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

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. Отметим, что на практике (поскольку число источников и контрольных точек конечно) оператор А представляет собой матрицу, состоящую из коэффициентов влияния aij.

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 [26]. Оба метода кратко рассмотрены в параграфе . Они 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

,

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.

4. Программная реализация и пример практического применения

Для достижения поставленной задачи по разработке интегрированного в ПК ЭРА-ВОЗДУХ программного модуля расчета оптимальных ПДВ проведено изучение структуры файлов, в которых головной модуль передают данные расчетного блоку УПРЗА ЭРА. Разработаны соответствующие процедуры для автоматизированного чтения всех необходимых файлов.

4.1 Выбор загрязняющих веществ

После указания директории с данными для расчета, программа сканирует файлы в папке WORK по маске «htop*.ppp», таким образом выбирая загрязняющие вещества, для которых имеются начальные данные и возможно провести расчет.

Далее для каждого отмеченного вещества независимо от других будет производиться считывание значений и расчет ПДВ (Xj).

4.2 Обработка точек с повышенным загрязнением

procedure get_point (s:string;var countPoint:integer;var point_pdk:tExtArray);

Процедура извлекает значения Ni (ПДК), а так же количество точек I (i=1, ,I), в которых выбросы превышают Ni, из файла вида «htop*.ppp» в директории /WORK/.

Внутренняя структура htop*.ppp представляет собой текстовый файл, содержащий таблицу с данными о контрольных точках. Значение Ni содержатся в 8-ом столбце. Чаще всего Ni в точках равно 1 или 0.8 для особо охраняемых территорий (санатории, зоны отдыха).

4.3 Обработка источников

procedure get_funnel(s:string; var countFunnel : integer ; var funnel_name : tsArray; var funnel_m:tExtArray;var funnel_min:tExtArray);

Процедура извлекает данные из файла вида «ist_*.txt», которые находятся в директории /DAT/. «ist_*.txt» - это текстовый файл, в котором в табличном виде представлена информация об источниках выбросов, в том числе:

· количество источников J;

· уникальный код источника;

· существующий выброс источника Qj;

· минимально возможный выброс Qjmin (не всегда указывается).

4.4 Обработка таблиц влияния источников на точки

procedure get_pointfunnel ( s : string; countPoint : integer; countfunnel : integer; funnel_name : tsArray; funnel_m : tExtArray; var pointfunnelx2 : tExtArrayx2; var point_cf : tExtArray);

Процедура извлекает коэффициенты влияния aij из файлов вида «10pd*.ppp», где «10pd*.ppp» - текстовый файл, содержащий отчет о результатах работы программы.

4.5 Применении симплекс-метода

procedure get_simplexsolve ( countPoint : integer; countFunnel : integer ; point_pdk : tExtArray; point_cf : tExtArray; funnel_m : tExtArray; funnel_min : tExtArray; pointfunnelx2 : tExtArrayx2; var x : tExtArray; var s_temp : string);

Процедура, используя данные расчетов программы «ЭРА-воздух», при помощи симплекс-метода рассчитывает оптимальные выбросы Xj для источников при заданных условиях.

4.6 Вывод полученных результатов

Результаты полученных вычислений выводятся на форму программы, а так же в файлы вида: «h_pd*.gpv», где * - это код вещества, для которого производился расчет.

4.7 Сравнение различных методов расчета ПДВ для реального предприятия

В расчете загрязнения атмосферы диоксидом азота на расчетном прямоугольнике 9 на 9 км с шагом 500 метров проведен расчет максимальных разовых концентраций, создаваемых 70-ю источниками выброса различного типа и высоты. В итоге получено поле максимальных концентраций, в которых есть области превышения норматива N, который в данном случае равен ПДК.

Картина загрязнения представлена на рисунке 1:

Рис 1. Загрязнение атмосферы в окрестности исследуемого предприятия.

Программный комплекс Эра-Воздух производит автоматический выбор точек превышения норматива N и позволяет найти расчетные значения ПДВ на основе методов МРН-87 и Метода равного квотирования.

При выполнении работы в программный комплекс добавлен новый модуль, в соответствии с алгоритмом описанным в пункте 5. Этот модуль позволяет рассчитать оптимальное значение ПДВ с использованием симплексного метода. Результаты расчетов ПДВ различными методами представлено ниже в таблицах 4.1, 4.2 и 4.3.

 Скачать реферат