МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕРКТУРЫ

КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Численное моделирование в экологии»

ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 7.070801 «Экология»

Ст. преподаватель Падалко С. И.

МАКЕЕВКА ДонГАСА 1999

УДК 519.6

Методические указания к выполнению курсовых работ по дисциплине «Численное моделирование в экологии» для студентов специальности 7.070801 «Экология» / Сост.: С.И. Падалко. – Макеевка: ДонГАСА, - 21 с.

В методических указаниях даны рекомендации по реализации этапов численного моделирования процессов распространения примесей в воздушной среде города при различном характере эмиссии ингредиентов в сочетании с варьированием значений климатических факторов. Изложены общие требования и последовательность выполнения курсовых работ.

1. Введение

Курсовое проектирование в рамках учебной дисциплины «Численное моделирование в экологии» предназначено для того, чтобы студенты приобрели практические навыки построения и реализации численных физико-математических моделей, применяющихся в экологической практике.

В качестве базовой модели взята динамическая модель представления процессов распространения вредных примесей в геофизических средах биосферы на примере расчета пространственно-временных характеристик состояния атмосферного воздуха после поступления в него вредных ингредиентов. Данная модель является наиболее разработанной на сегодняшний день в теоретическом отношении и основывается на численном решении трехмерного уравнения турбулентной диффузии. Практические рекомендации по использованию указанной модели легли в основу нормативного документа ОНД-86 1.

Специалисты - экологи пользуются этими материалами при решении множества задач и, в частности, для установления нормативов предельно-допустимых выбросов, разработки параметров выбросов реконструируемых и обновляемых производств, предпроектного исследования потенциальной зоны загрязнения будущих новых объектов хозяйствования и др.

Серьезным подспорьем при выполнении необходимых расчетов выступает применение технических средств на базе электронно-вычислительных комплексов и персональных компьютеров. В качестве программного обеспечения используются официально принятые на Украине программные продукты «ЭОЛ» и «Пленэр» и некоторые другие, которые реализуют численные модели ОНД-86.

Задача студента, выполняющего курсовую работу, состоит в изучении и реализации на моделях широкого спектра исходных данных и условий, связанных с разнообразием типов источников выбросов (точечный, линейный, площадной и др.), климатических факторов, характеристик подстилающей поверхности и т.д. Вся работа выполняется в два этапа. На первом этапе осуществляются ручные расчёты, преследующие цель правильного выбора и представления численных моделей, описывающих процессы распространения примесей от разнотипных источников эмиссии, при варьировании физико-географических и климатических характеристик местности. Второй этап работы выполняется на персональном компьютере с теми же исходными данными, но уже с применением программного комплекса «Пленэр», позволяющего автоматизировать трудоемкий процесс ручного счета, и предоставляющего широкие возможности графической интерпретации получаемых результатов. После сравнения результатов ручного и машинного счета делается заключение о степени совпадения рассчитанных значений параметров атмосферного воздуха и правомерности выбора той или иной модели. Графическая часть работы состоит в трансформации полей числовых значений концентраций примесей в изолинии, которые следует нанести на топографическую основу местности.

Данная курсовая работа выполняется студентами специальности 7.070801

«Экология» в 9-м семестре одновременно с изучением курса «Численное моделирование в экологии» и выполнением практических работ по этому же курсу. В качестве теоретических сведений и практических рекомендаций должны использоваться как ранее изученные материалы, так и новые. К ним относятся:

• Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86 1;

• Методические указания к выполнению курсовых проектов по дисциплине «Экологический мониторинг и управление состоянием биосферы» 2;

• Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Численное моделирование в экологии» 3;

• Программный комплекс «Пленэр» для расчета концентраций вредных веществ в атмосфере по методике ОНД-86. Руководство пользователя 4.

2. СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Выполняемая курсовая работа должна состоять из двух частей:

• расчетно-пояснительной записки в объеме 15-20 стр.;

• графической части, оформленной карандашом на одном листе формата А1.

В расчетно-пояснительную записку включаются разделы:

• задание на разработку;

• введение;

• основная часть;

• заключение;

• список использованной литературы.

В графической части производится визуальное представление численных значений полей концентраций примесей атмосферного воздуха на карте-схеме заданной территории.

3. УКАЗАНИЯ К РАЗРАБОТКЕ РАЗДЕЛОВ

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

3.1. В задании на разработку студенту предлагается один из вариантов исходных данных, подлежащих дальнейшей обработке.

Конкретный вариант задания содержит:

• карту-схему реального города с нанесенными границами и номерами предприятий с указанием масштаба и точки начала отсчёта городской системы координат;

• параметры привязки промплощадок в виде таблицы 3.1:

ПАРАМЕТРЫ ПРИВЯЗКИ ПРОМПЛОЩАДОК

Табл. 3.1

№ предприятия	Координаты начала заводской системы координат		Угол поворота заводской системы координат  (град. )
	Хо (м)	Уо (м)
1	2	3	4

• параметры источников выбросов, представленные в таблице 3.2;