ΙΟΥΝΙΟΣ 2007 Εξετάσεις στο µάθηµα ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΙΑΧΥΣΗ & ΙΑΣΠΟΡΑ

Transcript

1 ΙΟΥΝΙΟΣ 007 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Συνο τική ανά τυξη των σηµαντικότερων ατµοσφαιρικών µηχανισµών α οµάκρυνσης των ρύ ων. (µον. 1) β) Σηµασία των ατµοσφαιρικών µηχανισµών α οµάκρυνσης των ρύ ων στα ροβλήµατα ρύ ανσης. (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Χωρικές κλίµακες της διασ οράς. (µον. 1) β) Παράµετροι ε ίδρασης στη διασ ορά των ρύ ων σε το ική κλίµακα. (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Είδη ανύψωσης του θυσάνου Πότε κυριαρχεί το κάθε είδος; (µον. 1,) β) Ποιοι φυσικοί αράµετροι ε ιδρούν στην ανύψωση του θυσάνου; (µον. 1,3) γ) Μετά α ό υ ολογισµούς βρέθηκε ότι το τελικό ύψος θυσάνου σε συνθήκες ευστάθειας είναι H1=135 m όταν το µέτρο της ταχύτητας του ανέµου είναι u1= m/s, και H=10 m όταν το µέτρο της ταχύτητας του ανέµου είναι u=0,5 m/s. Εάν ραγµατο οιούσατε µια µελέτη εριβαλλοντικών ε ι τώσεων µε τη χρήση µοντέλου θυσάνου του Gauss, οια α ό τις δύο τιµές θα χρησιµο οιούσατε ως ενεργό ύψος και γιατί; (µον. 0,5) α) Αν σταθµός αραγωγής ενέργειας εκ έµ ει SO µε ρυθµό Q=30g/s και µε ενεργό ύψος 50 m να βρεθεί η µέγιστη συγκέντρωση και η α όσταση ου εµφανίζεται για τις κλάσεις ευστάθειας B, C, D, E. (µον. 1,5) β) Σε οιες ερι τώσεις οι συγκεντρώσεις είναι µεγαλύτερες α ό το όριο ε ιφυλακής για το SO ου είναι 135 ppb (µέσες ωριαίες τιµές); (µον. 1,5) ίνεται ότι η ταχύτητα ανέµου u στο ύψος της καµινάδας για τις κλάσεις ευστάθειας είναι B: u= m/s, C: u=3 m/s, D: u=5 m/s, E: u= 4 m/s Πίεση αέρα: P=1013 mb, Θερµοκρασία αέρα: θ=5 C, Μοριακό Βάρος SO: ΜΒ=64

2 Εξετάσεις στο µάθηµα ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 007 α εξεταστική ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) ιαχείριση οιότητας αέρα: Τι είναι και οιες είναι οι συνιστώσες της; (µον. 1) β) Περιβαλλοντικές Μελέτες: Γιατί ραγµατο οιούνται και ου στηρίζονται για να ραγµατο οιηθούν; (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Συνο τική ανά τυξη των θεωριών για τη µελέτη της διάχυσης σε τυρβώδη ροή. (µον. 1) β) Βασικό ρότυ ο βαθµωτής µεταφοράς και φυσική σηµασία των όρων. (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Γκαουσιανά µοντέλα ή µοντέλα θυσάνου του Gauss. (µον. 1) β) Προϋ οθέσεις για την εφαρµογή των µοντέλων θυσάνου του Gauss. (µον. 1,5) γ) Γιατί, αρά τους εριορισµούς ου υ άρχουν, τα γκαουσιανά µοντέλα χρησιµο οιούνται ευρύτατα; (µον. 0,5) Σταθµός αραγωγής ενέργειας σχεδιάζεται να εγκατασταθεί σε α όσταση 3 km α ό κατοικηµένη εριοχή. α) Αν ο ρυθµός εκ οµ ής SO α ό τη µονάδα είναι Q=60 g/s, για οια ενεργά ύψη εκ οµ ής εµφανίζεται η µέγιστη ωριαία συγκέντρωση στην κατοικηµένη εριοχή για τις διάφορες κλάσεις ευστάθειας; Ποιες είναι οι µέγιστες συγκεντρώσεις σε κάθε ερί τωση; (µον. ) β) Αν ραγµατο οιούσατε την εριβαλλοντική µελέτη για την εγκατάσταση του σταθµού, θα ροτείνατε τελικά να γίνει η εγκατάσταση ή όχι και γιατί; (µον. 1) ίνεται ότι η ταχύτητα του ανέµου στο ενεργό ύψος εκ οµ ής της καµινάδας για τις διάφορες κλάσεις ευστάθειας είναι: Α: 1,5 m/s, B:,5 m/s, C: 4 m/s, D: 7 m/s, E= 8 m/s, F= 5 m/s Όριο ε ιφυλακής (µέση ωριαία τιµή) για το SO: 350 µg/m 3.

