Математическое моделирование пылегазовых выбросов на основе эколого-энергетических зависимостей Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 622.831.32:519.673:502.21

Л.А. Белая, канд. техн. наук, доц., 8(4872)33-24-88, ЬППу@уапёех .ш (Россия, Тула, ТулГУ)

Л.Л. Рыбак, асп., (4872)35-20-41 ecology@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

В.Л. Рыбак, асп., (4872)35-20-41 ecology@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЫЛЕГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ НА ОСНОВЕ ЭКОЛОГО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ

Выведена математическая зависимость мощности пылегазовых выбросов в зависимости от интенсивности потребления электроэнергии.

Ключевые слова: математическая модель, пылегазовые выбросы, электроэнергия, горнодобывающие предприятия.

Атмосфера горнопромышленных районов находится под сильным воздействием различных отраслей промышленности и дальнейшее развитие горнодобывающих предприятий должно, во-первых, оцениваться по экологическим критериям, и, во-вторых, необходимо иметь современную методическую базу для системы мониторинга пылегазовых выбросов в атмосферу, в которой предусматривается возможность использования косвенных показателей [1].

Одним из таких косвенных показателей является потребление электроэнергии [2].

Анализ и обобщение статистических данных исследования эколого-энергетических зависимостей позволили получить следующие закономерности для скорости пылегазовых выбросов и интенсивности потребления электроэнергии [3]л:

где М - суммарные пылегазовые выбросы, зафиксированные на рассматриваемой территории в отчетный период; Э - потребление электрической энергии на рассматриваемой территории в отчетный период; ? - время; а, Ь, а, ¡- эмпирические коэффициенты.

Установим связь между пылегазовыми выбросами и потреблением электроэнергии на основе дифференциальных уравнений (1) и (2). Для этого разделим переменные и проинтегрируем, левые и правые части:

(М

(1)

(2)

2Ь

Экология

Э = (4)

с1=М(0)-^, (5)

2 о

с2=т~. (б)

Выразим из (3) и (4) правые части уравнений (1) и (2): а + Ы = -сх), а + р1 = ^2р{Э-с2).

Таким образом, дифференциальные уравнения (1) и (2) позволили получить обобщенное дифференциальное уравнение, устанавливающее связь между пылегазовыми выбросами и потреблением электроэнергии, в следующем виде:

= \Ъ{М —сг) с1Э \/3{Э-с2)'

Разделив переменные в уравнении (7) и проинтегрировав левую и правую части, получим

^Ь(М-с1) = ^р(Э-с2) + с3, (8)

Ъ р

1

Л\.Ъ ß * (9>

Из уравнения (8) получаем математическую зависимость мощности пылегазовых выбросов в зависимости от интенсивности потребления электроэнергии:

(л _ Л2

М{Э) = Ь -ylß{3-c2) + cs +cv (10)

\Р У

Используя зависимость (10) можно прогнозировать пылегазовые выбросы в атмосферу для заданных параметров энергопотребления и ретроспективного анализа.

Список литературы

1. Качурин Н.М., Комиссаров М.С., Белая Л.А., Агеева И.В. Комплексная оценка состояния окружающей среды промышленно развитого угледобывающего региона // Известия ТулГУ / Естественные науки. 2009. Вып. 5. С. 226-234.

2. Kachurin N.M., Komissarov M.S.,Ageeva I.V. Foundation and results of the monitoring environmental parameters // Energy Mining, New Technolo-

gies, Sustainable Development: 3-rd International Symposium ENERGY MINING. Serbia, Apatin City. 2010. P. 39 - 45.

3. Kachurin N.M., Komissarov M.S.,Ageeva I.V. Using energetic indexes for evaluating anthropogenic influence upon environment // Energy Mining, New Technologies, Sustainable Development: 3-rd International Symposium ENERGY MINING. Serbia, Apatin City. 2010. P. 46 - 52.

L.A. Belay, L.L. Ribak, V.L. Ribak

MATHEMATICAL MODELING DUST-GAS EMISSION WITH USING ENVIRONMENTAL-ENERGETIC DEPENDENCES

The mathematical dependence forming dust-gas emission capacity from consuming electrical energy was gotten.

Key words: mathematical model, dust-gas emission, electrical energy, mining enterprises.

Получено 12.11.12

УДК 622.271.7

Е.И. Захаров, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ) ОСВОЕНИЕ НЕДР КРИОСФЕРНОЙ ЗОНЫ

Представлен обзор по состоянию и перспективе воспроизводства минерально-сырьевой базы России до 2020 г. Отмечается сложность в освоении минеральных ресурсов в арктической зоне и в зоне вечной мерзлоты.

Ключевые слова: ресурсы, условия, программа, воспроизводство минеральным сырьем, арктическая зона, зона вечной мерзлоты.

Переходу цивилизации в третье тысячелетие предшествовала длившаяся несколько столетий техническая революция. Конец Х1Х в. и весь ХХ в. особенно были насыщенны развитием науки, техники, борьбой за рекорды: дальше, выше, быстрее. Наука дала возможность использовать атомную энергию в мирных целях, с одной стороны, а с другой - создать атомную бомбу, способную уничтожить жизнь на Земле. Наука подарила миру антибиотики и тем самым спасала многих людей, с одной стороны, а с другой - ускорен естественный отбор в мире микроорганизмов, что привело к появлению и росту более мелких, более приспособленных вирусов, появлению и росту числа новых заболеваний: ВИЧ, вирусов гриппа и т.д.

За прошедшие 100 лет численность населения Земли выросла в 4 раза (табл. 1), валовый продукт - в 400 раз, энергомощность в 14 раз, потребление пресной воды - в 15 раз, потребление первичной продукции природы - в 12 раз. За это природа заплатила утратой пятой части общего количества известных биологических видов. Согласно же закону природы