🗊Презентация Прогноз загрязнения воздуха

Тема: ПРОГНОЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА

Оперативное прогнозирование

Эксплуатационные мероприятия по кратковременному снижению выбросов в периоды НМУ Усиление контроля за работой очистных устройств; Сокращение до минимума неорганизованных выбросов; Недопущение залповых выбросов; Использование резервов более качественного топлива; Остановка второстепенных производств с большими выбросами в атмосферу; Смещение во времени технологических процессов

Прогноз уровня загрязнения воздуха от отдельных источников и групп источников Исходные данные для прогноза: Рассчитанные значения опасной скорости ветра Um и максимальной концентрации, создаваемой данным источником Сm ( расчет по методу Берлянда, ОНД-86); Комплексы НМУ ( в зависимости от Um , типа источника и его расположения на местности).

Комплексы НМУ для низких источников Периоды застоя, т.е. штиль, сопровождающийся приземной инверсией при устойчивой стратификации атмосферы; Условия, при которых предсказывается высокий уровень загрязнения воздуха по городу в целом.

Комплексы НМУ для высоких источников Неустойчивая стратификация атмосферы в сочетании с приподнятой над трубой (на 100-300 м) инверсией и опасной скоростью ветра на уровне флюгера; Отсутствие ветра в приземном слое, а на высоте выбросов скорость ветра, равная 1,5 – 2 Um (при высоте трубы 100-200м); Скорость ветра у земли близкая к опасной Um при направлении ветра на жилые районы; Высота слоя перемешивания < 500м, но больше высоты источни-ка и скорость ветра, близкая к Um ; Туман и штиль (для холодных выбросов), туман и U > 2 м/с – для нагретых; Направление ветра в сторону кварталов плотной застройки или районов со сложным рельефом в сочетании с Um ; Направление ветра, при котором имеет место максимальное наложение выбросов от группы источников в сочетании с Um .

Схема прогнозирования уровня загрязнения от отдельных источников и групп источников

Предупреждения об НМУ Предприятиям передают сигналы 3 степеней опасности в зависимости от: количества ожидаемых комплексов НМУ и кратности превышения ПДК максимальными наблюдаемыми концентрациями qм 1 степень – ожидание одного комплекса НМУ; 2 степень – ожидание одновременно двух комплексов НМУ при условии, что хотя бы для одного вещества qм > 3 ПДК (Если ПДК<qм ≤3, то при указанных условиях составляется предупреждение 1 степени); 3 степень – если после объявления сигнала 2 степени, принятые меры не дают результата. Дополнительное условие: хотя бы по одному веществу qм > 5 ПДК.

Прогноз концентраций примесей в воздухе, создаваемых одним или группой источников Рассчитывают Сm от каждого источника и производят сложение полей концентраций. Результат относится к НМУ нормального типа. При аномальных НМУ концентрации будут превышать расчетные. Их прогнозируют с использованием следующих правил: Если при повышенном турбулентном обмене и скорости ветра  Um над источником приподнятая инверсия, то q = (1,5÷2)Cm; Если у земли штиль, а на уровне выбросов U = (1,5÷2)Um, то q  2Cm; При переносе выбросов на районы со сложным рельефом q = (1,5÷2)Cm; При осуществлении одновременно двух комплексов НМУ q = (3÷4)Cm; При сочетании слабого ветра (до 2 м/с) и приподнятой инверсии в случае холодных выбросов q ≥ 5Cm.

Прогноз уровня загрязнения воздуха по городу в целом Прогноз городского фонового загрязнения основан на установлении корреляционных связей случаев высокой концентрации примеси с определенным сочетанием метеоусловий. Основной принцип прогнозирования: максимальный учет характера физического процесса распространения примесей в атмосфере и особенностей влияния метеоусловий на концентрацию примесей в воздухе конкретного города. Для улучшения корреляционных связей: Одновременно учитывают влияние ряда факторов на содержание примесей в воздухе; Используют комплексные характеристики загрязнения воздуха.

Комплексные характеристики загрязнения воздуха, используемые для прогноза

Предикторы – характеристики, на основе которых составляется прогноз.

Установление значимости предикторов (продолжение)

Прогностические схемы для прогнозирования загрязнения воздуха по городу в целом

Метод распознавания образов (продолжение)

Метод последовательной графической регрессии Отбираем четное число значимых предикторов и делят их на пары. Например, Uo и ΔТ; U500 и Р’. Строим предварительные корреляционные графики с использованием выбранных пар предикторов. Каждый график – поле обобщенной характеристики загрязнения воздуха Р (ее абсолютной величины или повторяемости ее высоких значе-ний). Эта характеристика за каждый день по значениям двух выбранных предикторов наносится на график в виде точки. Проводим изолинии Р (или повторяемостей высокого уровня загрязнения)