3 Εξετάσεις στο µάθηµα ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 007 β εξεταστική ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Συνο τική ανά τυξη της δοµής ενός α λού µοντέλου υ ολογισµού της διασ οράς ρύ ων. (µον. 1) β) Σχολιάστε το γενικό κανόνα «Η ακρίβεια των α οτελεσµάτων ενός µοντέλου είναι συνάρτηση της ολυ λοκότητάς του». (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες 3) α) Κατώρευµα: Τι είναι, ως δηµιουργείται και οιες οι ε ι τώσεις του στις συγκεντρώσεις εδάφους. (µον. 1,5) β) Τι κατασκευαστικά µέτρα µ ορούν να ληφθούν, ώστε να µειωθεί/εξαλειφθεί η ιθανότητα δηµιουργίας κατωρεύµατος σε ένα θύσανο. (µον. 1,5) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Σηµασία του µέτρου και της διεύθυνσης της ταχύτητας του ανέµου στον υ ολογισµό της διασ οράς των αέριων ρύ ων α ό µοντέλο Gauss. (µον. 1) β) Παράµετροι ου καθορίζουν τη µεταβολή του µέτρου και της διεύθυνσης της ταχύτητας του ανέµου µε το ύψος. (µον. 1) Σταθµός αραγωγής ενέργειας εκ έµ ει SO σε ενεργό ύψος 40 m. α) Να βρεθεί η α όσταση ου εµφανίζεται η µέγιστη συγκέντρωση για όλες τις κλάσεις ευστάθειας. (µον. 1,5) β) Με δεδοµένο ότι το όριο ε ιφυλακής για το SO είναι 350 µg/m 3 (µέσες ωριαίες τιµές), οιος µ ορεί να είναι ο µέγιστος ρυθµός εκ οµ ής Q σε g/s του SO α ό το σταθµό σε κάθε κλάση ευστάθειας, έτσι ώστε να µην υ άρξει υ έρβαση του ορίου; (µον. 1,5) Τυ ικές ταχύτητες του ανέµου στο ενεργό ύψος εκ οµ ής της καµινάδας για τις διάφορες κλάσεις ευστάθειας είναι: Α: m/s, B: 3 m/s, C: 4 m/s, D: 6 m/s, E: 5 m/s, F: 4 m/s

4 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 008 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) Συνο τική ανά τυξη των διαδικασιών µεταφοράς των αερίων ρύ ων (µον. ) ΘΕΜΑ (µονάδες ) Προσεγγίσεις κατά Euler και κατά Lagrange για τον υ ολογισµό της ατµοσφαιρικής διασ οράς (µον.) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Η εξίσωση του Gauss στην ερί τωση ανυψωµένης σηµειακής ηγής, σε ε ί εδη εριοχή όταν δεν υ άρχει ανάκλαση ρύ ων έχει τη µορφή: Q y ( H z ) c( x, y,z ) = exp exp πuσ yσ z σ y σ z ό ου c(x, y, z) η συγκέντρωση σε ένα σηµείο του χώρου. Ποια είναι η εξάρτηση των συγκεντρώσεων σε κά οιο σηµείο α ό το ρυθµό εκ οµ ής, την ταχύτητα του ανέµου, και τις τυ ικές α οκλίσεις; (µον. ) β) Ποια είναι η ε ίδραση των µεταβολών του ενεργού ύψους εκ οµ ής Η στις α ολύτως µέγιστες συγκεντρώσεις; (µον. 1) α) Σταθµός αραγωγής ενέργειας ου βρίσκεται σε ύ αιθρο εκ έµ ει SO µε ρυθµό Q=30 g/s. Στη ίδια εριοχή είναι εγκατεστηµένο ανεµόµετρο ου µετρά την ταχύτητα του ανέµου σε ύψος href =10 m. Αν η ατµοσφαιρική κλάση ευστάθειας είναι D και η ένδειξη του ανεµοµέτρου είναι uref = 4 m/s, να βρεθούν οι µέγιστες συγκεντρώσεις και οι α οστάσεις ου εµφανίζονται για τα ενεργά ύψη 0 m, 40 m, 100 m και 00 m. (µον.,5) β) Σε οιες ερι τώσεις οι συγκεντρώσεις είναι µεγαλύτερες α ό το όριο ε ιφυλακής για το SO ου είναι 350 µg/m 3 (µέσες ωριαίες τιµές); (µον.0,5) ίνεται ότι η ταχύτητα ανέµου u σε ύψος h άνω α ό το έδαφος δίνεται α ό τη σχέση u = u 0,15 ref 1,1 h h ref & 0, ,15 1,4

5 Εξετάσεις στο µάθηµα ΙΟΥΝΙΟΣ 008 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) ιαχείριση οιότητας αέρα: Τι είναι και οιες είναι οι συνιστώσες της; (µον. 1) β) Περιβαλλοντικές Μελέτες: Γιατί ραγµατο οιούνται και ου στηρίζονται για να ραγµατο οιηθούν; (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Συνο τική ανά τυξη της δοµής ενός α λού µοντέλου υ ολογισµού της διασ οράς ρύ ων. (µον. 1) β) Σχολιάστε το γενικό κανόνα «Η ακρίβεια των α οτελεσµάτων ενός µοντέλου είναι συνάρτηση της ολυ λοκότητάς του». (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Η εξίσωση του Gauss στην ερί τωση ανυψωµένης σηµειακής ηγής, σε ε ί εδη εριοχή όταν δεν υ άρχει ανάκλαση ρύ ων έχει τη µορφή: Q y ( H z ) c( x, y,z ) = exp exp πuσ yσ z σ y σ z ό ου c(x, y, z) η συγκέντρωση σε ένα σηµείο του χώρου. Ποια είναι η εξάρτηση των συγκεντρώσεων σε κά οιο σηµείο α ό το ρυθµό εκ οµ ής, την ταχύτητα του ανέµου, και τις τυ ικές α οκλίσεις; (µον. ) β) Ποια είναι η ε ίδραση των µεταβολών του ενεργού ύψους εκ οµ ής Η στις α ολύτως µέγιστες συγκεντρώσεις; (µον. 1) α) Σταθµός αραγωγής ενέργειας ου βρίσκεται σε ύ αιθρο εκ έµ ει SO µε ρυθµό Q=0 g/s. Στη ίδια εριοχή είναι εγκατεστηµένο ανεµόµετρο ου µετρά την ταχύτητα του ανέµου σε ύψος href =5 m. Αν η ατµοσφαιρική κλάση ευστάθειας είναι D και η ένδειξη του ανεµοµέτρου είναι uref = 4 m/s, να βρεθούν οι µέγιστες συγκεντρώσεις και οι α οστάσεις ου εµφανίζονται για τα ενεργά ύψη 10 m, 0 m, 50 m και 100 m. (µον.,5) β) Σε οιες ερι τώσεις οι συγκεντρώσεις είναι µεγαλύτερες α ό το όριο ε ιφυλακής για το SO ου είναι 350 µg/m 3 (µέσες ωριαίες τιµές); (µον.0,5) ίνεται ότι η ταχύτητα ανέµου u σε ύψος h άνω α ό το έδαφος δίνεται α ό τη σχέση u = u ref h h ref 0,15 0,15 1,1 & 10 0,15 1,4

