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

В нашей стране существует государственная система управления выбросами промышленных источников загрязнения атмосферы (ИЗА) [1-4]. Целью системы является достижение и поддержание на нормативном уровне N загрязнения воздушного бассейна населенных мест, которое характеризуется приземной разовой (осредненной за 20 минут) концентрацией С.

Основными разделами данной системы является проведение воздухоохранной экспертизы вновь строящихся объектов и установление предельно допустимых норм (ПДВ) для существующих объектов.

В этих задачах расчетным путем устанавливается связь между выбросами Q предприятий и приземными концентрациями C загрязняющих веществ (ЗВ), выбрасываемыми промышленными источниками.

Для расчета концентраций С по известным значениям Q и характерным для данной территории метеопараметрам используется единая, утвержденная на государственном уровне методика ОНД-86 [2].

В настоящее время проектные расчеты осуществляются с использованием программных комплексов (ПК) сертифицированных главной геофизической обсерваторией им. А.И. Войекова (г. Санкт-Петербург).

При проведении атмосферноохранной экспертизы проекта нового предприятия, решается прямая задача моделирования загрязнения атмосферы.

При установлении ПДВ для существующего предприятия, решается обратная задача – подбираются такие значения выбросов Х, при которых в прилегающих к предприятию жилых районах приземные концентрации С не превышают санитарную норму N.

В соответствии с нормативными документами по нахождения ПДВ [1,4] в этом случае обратная задача решается путем подбора реальных (технологически применимых) для данного производства атмосфероохранных мероприятий (АОМ), таких как замена оборудования, установка газоочистки и т.д. Фактически, обратная задача решается при этом методом подбора. Однако при большом числе источников большую помощь в выборе первоочередных мероприятий дает решение задачи форматизированными методами. Пользуясь линейностью модели ОНД-86 по выбросам источников можно представить загрязнение атмосферы в контрольных точках жилой зоны в виде линейной формы:

,

где - концентрация в i-ой точке, - выброс j-го источника, - вклад j-го источника в i-й точке, который в дальнейшем будем называть коэффициентом влияния.

Санитарные требования приводят к системе линейных неравенств:

,

решение которой ищется на интервале

,

где - технологически обоснованный минимум выброса j-го источника.

На сегодняшний день в методической литературе описаны два метода нахождения решения поставленной задачи: МРН-87 [24] и метод равного квотирования [25]. Оба метода дают частное решение поставленной системы неравенств из соображений удобства нахождения единственного решения. Однако любое предприятие заинтересовано в минимальных затратах, необходимых для установления нормативных выбросов . Для этой цели, к поставленной системе неравенств добавляем целевую функцию:

,

где в общем случае - стоимость снижения на единицу выброса для j-го источника. В данном виде решение Xj дает минимум затрат на достижение нормативного загрязнения атмосферы.

В предположении получаем

,

что эквивалентно .

Следовательно, задача сводится к поиску максимально допустимого по сумме сочетания выбросов Xj данного предприятия, позволяющего достичь нормативного загрязнения атмосферы. В связи с линейностью модели ОНД-86 по отношению к выбросам для поиска решения поставленной задачи может быть применён симплекс-метод.

Целью настоящей работы является разработка программного модуля для расчета оптимальных значений ПДВ с использованием симплекс-метода. Данный модуль должен не просто реализовать решение задачи линейного программирования, но и быть интегрирован в среду программного комплекса ЭРА-ВОЗДУХ, который предназначен для решения проектных задач, использует стандартизированные данные об источниках выбросов, метеорологических параметрах распространения примесей и выдает выходную информацию в установленной нормативными документами форме (подробности на сайте www.logos-plus.ru). После разработки и отладки модуля в работе предполагается решить задачу на основе реальных данных и сравнить оптимальное решение с методами, описанными в методической литературе.

    Экологические заметки

    Экологическая обстановка в г. Новосибирске
    В целом по России качество здоровья населения на протяжении последних десятилетий не только не улучшалось, что было бы естественным в условиях научно-технического прогресса во всех ...

    Технологический процесс добычи марганцевой руды и влияние на окружающую среду (на прим. Ордженекидзовского ГОКа)
    Актуальность работы высока. Она заключается в том чтобы исследовать негативное воздействие оказываемое на окружающую среду при добыче и обработке марганцевых руд. Для того, чтоб ...

    Человек и биосфера как объекты синергетической философии
    Биосферой называется оболочка Земли, населенная и активно преобразуемая живыми существами. В.И. Вернадский определял биосферу, как оболочку, в которой существует или существовала в ...