53. Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. -М.: Наука, 1973. -847 с.

54. Луканин, В. Н. Промышленно-транспортная экология / В. Н. Луканин, Ю. В. Трофименко. М: Высшая школа, 2001. 273 с.

55. Марчук, Г. И Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / Г. И Марчук. М.: Наука, 1982. - 320 с.

56. Макконелл, Дж. Основы современных алгоритмов / Дж. Макконелл. -URSS Изд. 2, 2006. 368 с.

57. Марчук, Г. И. Методы вычислительной математики / Г. И. Марчук. -Н.: Наука Сибирское отделение, 1973. 352 с.

58. Марчук, Г. И. Математическое моделирование и охрана природы / Г. И. Марчук // Кибернетика, ноосфера и проблемы мира. -М.: Наука, 1986.

59. Математические методы планирования эксперимента / Под ред. В.В. Пененко. Наука, Сибирское отделение. 256 с.

60. Марченко, Г. С. Влияние азотосодержащих примесей топлива на содержание NOx в продуктах сгорания / Г. С. Марченко, А. В.

61. Марковский, А. С. Кущ. Киев, Изд. О-ва "Знание", 1974. С. 6-7.Менжулин, Г. В. Об аэродинамических параметрах растительного покрова /Г. В. Менжулин //-Труды ГГО, 1972. Вып. 282, -С. 133-143.

62. Методы расчета турбулентных течений. -М.: Мир, 1984.

63. Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий ОНД-86 Л.: Госком-гидромет, 1987. - 95 с.

64. Метеорология и атомная энергия -JL: Гидрометеоиздат, 1971. 648 с.

65. Методические указания по прогнозу загрязнения воздуха в городах. -Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

66. Мушик, Э. Методы принятия технических решений / Э. Мушик, П. Мюллер пер. с нем. М.: Мир, 1990. -208 с.

67. Неронова, Л. М. Схема краткосрочного прогноза метеорологических условий, способствующих загрязнению атмосферы / Л. М. Неронова, С. И. Пономаренко // Труды Гидрометценра СССР, вып. 220, 1980.

68. Неронова, Л. М. Методика краткосрочного прогноза метеорологических условий, способствующих загрязнению атмосферы / Л. М. Неронова, Л. В. Тихомирова // Труды Гидрометценра СССР, вып. 268, 1985.

69. Нижник, С. С. Определение концентраций окислов азота в дымовых газах / С. С. Нижник, Хоха В. В., Гридчина Е. С. // "Химическая технология", 1975.-№2, С. 47-50.

70. Новиков, Ф. А. Дискретная математика для программистов. / Ф. А. Новиков. -СПб.: Питер, 2001.-304 с.

71. Новиков, Ю. В. Экология, окружающая среда и человек / М.: ФАИР-Пресс, 1999.-320 с.

72. Оганесян, В. В. Программа совместного дискриминантного анализа и регрессионного анализа с просеиванием. Аннотированный перечень новых поступлений в ОФАП Госкомгидромета / В. В. Оганесян. Обнинск, 1988.

73. Оганесян, В.В. Схема оперативного краткосрочного прогноза температуры и осадков по статистическим моделям / В.В. Оганесян, А. И. Снитковский // Метеорология и гидрология. 1987. №3.

74. Пациорковская, В. В. SPSS для социологов / В. В. Пациорковская, В.B. Пациорковский. -М.: ИСЭПН РАН, 2005, 433 с.

75. Пантелеев, A.B. Обыкновенные дифференциальные уравнения в примерах и задачах / A.B. Пантелеев, A.C. Якимова, A.B. Босов. М.: Высшая школа, 2001. 376 с.

76. Парцеф, Д. П. Влияние атмосферных загрязнений на состояние органов дыхания человека / Д. П. Парцеф Гигиена и санитария, 1972. № 8,C. 92-93.

77. Пененко, В. В. Модели и методы для задач охраны окружающей среды / В. В. Пененко, А. Е. Алоян -Новосибирск: Наука, 1985. 253 с.

78. Пененко, В. В. Методы численного моделирования атмосферных процессов / В. В. Пененко. Наука, Сибирское отделение, 350 с.

79. Пегов, С.Н. Комплексная оценка состояния окружающей среды / С.Н. Пегов, Ю. А. Растопшин. -М.: Наука, 1981.

80. Петалин, Н. И. Термодинамическая неустойчивость атмосферы. Труды Гидрометцентра СССР / Н. И. Петалин. 1980. Вып. 220.

81. Перегуд, Е. А. Химический анализ воздуха промышленных предприятий / Е. А. Перегуд, Е. В. Гернет. -М.: Химия, 1970. 440 с.

82. Попов, А. М. Об особенностях атмосферной диффузии над неоднородной подстилающей поверхностью / А. М. Попов // Изв. АН СССЗ. ФАО, 1974. № 12, -С. 1309-1312.