6 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 008 ΘΕΜΑ 1 α) Τι είναι αιωρούµενα σωµατίδια και γιατί θεωρούνται α ό τους ιο ε ικίνδυνους ρύ ους ου υ άρχουν στην ατµόσφαιρα; (µον. 1) β) Ποιά είναι τα δύο σηµαντικότερα χαρακτηριστικά των αιωρούµενων σωµατιδίων; (µον. 1) ΘΕΜΑ α) Σύµφωνα µε το µοντέλο του θυσάνου του Gauss οι εξισώσεις ου χρησιµο οιούνται για να δώσουν τις συγκεντρώσεις των ρύ ων στο έδαφος στη διεύθυνση της ταχύτητας του ανέµου στο έδαφος (y=0, z=0) µ ορεί να έχουν µια α ό τις αρακάτω µορφές: Q H i) c( x,0,0) = exp πuσ yσ z σ z Q H ii) c( x,0,0) = exp πuσ yσ z σ z iii) ( H Nz ) ( H Nz ) i i exp + exp + j Q H σ z σ z c( x,0,0) = exp + πuσ yσ z σ z N = 1 ( H + Nz ) ( + ) i H Nzi + exp + exp σ z σ z Σε οια ερί τωση χρησιµο οιείται η κάθε µία α ό τις αρα άνω εξίσωσεις; (µον. 1) β) Γιατί οι µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος εµφανίζονται στην ερί τωση ου ε ικρατούν ασταθείς συνθήκες στην ατµόσφαιρα; (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 α) Ποιες ειναι οι φυσικές αράµετροι ου ε ιδρούν στην ανύψωση θυσάνου µιας καµινάδας; (µον.1) β) Πως ε ιδρά η αράµετρος της καµινάδας στο τελικό ύψος του θυσάνου στις διάφορες συνθήκες ευστάθειας; Εάν θέλουµε να αυξήσουµε το ενεργό ύψος εκ οµ ής ως θα έ ρε ε να µεταβληθεί η διάµετρος της καµινάδας και η ταχύτητα εξόδου των αερίων; (µον. 1,5) γ) Γιατί ολλές ευρω αϊκές όλεις χρησιµο οιούν τη µέθοδο της τηλεθέρµανσης για τη θέρµανση των οικιών; (µον. 0,5) ΘΕΜΑ 4 α) Αν σταθµός αραγωγής ενέργειας εκ έµ ει SO µε ρυθµό Q=30g/s και µε ενεργό ύψος 50 m να βρεθεί η µέγιστη συγκέντρωση και η α όσταση ου εµφανίζεται για τις κλάσεις ευστάθειας Α, C, D, F. (µον. ) β) Σε οιες ερι τώσεις οι συγκεντρώσεις είναι µεγαλύτερες α ό το όριο ε ιφυλακής για το SO ου είναι 135 ppb (µέσες ωριαίες τιµές); (µον.1) ίνεται ότι η ταχύτητα ανέµου u στο ύψος της καµινάδας για τις κλάσεις ευστάθειας είναι A: u=1 m/s, C: u=4 m/s, D: u=5 m/s, F: u= m/s Πίεση αέρα: P=1000 mb, Θερµοκρασία αέρα: θ=0 C, Μοριακό Βάρος SO: ΜΒ=64 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 009 Εξετάσεις στο µάθηµα

7 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Τι σηµαίνουν οι όροι i) διασ ορά, ii) τυρβώδης διάχυση, iii) µοριακή διάχυση, iv) θύσανος, v) α οδέκτης (µον. 1,5) β) Ποιο είδος διάχυσης είναι ιο α οτελεσµατικό στη διασ ορά των ρύ ων και γιατί; (µον.0,5) ΘΕΜΑ (µονάδες 3) α) Τι ονοµάζουµε ατµοσφαιρικό µοντέλο και οιο είναι το τελικό α οτέλεσµα ου δίνει; Σε οιες εφαρµογές θεωρείται ότι µ ορούν να χρησιµο οιηθούν τα α οτελέσµατα ενός ατµοσφαιρικού µοντέλου; (µον. 1,5) β) Ποια αραδοχή εφαρµόζεται στη θεωρία βαθµωτής µεταφοράς; Στο βασικό ρότυ ο µεταφοράς οιοι όροι αντι ροσω εύουν την τυρβώδη διάχυση; Α ό τι εξαρτώνται οι συντελεστές διάχυσης; Στην ερί τωση ου οι συντελεστές διάχυσης θεωρηθούν σταθερά ανεξάρτητα των x, y, z τι είδους κατανοµή ροκύ τει για τους αέριους ρύ ους; (µον. 1,5) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Τι είναι ενεργό ύψος καµινάδας; Που οφείλεται η ανύψωση του θυσάνου σε ύψος µεγαλύτερο α ό αυτό του φυσικού ύψους της καµινάδας; Σε οιες ερι τώσεις µ ορεί να αρατηρηθεί κάθοδος του θυσάνου; (µον. 1) β) Σε οιες ερι τώσεις ρέ ει να λάβουµε υ όψη τη σταδιακή ανύψωση του θυσάνου; Ποια εξίσωση χρησιµο οιείται και µέχρι οια α όσταση ρέ ει να την εφαρµόσουµε; (µον. 1) Να βρεθούν οι µέγιστες συγκεντρώσεις και οι α οστάσεις ου εµφανίζονται για ενεργά ύψη καµινάδας 10 m, 0 m, 50 m, 100 m & 150 m αν ε ικρατούν ουδέτερες συνθήκες ευστάθειας, ο ρυθµός εκ οµ ής είναι Q=40 gs -1 & η ταχύτητα του ανέµου είναι 5ms -1 σε ύψος 10 m. Ποια είναι η ε ίδραση του ενεργού ύψους στις µέγιστες συγκεντρώσεις και στις α οστάσεις ου εµφανίζονται; Εκθέτης p για υ ολογισµό ταχύτητας σε ύψος hs και ουδέτερη ατµόσφαιρα p=0.5

