Purpose. The paper examines the question of creation a mathematical apparatus for estimation the ecological situation in case of accidents on township roads (explosions). First of all the development of numerical model to calculate the level of air pollution in the emission of toxic chemical, taking into account meteorological parameters of the environment. Identifying areas where the maximum allowable concentration of this pollutant (in this case, ammonia) is exceeded and favorable areas for the population.Methodology. The developed method of numerical calculation of the air pollution concentration in case of toxic chemical (ammonia) was used, which is based on the coordinated decision of the hydrodynamic task and task of the pollutants transfer in the atmosphere. Hydrodynamic solution is based on the method of discrete vortices with the different geometry of buildings and their relative position, and solution of the task about transfer the pollutant is based on convection-diffusion equation of pollutant transfer using implicit difference schemes.Findings. Several computational experiments were made on the base of the developed numerical model.As a result of the calculations the vortex structures were obtained, which are formed in the flow around buildings; the velocity field of the wind flow around buildings and picture of the streamlines in the flow were come out; the concentration of the toxic chemical (ammonia) in research domain was calculated; the comparative analysis with the maximum permissible concentration (MPC) for this pollutant were made; the regularities of changing the ammonia concentration from different sides of the building were determined. Originality. A numerical model that allows visually reconstructing and analyzing the flow pattern, the presence of dead zones, areas of reverse flow at different geometry of buildings and their relative position that influences the distribution of pollutant in the atmosphere was calculated.Practical value. The obtained results will allow evaluating the level toxic shock to persons in case of accidents (explosions) on township roads with taking into account the influence of the buildings geometry on the hydrodynamic flow structure and dispersion of pollution.

    Цель. В работе рассмотрен вопрос о создании математического аппарата для оценки экологической ситуации при авариях на дорогах города (взрывах). Прежде всего это касается разработки численной модели для расчета уровня загрязнения атмосферного воздуха при эмиссии химически опасного вещества с учетом метеорологических параметров окружающей среды. Предполагается также выявление участков, где наблюдается превышение предельно допустимой концентрации по данному загрязнителю (в нашем случае, – по аммиаку), и участков, благоприятных для населения. Методика. В исследовании применялась разработанная методика численного расчета концентрации загрязнения воздушной среды при выбросе химически опасного вещества (аммиака), которая основана на совместном решении гидродинамической задачи и задачи по переносу примеси в атмосфере. Решение гидродинамической задачи базируется на методе дискретных вихрей с учетом различной геометрии зданий и их взаимного расположения, а решение задачи по переносу загрязнителя – на уравнении конвективно-диффузионного переноса примеси с использованием неявных разностных схем. Результаты. На основе разработанной численной модели проведен ряд вычислительных экспериментов. В результате выполненных расчетов были получены: вихревые структуры, которые формируются при обтекании зданий; поле скорости ветрового потока вблизи зданий; картина линий тока в области течения. Рассчитаны концентрации химически опасного вещества (аммиака) во всей исследуемой области; проведен сравнительный анализ с предельно допустимой концентрацией (ПДК) по данному загрязнителю; установлены закономерности по изменению концентрации аммиака с наветренной и подветренной стороны зданий. Научная новизна. Создана численная модель, которая позволяет наглядно воссоздать и проанализировать структуру потока, наличие застойных зон, областей возвратного течения при различной геометрии зданий и их взаимном расположении, что оказывает влияние на распространение загрязняющего вещества в атмосфере. Практическая значимость. Полученные результаты позволят проводить оценку уровня токсичного поражения людей при авариях (взрывах) на дорогах города с учетом влияния геометрии зданий на гидродинамическую структуру потока и рассеивание загрязнителя.

    Мета. В роботі розглянуто питання щодо створення математичного апарату для оцінки екологічної ситуації при аваріях на дорогах міста (вибухах). Перш за все це стосується розробки чисельної моделі для розрахунку рівня забруднення атмосферного повітря при емісії хімічно небезпечної речовини з урахуванням метеорологічних параметрів навколишнього середовища. Передбачається також виявлення ділянок, де спостерігається перевищення гранично допустимої концентрації за даним забруднювачем (у нашому випадку, – за аміаком), і ділянок, безпечних для населення.Методика. У роботі використано розроблену методику чисельного розрахунку концентрації забруднення повітряного середовища при викиді хімічно небезпечної речовини (аміаку), яка основана на одночасному вирішенні гідродинамічної задачі та задачі по перенесенню домішки в атмосфері. Рішення гідродинамічної задачі базується на методі дискретних вихорів із урахуванням різної геометрії будівель та їх взаємного розташування, а рішення задачі по перенесенню забруднювача – на рівнянні конвективно-дифузійного переносу домішки з використанням неявних різницевих схем.Результати. На основі розробленої чисельної моделі проведено ряд обчислювальних експериментів. В результаті виконаних розрахунків були отримані: вихрові структури, які формуються при обтіканні будівель; поле швидкості вітрового потоку поблизу будівель; структура ліній струму в області течії. Розраховано концентрацію хімічно небезпечної речовини (аміаку) в усій досліджуваній області; проведено порівняльний аналіз із гранично допустимою концентрацією (ГДК) за даним забруднювачем; встановлені закономірності по зміні концентрації аміаку з різних сторін будівель.Наукова новизна. Створена чисельна модель, яка дозволяє наочно відтворити і проаналізувати структуру потоку, наявність застійних зон, областей зворотної течії при різній геометрії будівель та їх взаємному розташуванні, що впливає на поширення забруднюючої речовини в атмосфері.Практична значимість. Отримані результати дозволять проводити оцінку рівня токсичного ураження людей при аваріях (вибухах) на дорогах міста з урахуванням впливу геометрії будівель на гідродинамічну структуру потоку та розсіювання забруднювача.


    Access

    Download


    Export, share and cite



    Title :

    EVALUATION OF ECOLOGICAL SITUATION IN CASE OF ACCIDENTS ON TOWNSHIP ROADS.
    ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ ПРИ АВАРИЯХ НА ДОРОГАХ ГОРОДА.
    ОЦІНКА ЕКОЛОГІЧНОЇ СИТУАЦІЇ ПРИ АВАРІЯХ НА ДОРОГАХ МІСТА


    Contributors:


    Publication date :

    2015-04-29


    Remarks:

    Science and Transport Progress ; No. 2(56) (2015); 65-76



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    Russian