CC BY
35
УДК 504.064.36
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В СРЕДЕ ГИС
Екатерина Игоревна Зыкова
АО «Швабе - Оборона и Защита», 630082, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179/2; Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, студент, тел. (961)847-33-96, e-mail: [email protected]
Разработан алгоритм совместного использования унифицированной программы расчета загрязнения атмосферы и геоинформационной системы «Panorama».
Ключевые слова: выбросы загрязняющих веществ, приземные концентрации загрязняющих веществ, источник выбросов, модель загрязнения атмосферного воздуха.
CONSTRUCTION OF MODELS OF AIR POLLUTION OF URBAN AREAS IN A GIS ENVIRONMENT
Ekaterina I. Zykova
JSC «Shvabe - defense and Protection», 630082, Russia, Novosibirsk, 179/2 Dusi Koval'chuk St.; Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., a student, tel. (961)847-33-96, e-mail: [email protected]
Developed an algorithm of sharing a unified program for calculating air pollution and geoin-formation system «Panorama».
Key words: emissions of pollutants, ground-level concentrations of pollutants, the source of emissions, air pollution model.
Современный город представляет собой плотно застроенную территорию. Исторически сложилось так, что промышленные предприятия, предназначенные для обеспечения потребностей населения в продукции и рабочих местах, расположились в черте населённого пункта. Функционирование объектов промышленности, как известно, связано с негативным воздействием на окружающую среду, а соответственно и на человека. Оценка загрязнённости территории города химическими веществами необходима для определения благоприятных для проживания районов, принятия мер по снижению негативного воздействия. Также необходимо выявить насколько соответствует качество атмосферного воздуха гигиеническим нормативам.
Расчёт приземных концентраций и массы загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух от конкретного источника выбросов, рассчитывается с помощью специализированных программ. Любая, из существующих отечественных УПРЗА (унифицированная программа расчёта загрязнения атмосферы) основана на методике ОНД-86. Расчет согласно этой методике выполняется на основе данных о типе и мощности производства.
Программное обеспечение ЭРА-Воздух, ориентировано на расчёт мощности выбросов и приземных концентраций загрязняющих веществ. Работа с пространственной информацией практически сводится к визуализации проведён-
ных расчётов. Полученные в графическом блоке программы данные, можно использовать только в качестве иллюстраций.
Алгоритм учёта фоновых концентраций и совместного действия различных источников сложный в использовании. Кроме того, реализуется отдельными коммерческими модулями.
Для наглядного представления данных о мощности выбросов загрязняющих веществ, полученных в результате расчёта, а также для дальнейшего анализа произошедших изменений с помощью средств ГИС был разработан алгоритм. В его основу положено использование программных продуктов ЭРА-Воздух и Карта 2008.
Этапы работы:
1. Расчёт в УПРЗА Эра массы выбросов загрязняющих веществ ежегодно поступающих в атмосферный воздух от ТЭЦ-3. Основой для проведения расчётов послужили данные о количестве ежегодно сжигаемого топлива, его качественных характеристиках (низшая теплота сгорания, сернистость, зольность, влажность), технических характеристиках топливо сжигающих установок (котлов) и режимах их работы.
2. Построение для каждого загрязняющего вещества матрицы со значениями его концентрации в каждой расчётной точке приземного слоя атмосферного воздуха в расчётном блоке, в программной среде УПРЗА Эра.
3. Экспорт данных о распределении концентраций загрязняющих веществ в пространстве в текстовые файлы, преобразование файлов в формат, воспринимаемый ГИС Панорама, импорт данных и построение «матриц качества» в ГИС Панорама.
4. Автоматизированное построение в среде ГИС изолиний с соответствующими значениями концентраций в долях ПДК для каждого из рассматриваемых загрязняющих веществ.
На рис. 1 наибольшим значениям концентрация загрязняющих веществ соответствуют тёмные области матрицы.
а)
б)
Рис. 1. Матрицы рассеивания загрязняющих веществ: а) диоксида серы, б) твёрдых частиц
Работа в среде ГИС позволяет совместно анализировать различную пространственную информацию. На фоне построенных изолиний представлен снимок ЬалёБа! 8 за январь 2015 года в комбинации каналов 543 (рис. 2). Наглядно видно текущее влияние ТЭЦ-3 и дальность распространения загрязнения без учёта фоновых концентраций и влияния других предприятий города.
а) б)
Рис. 2 Матрицы рассеивания загрязняющих веществ на фоне снимка Landsat 8 за январь 2015 года:
а) диоксида серы, б) твёрдых частиц
Совместное использование ГИС с УПРЗА Эра позволит строить модели загрязнения атмосферного воздуха как отдельно взятым ЗВ или группами веществ, обладающими эффектом суммации, так и по интегральному показателю ИЗА (индекс загрязнения атмосферы) с учётом и без учёта фоновых концентраций. Чтобы учесть значение фоновых концентраций необходимо получить информацию со стационарных пунктов наблюдения за загрязнением атмосферы (ПНЗА).
Разработанный на примере оценки воздействия ТЭЦ-3 на воздушную среду города Новосибирска алгоритм можно использовать как для оценки влияния конкретного объекта, являющегося источником негативного воздействия на атмосферный воздух, так и для сводной оценки загрязнения воздушной среды городских территорий, оценки эффективности планируемых мероприятий промышленных предприятий по снижению объёмов выброса ЗВ в атмосферный воздух.
Таким образом, совместное использование УПРЗА и ГИС позволит оценивать воздействие объектов НВОС на воздушную среду города (на конкретные его районы) и на основе этого рационально планировать развитие территории.
© Е. И. Зыкова, 2016