8 Εξετάσεις στο µάθηµα ΙΟΥΝΙΟΣ 009 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Τι είναι ατµοσφαιρικό µοντέλο; Ποιος είναι ο τελικός στόχος της χρήσης ενός ατµοσφαιρικού µοντέλου; Στην ερί τωση ου έ ρε ε να υ ολογίσετε τις συγκεντρώσεις ενός χηµικά δραστικού αέριου ρύ ου θα κάνατε χρήση µοντέλου θυσάνου του Gauss και γιατί; (µον. 1) β) Συνο τική ανάλυση της αβεβαιότητας ου εισάγεται στα µοντέλα θυσάνου του Gauss λόγω εσφαλµένου υ ολογισµού των συντελεστών διασ οράς (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Α όθεση ρύ ων- Τύ οι α όθεσης και εριλη τική εριγραφή τους. (µον. 1) β) Σηµασία της α όθεσης στη ρύ ανση της ατµόσφαιρας και του εδάφους. (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Τι είναι ενεργό ύψος εκ οµ ής; (µον. 1) β) Το ενεργό ύψος εκ οµ ής συνήθως είναι διαφορετικό α ό το ύψος της καµινάδας. Σε οιους φυσικούς µηχανισµούς οφείλεται αυτό; (µον. 1) γ) Η θερµοκρασία εξόδου των αερίων α ό µία καµινάδα είναι 5 C. Σε ερί τωση ατµοσφαιρικής ευστάθειας οια σχέση ρέ ει να χρησιµο οιηθεί για τον υ ολογισµό της όταν η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι i) C και ii) 5 C. Που οφείλεται η ανύψωση του θυσάνου σε κάθε ερί τωση; (µον. 1) α) Καµινάδα ύψους hs=0 m & διαµέτρου d= m εκ έµ ει αδρανή αέριο ρύ ο µε ρυθµό Q= 0,5 g/s. Τα εξερχόµενα αέρια έχουν ταχύτητα vs=5 m/s και θερµοκρασία Ts=400 K. Αν η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι θ= ο C και η ταχύτητα ανέµου uref=5 m/s σε ύψος zref=10 m να βρεθεί η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος και η α όσταση ου εµφανίζεται για ουδέτερες ατµοσφαιρικές συνθήκες ευστάθειας (κλάση D). (µον. ) β) Αν ο ρύ ος ου εκ έµ ει η καµινάδα είναι HS και η ατµοσφαιρική ίεση είναι p=100 mbar να βρεθεί αν στην ερί τωση της µέγιστης συγκέντρωσης γίνεται αντιλη τή η οσµή του HS. (µον. 1) ίνονται: g=9,81m/s Εκθέτης p: 0,15 για Κ.Ε.=D MB(HS)=34 Κατώφλι αντίληψης (οσµής) HS=1 ppb

9 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 009 ΘΕΜΑ 1 α) Ποια χαρακτηριστικά των ηγών εκ οµ ής είναι σηµαντικά για τη διασ ορά των ρύ ων στην ατµόσφαιρα; Πως ε ιδρά ο ρυθµός εκ οµ ής στη διασ ορά; (µον. 1) β) ύο καµινάδες είναι το οθετηµένες σε κτίριο ύψους 0 m. Αν η µία καµινάδα έχει ύψος 0 m και η άλλη έχει ύψος 40 m θα υ άρχει διαφορά στη διασ ορά των θυσάνων α ο τις δύο ηγές; Αν ναι, τι συµβαίνει σε κάθε ερί τωση; (µον.1) ΘΕΜΑ α) Σε οιο τµήµα της ατµόσφαιρας αρουσιάζουν τις µεγαλύτερες συγκεντρώσεις τα αιωρούµενα σωµατίδια και γιατί; (µον.1) β) Τα εισ νεύσιµα σωµατίδια διαφορο οιούνται σύµφωνα µε τη νοµοθεσία σε PM10 και σε PM.5. Με οιο κριτήριο γίνεται αυτός ο διαχωρισµός και οιο α ο τα δύο είδη θεωρείται ιο ε ικίνδυνο και γιατί; (µον.1.5) ΘΕΜΑ 3 α) Ποια µαθηµατική σχέση δίνει τις συγκεντρώσεις σε κάθε σηµείο του χώρου στην ερί τωση σηµειακής ηγής σε ε ί εδη εριοχή αν χρησιµο οιηθεί µοντέλο του θυσάνου του Gauss; Ποια µεγέθη ρέ ει να γνωρίζουµε έτσι ώστε να ροσδιοριστούν οι συγκεντρώσεις; (µον.1) *Να θεωρηθεί η ερί τωση ου δεν υ άρχουν α ώλειες των ρύ ων και η ανάκλαση των ρύ ων στο έδαφος και στη βάση υ ερυψωµένης αναστροφής δεν λαµβάνεται υ όψη β) Στην αρα άνω σχέση η εξάρτηση της συγκέντρωσης α ό την α όσταση α ό την ηγή δεν είναι άµεσα εµφανής. Ποιες α ό τις µεταβλητές της σχέσης την εισάγουν; (µον.0.5) γ) Με οιους τρό ους ροσδιορίζονται οι τυ ικές α οκλίσεις της εγκάρσιας και κατακόρυφης κατανοµής; Συνο τική ανάλυση (µον.1) ΘΕΜΑ 4 α) Να βρεθεί η συγκέντρωση αδρανή αερίου ρύ ου στο έδαφος σε α όσταση 3 km α ό καµινάδα ύψους 50 m και διαµέτρου 4 m. O ρύ ος εξέρχεται α ό την καµινάδα µε ταχύτητα 0 m/s και θερµοκρασία 10 C και ο ρυθµός εκ οµ ής του είναι 100 g/s. Η ταχύτητα του ανέµου σε ύψος 10 m είναι 8 m/s, η θερµοκρασία εριβάλλοντος 0 C και η ατµόσφαιρα βρίσκεται σε ουδέτερη κατάσταση. (µον.) *Παράβλεψη των ανακλάσεων των ρύ ων στο έδαφος και στη βάση υ ερυψωµένης αναστροφής. β) Σε οια α όσταση α ό την ηγή εµφανίζεται η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος και όση είναι αυτή; (χρήση νοµογράµµατος). (µον.1) ίνονται g=10 m/s, εκθέτης p=0.5, σy=35 m, σz=305 m

