Системний аналіз екологічно небезпечних процесів - Автореферат

Системний аналіз екологічно небезпечних процесівЗвертаючи увагу на те, що охорона навколишнього середовища, тобто забезпечення екологічної безпеки: скорочення забруднення повітря, вод, продуктів харчування, економічної експлуатації природних ресурсів і стійкий економічний розвиток, стала ведучим орієнтиром розвитку сучасного суспільства, скорочення шкідливих викидів обєктів хімічної, металургійної, нафтопереробної, газової та інших галузей виробництва є однією з важливіших проблем нашої цивілізації, практична потреба вирішення якої обґрунтовано в Кіотському протоколі. Глобальність розповсюдження та багатофакторність впливу викидів на біосферу, ноосферу та клімат Землі визначає необхідність системного дослідження багатьох глобальних процесів, серед яких особливе значення мають процеси забруднення навколишнього середовища як основи життя та діяльності населення планети. Питанням дослідження, аналізу, модулювання, оцінювання та прогнозування різних видів екологічно небезпечних процесів, їх природи та наслідків, також застосуванням сучасних інформаційних технологій в цій проблематиці присвячено праці багатьох вітчизняних та зарубіжних учених. Мета та задачі дослідження: дослідження взаємозвязків та взаємозалежностей екологічно небезпечних процесів, побудова математичних моделей, якими описуються ці процеси, методів та алгоритмів їх чисельних розвязків. Автором роботи отримано такі наукові та практичні результати: проведено системний аналіз екологічно небезпечних процесів різної природи, подано класифікацію цих процесів, побудовано ієрархічну структуру системи інформаційного забезпечення управління та контролю екологічного становища; розроблено базову модель оброблення та відновлення недостатньої первинної вимірювальної інформації; розроблено математичну модель процесу розповсюдження шкідливих газоподібних домішок в атмосфері в умовах їх хімічних трансформацій; розроблено методи та алгоритми розвязання матричних рівнянь з великою розрідженістю коефіцієнтів; розроблено алгоритм розвязання моделі процесу розповсюдження шкідливих газоподібних та рідких домішок в повітряному та водному середовищах у тривимірній постановці з використанням принципу розщеплювання (зведення до системи моделей зі зниженою вимірністю задачі) та подальшою їх паралельною чисельною реалізацією, зокрема на основі використання багатопроцесорної обчислювальної техніки з кластерною архітектурою; розраховано прогнозний період відтворення водонасичених підземних шарів від впливу хлористого вуглеводню методом відкачування; виконано аналіз впливу обводнення на динаміку напружено-деформованого стану та рухів Центральної Лівадійської зсувної системи; створено програмне забезпечення на основі розроблених моделей і алгоритмів.Також наведено ієрархічну структуру інформаційної системи моніторингу, системного аналізу та прогнозування екологічних процесів, що включає в себе такі системи: аналізу стану і динаміки факторів ризику, аналізу стану і динаміки екологічних процесів, аналізу і прогнозування ризиків впливу процесів, аналізу і прогнозування можливостей засобів протидії стихії та систему формування рішень за даними прогнозів та в динаміці надзвичайних ситуацій. Особливу увагу приділено процесам, які відбуваються у суттєвих для життєдіяльності людства середовищах: атмосфері (розповсюдження шкідливих газоподібних домішок, що виникли в результаті хімічних перетворень); ґрунтових водонасичених шарах (розповсюдження та очистка шкідливих рідин); зсуві активних схилів (зсувної активності ґрунтів на обводнюваних схилах). Функція джерел: , , де q (t, z) - концентрація шкідливого інгредієнта в точці простору; z = (x, y, z) I W; u = (u,u,w,) - вектор швидкості вітру, що підлягає умові нерозривності; m(t, z) - функція поля турбулентної дифузії; s(t, z) - функція поля поглинання домішки; m - загальна кількість джерел забруднення зі своїми координатами; АВ(z) - функція поля взаємодії з підстилковою поверхнею; Ui(t) - інтенсивність викидів i-го джерела (за кількістю інгредієнта), розміщеного в zi точці; n - нормаль до границі області qout і qin - концентрації інгредієнта відповідно за границею області і на його границі; d(z-zi) - дельта-функція Дирака, що визначає точку розміщення джерела, M - відношення молекулярних мас q3 до q1 і q2, M3/(M1 M2). Процес поширення шкідливої домішки в дрейфуючому підземному водонасиченому шарі, що знаходиться під промисловою площадкою, з періодичним відкачуванням (система видобувних і вимірювальних свердловин, що відкривають розглянуту область) з нього рідини в контрольованому нами обємі ґрунту з відомими лінійними параметрами (довжини, ширини, і глибини залягання) описується системою (два рівняння) диференціальних рівнянь параболічного типу.

Основний зміст роботи