83. Потапов, А. Д. Экология / А. Д. Потапов М.: Высшая школа, 2000.254 с.

84. Прусаков, Г. М. Математические модели и методы в расчетах на ЭВМ /Г. М. Прусаков -М.: Физико-математическая литература, 1993. -144 с.

85. РД 52.0478-68. Методические указания по прогнозу загрязнения воздуха в городах с учетом метеорологических условий, 1986

86. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика / П. Роуч. М.: Наука, 1974.- 232 с.

87. Робинсон, Е. Механизм рассеивания загрязнителей в атмосфере / Е Робинсон. -М.: Недра, 1971. С. 12-14.

88. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. Часть 1,2. -Гидрометеоиздат, 1986.

89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

90. Сайт администрации города Сургута www.admhmao.ru

91. Самарский, А. А. Методы решения сеточных уравнений / А. А. Самарский, Е. С. Николаев. -М.: Наука, 1978.

92. Самарский, A.A. Численные методы решения задач конвекции-диффузии / A.A. Самарский, П.Н. Вабищевич. -URSS Изд. 3, 2004. -248 с.

93. Сигал, И. Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И. Я. Сигал. Л.: Недра, 1977. - 294 с.

94. Сигал, И. Я. О чистоте дымовых газов, котлов на газовом топливе / И. Я. Сигал // Энергетика и электрификация. -1968. - № 6. -С. 12-15.

95. Самарский, А. А. Разностные схемы газовой динамики / А. А. Самарский, Ю. П. Попов. М.: Наука, 1975.

96. Инструктивно-методические рекомендации по гигиенической оценке степени загрязнения атмосферного воздуха. Нормативный документ МЗ России от 21 декабря 1987 г.

97. Инструктивно-методические рекомендации по гигиенической оценке степени загрязнения атмосферного воздуха. Нормативный документ МЗ России от 21 декабря 1987 г.

98. Сигал, И. Я. Горение газа в котлах и атмосфере городов / И. Я.Сигал // Газовая промышленность. - 1969. - № 2, -С. 30-35.

99. Тихомирова, JI. В. Статический метод краткосрочного прогноза метеорологических условий, способствующих загрязнению атмосферы / JI. В. Тихомирова, Н. И. Латанова, О. JI. Зуйкова, Н. И. Серебрянник Труды Гидрометцентра СССР, 1985. Вып. 268.

100. Тюрин Ю. Н. Анализ данных на компьютере / Ю. Н. Тюрин, А. А. Макаров. -М.: Инфра-М., 2003 -350 с.

101. Уманов, С. А. Экологическое состояние территории России / С. А. Уманов, Я. Г. Кац. М.: Академия, 2001.- 128 с.

102. Федоренко, Р. П. Введение в вычислительную физику: Учеб. Пособие: Для вузов / Р. П. Федоренко. М.: Изд-во Моск. Физ.-техн. Ин-та, 1994.-528 с.

103. Ширяев, В. И. Исследование операций и численные методы оптимизации / В. И. Ширяев -URSS, 2006. 216 с.

104. Шрик, А. А. Структурное проектирование надежных программ встроенных ЭВМ / А. А. Шрик, П. Г. Осовецкий, И. Г. Мессих. -JL: Машиностроение, 1989.-296 с.

105. Экологический программный комплекс для персональных ЭВМ. Теоретические основы и руководство пользователя ЭПК "ZONE" под ред. д-ра физ-мат. A.C. Гаврилова С-П.: Гидрометеоиздат, 1992. 168 с.Список публикаций

106. Шестопалов, А. В. Показатели оценки уровня жизни: сравнительный анализ / А. В. Шестопалов, Б. Н. Епифанцев, М. Ю. Разумовский // Сб. трудов Второй всероссийской конференции "Естественные науки в военном деле". Омск, 2001. - С. 12-13

107. Шестопалов, А. В. Оценка уровня жизни населения в условиях роста теневой экономики / А. В. Шестопалов, Б. Н. Епифанцев, // Омский науч. вестн. 2003. - № 6. - С. 167-168.

108. Шестопалов, А. В. Модель распространения выбросов от источника / А. В. Шестопалов // Труды междун. форума по проблемам науки, техники и образования; Под ред. В. П. Савиных, В.В. Вишневского; В 3 т., 2-6 декабря 2002 г. М., 2002 Т. 3.- С. 69-70.

109. Шестопалов, А. В. Анализ концентрации выбросов загрязняющих веществ в атмосфере. / А. В. Шестопалов // Экология промышлен-ного производства. 2005. -№ 2 - С. 12-15.

110. Шестопалов, А. В. Стратегия подготовки данных для комплексного исследования атмосферных выбросов. / А. В. Шестопалов // Информационные технологии моделирования и управления. 2005. - №3. - -С. 346-349.

111. Шестопалов, А. В. Прогнозирование техногенного загрязнения атмосферы города / А. В. Шестопалов // Омский научный вестник -2006. -№6 (41).-С. 140-142