10 Ιανουάριος 010 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Σηµασία του µέτρου και της διεύθυνσης της ταχύτητας του ανέµου στον υ ολογισµό της διασ οράς των αέριων ρύ ων α ό µοντέλο Gauss. (µον. 1) β) Παράµετροι ου καθορίζουν τη µεταβολή του µέτρου και της διεύθυνσης της ταχύτητας του ανέµου µε το ύψος. (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Συνο τική ανά τυξη των θεωριών για τη µελέτη της διάχυσης σε τυρβώδη ροή. (µον. 1) β) Βασικό ρότυ ο βαθµωτής µεταφοράς και φυσική σηµασία των όρων. (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Είδη ανύψωσης του θυσάνου Πότε κυριαρχεί το κάθε είδος; (µον. 1,) β) Ποιοι φυσικοί αράµετροι ε ιδρούν στην ανύψωση του θυσάνου; (µον. 1,3) γ) Μετά α ό υ ολογισµούς βρέθηκε ότι το τελικό ύψος θυσάνου σε συνθήκες ευστάθειας είναι H1=135 m όταν το µέτρο της ταχύτητας του ανέµου είναι u1= m/s, και H=10 m όταν το µέτρο της ταχύτητας του ανέµου είναι u=0,5 m/s. Εάν ραγµατο οιούσατε µια µελέτη εριβαλλοντικών ε ι τώσεων µε τη χρήση µοντέλου θυσάνου του Gauss, οια α ό τις δύο τιµές θα χρησιµο οιούσατε ως ενεργό ύψος και γιατί; (µον. 0,5) Σταθµός αραγωγής ενέργειας εκ έµ ει SO σε ενεργό ύψος 30 m. α) Να βρεθεί η α όσταση ου εµφανίζεται η µέγιστη συγκέντρωση για όλες τις κλάσεις ευστάθειας. (µον. 1) β) Με δεδοµένο ότι το όριο ε ιφυλακής για το SO είναι 135 ppb (µέσες ωριαίες τιµές), οιος µ ορεί να είναι ο µέγιστος ρυθµός εκ οµ ής Q σε g/s του SO α ό το σταθµό σε κάθε κλάση ευστάθειας, έτσι ώστε να µην υ άρξει υ έρβαση του ορίου; (µον. )) MB(SO)=64, P=1013 mbar, θ=5 C Τυ ικές ταχύτητες του ανέµου στο ενεργό ύψος εκ οµ ής της καµινάδας για τις διάφορες κλάσεις ευστάθειας είναι: Α: m/s, B: 3 m/s, C: 4 m/s, D: 6 m/s, E: 5 m/s, F: 4 m/s

11 Εξετάσεις στο µάθηµα ΙΟΥΝΙΟΣ 010 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Μηχανισµοί α οµάκρυνσης ρύ ων α ό την ατµόσφαιρα Συνο τική ανάλυση β) Οι αρα άνω µηχανισµοί α οτελούν διαδικασίες της ατµοσφαιρικής διασ οράς; ικαιολογήστε την α άντηση σας ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Ποια είναι η δοµή ενός µοντέλου διασ οράς ου υ ολογίζει τη διασ ορά α ό σηµειακή ηγή σε το ική κλίµακα; Συνο τική ανάλυση των συνιστωσών ενός τέτοιου µοντέλου. β) Θύσανος αερίων εκ έµ εται α ό καµινάδα 50 m µε θερµοκρασία 400 Κ σε συνθήκες ευστάθειας. Αν η ταχύτητα του ανέµου είναι 0.6 m/s στα 10 m τι είδος θυσάνου µ ορεί να είναι αν γνωρίζουµε ότι ο εκθέτης ου δίνει την ταχύτητα του ανέµου σε διάφορα ύψη κυµαίνεται α ό 0,30 έως 0,60; ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Αν ληφθεί υ όψη η ανάκλαση των ρύ ων στο έδαφος στο µοντέλο του θυσάνου του Gauss, να βρεθούν οι σχέσεις ου δίνουν i) τις µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος, ii) τις α ολύτως µέγιστες συγκεντρώσεις και iii) τις συγκεντρώσεις στο έδαφος. β) Τι θα ρέ ει να ισχύει έτσι ώστε οι µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος ου υ ολογίζονται λαµβάνοντας υ όψη την ανάκλαση ρύ ων α ό το έδαφος να είναι µεγαλύτερες α ό αυτές ου υ ολογίζονται α ό τις αντίστοιχες σχέσεις ου δεν λαµβάνουν υ όψη ανάκλαση ρύ ων; γ) Είναι δυνατόν οι µέγιστες συγκεντρώσεις ου υ ολογίζονται λαµβάνοντας υ όψη την ανάκλαση ρύ ων α ό το έδαφος να είναι µικρότερες ή ίσες α ό αυτές ου υ ολογίζονται α ό τις αντίστοιχες σχέσεις ου δεν λαµβάνουν υ όψη ανάκλαση ρύ ων και γιατί; Αέριος ρύ ος µε αράγοντα α ό λυσης s -1 εκ έµ εται α ό καµινάδα ύψους 50 m και διαµέτρου m µε ρυθµό 60 g/s και ταχύτητα 1 m/s. Η ατµόσφαιρα είναι σε ουδέτερη κατάσταση, ο καιρός είναι βροχερός και νέει άνεµος ανατολικός µε ταχύτητα 3 m/s σε ύψος 10 m. Η συγκέντρωση σε σηµείο Α ου βρίσκεται στο διαµήκη άξονα και α έχει 300 m α ό την ηγή είναι 90 µg/m 3. Aν η διεύθυνση του ανέµου µεταβληθεί κατά 15 deg ρος νότο, οια θα είναι η νέα συγκέντρωση στο σηµείο Α; Πόσο % µεταβλήθηκε σε σχέση µε την αρχική; *Να θεωρηθεί ότι υ άρχει ανάκλαση ρύ ων µόνο στο έδαφος κι ότι η ανύψωση του θυσάνου είναι θερµική Παράµετρος καµινάδας: F=35 m 4 s -3, Συντελεστές τυ ικής α όκλισης: σy = 44 m, σz = 39 m, Εκθέτης p: 0,5, cos(15º)=0,966, sin(15º)=0,59