Метод последовательной графической регрессии С каждого из предварительных графиков по значениям двух предикторов для всего используемого ряда наблюдений снимаем ежедневные значения новых комплексных метеорологических предикторов Р(Uo,ΔT) и Р(U500,P’). Корреляционные графики объединяем попарно, откладывая на осях новые комплексные предикторы, полученные из предварительных графиков. В точках пересечения комплексных предикторов наносим эксп.значения Р. И так до тех пор, пока не останется 1 график. Пример: В один из дней наблюдения предикторы имели значения Uo=5м/с, U500=8м/с, ΔТ=4о, Р’=0,25, P=0,31. C первого графика: Р(Uo,ΔT) =0,3, со второго: Р(U500,P’)=0,28. На окончательном графике на пересечении точек 0,3 и 0,28 наносим значение P=0,31. На окончательном графике строим изолинии и выделяем 3 области, соответствующие трем группам загрязнения воздуха. Проверяем схему на независимом материале.

Прогностические правила Правила разработаны для предсказания одной из трех группы: высокого (Р>0,35), повышенного (0,2-0,35) и пониженного (Р≤0,2) уровня загрязнения. Например, высокий уровень загрязнения формируется: Ночью и утром застой воздуха, а в предшествующий день P’>0,3 (оправдываемость 70%); В дневные часы застой, а накануне P’>0,15.Эти условия дают высокое загрязнение с ноября по март (оправдываемость 70%); В дневные часы умеренный ветер (3-6м/с) и неустойчивая стратификация сменяются застоем к вечеру, P’>0,15 (60%); Во второй половине предшествующего дня P’>0,4, а в последующий день по прогнозу усиления ветра или осадков не ожидается (70%); Скорость ветра 0 - 1м/с, туман; Формирование или сохранение стационарного антициклона, P’>0,2.

Долгосрочное прогнозирование Виды прогнозов: по стране по отраслям промышленности по городам по отдельным крупным промышленным объектам по видам веществ, выбрасываемых в атмосферу Исходные данные: среднеклиматические характеристики распространения примеси неблагоприятные условия погоды количество выбросов высота источников размещение источников по территории 2 этапа прогнозирования: Прогноз выбросов вредных веществ в атмосферу; Прогноз средних и максимальных концентраций вредных веществ.

Методы прогнозирования Расчетный метод прогноза ожидаемого уровня загрязнения атмосферы Метод статистических оценок ожидаемого уровня загрязнения на основе полученных связей между суммарными выбросами вредных веществ и их средними концентрациями в воздухе Оценка уровня загрязнения или выбросов по косвенным показателям Экстраполяция изменений уровня загрязнения за предшествующие годы на последующий период Метод городов-аналогов и предприятий-аналогов.

1. Расчетный метод прогноза Основан на расчете максимальной концентрации примеси от отдельных источников Сm по ОНД-86 и сложении полей концентраций при разных направлениях ветра, а также на расчете средней концентрации для различных районов города. Схема прогнозирования: Прогноз выбросов и характеристик источников на основе технических проектов строительства и реконструкции промышленных объектов Расчет максимальных и средних концентраций при прогнозируемых выбросах.

2. Метод статистических оценок

3. Прогноз по косвенным показателям При недостатке информации используются косвенные показатели, например: В городах с населением свыше 500 тыс.чел. концентрации наиболее распространенных ЗВ в 1,5-2 раза выше, чем в городах с населением 100 тыс. В городах с металлургической и нефтеперера-батывающей промышленностью средние концентрации SO2 в 2-3 раза больше, чем в других городах примерно такого же размера. Концентрация СО возрастает в 2-3 раза при увеличении числа автомашин в городе от 10 до 50 тысяч. и т.д.

4. Экстраполяционный метод Метод основан на предположении о неизменности сложившихся темпов развития промышленности региона. Прогноз составляется с использованием установленных тенденций изменения средних концентраций примесей с учетом длительного временного ряда наблюдений.

5. Метод аналогов Метод используют при строительстве новых городов или пром. предприятий и отсутствии полных данных о параметрах выбросов. Город-аналог – условный город с такой же численностью населения и уровнем пром.развития, что и рассматриваемый город на прогнозируемый период. Уровень загрязнения в городе-аналоге устанавливается как средний из данных наблюдений в группе реальных городов, расположенных в климатических условиях, сходных с условиями города-аналога. При прогнозе загрязнения воздуха для городов, примыкающих к БАМу, в качестве аналогов использовались города Восточной Сибири. Предприятие-аналог выбирается из числа действующих предприятий сходного профиля и мощности, расположенных в таких же климатических условиях, что и предприятие, для которого подбирается аналог. Максимальные и средние концентрации, создаваемые проектируемым предприятием, принимаются равными таковым для предприятия-аналога, рассчитанным по методу ОНД-86. Эти концентрации накладываются на поле концентраций, создаваемое всеми др.предприятиями города, что позволяет определить оптимальное расположение проектируемого предприятия.