12 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 010 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Τι είναι διαχείριση της οιότητας του αέρα και οιες οι συνιστώσες της σε αστικές εριοχές; (µον. 1) β) Ποια είναι η συµβολή των µοντέλων διασ οράς στη διαχείριση της οιότητας του αέρα; (µον. 1) γ) Πως µ ορούµε να υ ολογίσουµε τη διασ ορά α ό γραµµικές, εµβαδικές και ηγές όγκου χρησιµο οιώντας το ρότυ ο Gauss; (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Πότε αρατηρείται το φαινόµενο του κα νισµού και α ό οια σχέση υ ολογίζονται σε αυτή την ερί τωση οι συγκεντρώσεις στο έδαφος; Αν υ οθέσουµε ο ρυθµός εκ οµ ής και η ταχύτητα του ανέµου δεν µεταβάλλονται, ότε εµφανίζονται µεγαλύτερες συγκεντρώσεις στο έδαφος; (µον. 1) β) ύο καµινάδες ύψους 30m και 60m και ίδιας διαµέτρου βρίσκονται σε εριοχή ό ου ε ικρατούν ουδέτερες συνθήκες ευστάθειας και η ταχύτητα του ανέµου είναι u=5 m/s. Η ταχύτητα εξόδου των αερίων είναι vs=11 m/s και για τις δύο καµινάδες. Να εριγραφεί η διαδικασία υ ολογισµού του ενεργού ύψους της κάθε καµινάδας, αν γνωρίζουµε ότι η χαµηλότερη έχει F>55 και η ψηλότερη έχει F<55. F: αράµετρος καµινάδας, p=0.5 (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Ξηρή α όθεση αερίων ρύ ων και µικρών σωµατιδίων: Τι είναι, σε οια βήµατα συντελείται και ως υ ολογίζεται η ταχύτητα α όθεσης; Ποια αντίσταση αντιστοιχεί σε κάθε στάδιο της ξηρής α όθεσης; (µον. 1) β) Πως υ ολογίζεται η ταχύτητα ξηρής α όθεσης µεγάλων σωµατιδίων ου έχουν µη αµελητέα βαρυτική καθίζηση; Ποια α ό τις αντιστάσεις είναι σχεδόν µηδενική σε αυτή την ερί τωση και γιατί; (µον. 1) Αέριος ρύ ος εκ έµ εται α ό καµινάδα ύψους 60 m και διαµέτρου 3 m µε ρυθµό 100 g/s και ταχύτητα 8 m/s. Η ανύψωση του θυσάνου είναι θερµική. Η ατµόσφαιρα χαρακτηρίζεται α ό ευστάθεια, η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι 98 Κ και η ταχύτητα του ανέµου είναι 4 m/s σε ύψος 5 m. Να βρεθεί η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος σε α όσταση 5 km α ό την ηγή, καθώς και η α ολύτως µέγιστη συγκέντρωση για την ίδια α όσταση. Οι συγκεντρώσεις να υ ολογιστούν υ οθέτοντας ότι α) δεν υ άρχει ανάκλαση ρύ ων και β) υ άρχει ανάκλαση ρύ ων µόνο α ό το έδαφος. Να συγκριθούν οι αντίστοιχες συγκεντρώσεις ου υ ολογίζονται α ό τις ερι τώσεις α & β. Σε οια α ό τις συγκεντρώσεις (µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος ή α ολύτως µέγιστη συγκέντρωση) συνεισφέρει ερισσότερο η θεώρηση της ανάκλασης; F=55 m 4 s-3, σy = 45 m, σz = 60 m, p= 0.35, g=9.81 m s - T 1, + Γ = 0.05 Km z

13 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 011 ΘΕΜΑ 1 α) Χωρικές κλίµακες διασ οράς: Ποιες είναι, οιες είναι οι χωρικές διαστάσεις τους και οιος µηχανισµός είναι υ εύθυνος για τη διασ ορά των ουσιών σε κάθε κλίµακα; (µον. 1.5) β) Ένας ρύ ος έχει χρόνο ζωής της τάξης των 100 ετών. Σε οια ή οιες κλίµακες θα µ ορούσε να γίνει η µελέτη της διασ οράς του; (µον 0.5) ΘΕΜΑ α) Σε οια υ όθεση στηρίζονται τα µοντέλα Gauss; Αν ληφθεί υ όψη η ανάκλαση των ρύ ων στο έδαφος οια εξίσωση χρησιµο οιείται στο µοντέλο του Gauss; (Εξήγηση των όρων της εξίσωσης.). Για οια χωρική κλίµακα διασ οράς χρησιµο οιούνται τα µοντέλα Gauss και γιατί; (µον.1.5) β) Με βάση την αρα άνω εξίσωση αν σε µια αστική και σε µια αγροτική εριοχή οι συνθήκες ευστάθειας κι οι µετεωρολογικές συνθήκες είναι ίδιες, η συγκέντρωση σε ένα συγκεκριµένο σηµείο του χώρου χ(x,y,z) θα είναι ίδια και γιατί; (µον.0.5) γ) Είναι δυνατή η εφαρµογή ενός τέτοιου µοντέλου για τον υ ολογισµό των µέσων συγκεντρώσεων ενός ρύ ου σε ένα λε τό και γιατί; Ποιο είναι το ασφαλές χρονικό διάστηµα για τον υ ολογισµό των µέσων συγκεντρώσεων µε τη χρήση αυτών των µοντέλων; Στην ράξη οι συγκεντρώσεις για οιο χρονικό διάστηµα υ ολογίζονται; (µον.1) ΘΕΜΑ 3 α) Τι είναι κατώρευµα και οιες οι αιτίες ου µ ορεί να δηµιουργηθεί; Είναι δυνατόν ο θύσανος ου εξέρχεται α ό µία καµινάδα κά οιες φορές να υ οστεί αρνητική «ανύψωση» του κεντρικού του άξονα και κά οιες άλλες όχι και γιατί; (µον. 1) β) Σταδιακή ανύψωση του θυσάνου: Πότε ρέ ει να τη λάβουµε υ όψη και οια εµ ειρική εξίσωση χρησιµο οιείται σε αυτή την ερί τωση για τον υ ολογισµό του ύψους; Μέχρι οια α όσταση ισχύει η αρα άνω σχέση; (µον.1) γ) Αν η ταχύτητα του ανέµου είναι 3 m/s οι ατµοσφαιρικές συνθήκες ευστάθειας µ ορεί να είναι ασταθείς, ουδέτερες ή ευσταθείς. Αν θεωρήσουµε τη σταδιακή ανύψωση, το τελικό ύψος του θυσάνου θα είναι ίδιο για όλες τις ερι τώσεις; (µον. 0.5) ΘΕΜΑ 4 Να βρεθεί η συγκέντρωση αδρανή αερίου ρύ ου στο έδαφος σε α όσταση km α ό καµινάδα ύψους 30 m και διαµέτρου m. O ρύ ος εξέρχεται α ό την καµινάδα µε ταχύτητα 10 m/s και θερµοκρασία 150 C και ο ρυθµός εκ οµ ής του είναι 80 g/s. Η ταχύτητα του ανέµου σε ύψος 5 m είναι 5 m/s, η θερµοκρασία εριβάλλοντος 5 C και η ατµόσφαιρα βρίσκεται σε ουδέτερη κατάσταση. (µον..5) *Παράβλεψη των ανακλάσεων των ρύ ων στο έδαφος και στη βάση υ ερυψωµένης αναστροφής. ίνονται g=10 m/s, εκθέτης p=0.5, σy=35 m, σz=300 m

14 Εξετάσεις στο µάθηµα ΙΟΥΝΙΟΣ 011 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Θεωρία βαθµωτής µεταφοράς: Σε οια υ όθεση στηρίζεται και ως γίνεται αραµετρο οίηση των όρων ου εκφράζουν την τυρβώδη διάχυση; Ποιοι όροι αντι ροσω εύουν τη µεταφορά α ό το µέσο άνεµο και οιοι τη διάχυση στο βασικό ρότυ ο βαθµωτής µεταφοράς; Σε οια ερί τωση είναι ε ιτυχής η ροσέγγιση της βαθµωτής µεταφοράς; β) Εξίσωση του Fick: Πως ροκύ τει και οιο είναι το σηµαντικότερο χαρακτηριστικό της κατανοµής των συγκεντρώσεων; Γιατί η ροσέγγιση κατά Fick δε χρησιµο οιείται στις ερισσότερες εφαρµογές; γ) Παραµετρο οίηση των συντελεστών τυρβώδους διάχυσης. ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Μονάδες µέτρησης των συγκεντρώσεων των ατµοσφαιρικών ρύ ων. Ποια η σχέση ου συνδέει τις συγκεντρώσεις κατά βάρος µε τις συγκεντρώσεις κατ όγκο και οιες σχέσεις συνδέουν τις µονάδες κατ όγκο; Η αντιστοιχία ανάµεσα συγκέντρωσης κατά βάρος και συγκέντρωσης κατ όγκο είναι σταθερή για συγκεκριµένη συγκέντρωση αέριου ρύ ου; ικαιολογήστε την α άντησή σας. β) Αν το όριο ε ιφυλακής για το SΟ είναι 350 µg/m 3, να βρεθεί αν συγκέντρωση 170 ppb SΟ υ ερβαίνει το όριο όταν P= 1000 mbar και θ=15ºc (MB(SO)=64) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Ποια είναι η µεθοδολογία ου χρησιµο οιείται για να ληφθούν υ όψη οι µηχανισµοί α οµάκρυνσης α ό την ατµόσφαιρα σε ένα µοντέλο Gauss; β) Τι είναι υγρή α όθεση και οια είναι τα στάδια ου ε ιτελείται; Πόσοι και οιοι τύ οι υγρής α όθεσης υ άρχουν και σε οια χωρική κλίµακα είναι σηµαντικότερος ο κάθε τύ ος; γ) Ποια είναι η σχέση ου δίνει τη µείωση της συγκέντρωσης D ως συνάρτηση της α όστασης σε το ική κλίµακα στην ερί τωση υγρής α όθεσης όταν ο αράγοντας α ό λυσης είναι Λ; (συντελεστής µείωσης ψ=0,693/τ1/) Αδρανής αέριος ρύ ος εκ έµ εται σε αστικό εριβάλλον α ό καµινάδα ύψους 80 m και διαµέτρου 3 m µε ρυθµό 100 g/s, ταχύτητα 10 m/s και θερµοκρασία 98 Κ. Αν η ταχύτητα του ανέµου είναι 3 m/s σε ύψος 10 m να βρεθούν οι µέγιστες συγκεντρώσεις του ρύ ου στο έδαφος για α όσταση 300 m α ό την ηγή όταν i) η ατµόσφαιρα είναι ευσταθής και η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι ºC σy = 30 m, σz = 4 m, F= 17 m 4 s -3, s=1, s -3, p=0.60 ii) η ατµόσφαιρα είναι ασταθής και η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι 7ºC σy = 90 m, σz = 65 m, p=0.15 Ποια είναι η µεταβολή των συγκεντρώσεων στο συγκεκριµένο σηµείο για τις δύο ερι τώσεις;

15 ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 011 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Τι είναι ατµοσφαιρικό µοντέλο; Ποιος είναι ο τελικός στόχος της χρήσης ενός ατµοσφαιρικού µοντέλου; (µον. 1) β) Στην ερί τωση ου έ ρε ε να υ ολογίσετε τις συγκεντρώσεις ενός χηµικά δραστικού αέριου ρύ ου ως θα µ ορούσατε να κάνατε χρήση ενός µοντέλου θυσάνου του Gauss και τι χαρακτηριστικό του ρύ ου θα έ ρε ε να γνωρίζετε για να κάνετε τον υ ολογισµό; (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Τι είναι αιωρούµενα σωµατίδια; Πως διαφορο οιούνται σύµφωνα µε τη διάµετρο, οια είναι ιο ε ικίνδυνα και γιατί; Τι σηµαίνει ο όρος ολικά αιωρούµενα σωµατίδια; (µον. 1.5) β) ύο είδη σωµατιδίων Α και Β έχουν ίδια υκνότητα, αλλά η διάµετρος των Α είναι δι λάσια α ό τη διάµετρο των Β. Ισχύει ότι η ταχύτητα καθίζησης των Α θα είναι τετρα λάσια α αυτή των Β; (µον. 0.5) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Ποια µαθηµατική σχέση δίνει τις συγκεντρώσεις σε κάθε σηµείο του χώρου στην ερί τωση σηµειακής ηγής σε ε ί εδη εριοχή αν χρησιµο οιηθεί µοντέλο του θυσάνου του Gauss; Ποια µεγέθη ρέ ει να γνωρίζουµε έτσι ώστε να ροσδιοριστούν οι συγκεντρώσεις; (µον.1) *Να θεωρηθεί η ερί τωση ου δεν υ άρχουν α ώλειες των ρύ ων και η ανάκλαση των ρύ ων στο έδαφος και στη βάση υ ερυψωµένης αναστροφής λαµβάνεται υ όψη β) Ποια είναι η εξάρτηση των συγκεντρώσεων α ό την ταχύτητα του ανέµου; (µον.1) γ) Συνο τική ανάλυση της αβεβαιότητας ου εισάγεται στις συγκεντρώσεις ου υ ολογίζονται µε τα µοντέλα θυσάνου του Gauss λόγω της αβεβαιότητας στον ροσδιορισµό του ρυθµού εκ οµ ής των ρύ ων και λόγω εσφαλµένου υ ολογισµού της αρχικής ανύψωσης του θυσάνου. (µον.1) Εργατική ολυκατοικία είναι κτισµένη σε α όσταση 3 km α ό σταθµό αραγωγής ενέργειας ου εκ έµ ει SO µε ρυθµό εκ οµ ής Q=80 g/s και ενεργό ύψος εκ οµ ής H=60 m. Εάν το ύψος της ολυκατοικίας είναι 0 m, να βρεθεί η συγκέντρωση SO στην κορυφή και στη βάση της ολυκατοικίας στην ερί τωση ου η ολυκατοικία βρίσκεται στη διεύθυνση του ανέµου ου έχει ταχύτητα 6 ms -1 στο ύψος της καµινάδας και το ύψος του οριακού στρώµατος είναι 00 m. Ποια είναι η µεταβολή των συγκεντρώσεων για τις δύο ερι τώσεις; Να θεωρηθεί ανάκλαση τόσο α ό το έδαφος, όσο και α ό τη βάση υπερυψωµένης αναστροφής ( 1 ης τάξης) σy (3000 m)=10 m, σz (3000 m)=150 m

16 ΙΑΝΟΥΡΙΟΣ 01 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Τι είναι διαχείριση οιότητας αέρα και οιες είναι οι ιο σηµαντικές της συνιστώσες; (µον. 1) β) οµή ενός α λού µοντέλου για τον υ ολογισµό της διασ οράς. (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Τι είναι η ροή ρύ ου; Α ό οιες συνιστώσες α οτελείται; Πότε µηδενίζεται η κάθε συνιστώσα; (µον. 0.5) β) Σηµασία της ταχύτητας του ανέµου στη διασ ορά. Πως µεταβάλλεται η ταχύτητα του ανέµου µε το ύψος, α ό οιους αράγοντες εξαρτάται ο ρυθµός µεταβολής και οια εµ ειρική σχέση δίνει το µέτρο της ταχύτητας σε κά οιο ύψος; Για οια ύψη ρέ ει να χρησιµο οιηθεί η αρα άνω σχέση για να έχει σχετικά καλή ακρίβεια; (µον. 1.5) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Τι είναι ενεργό ύψος καµινάδας; Ποια η σηµασία του στις µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος και οια η σηµασία του στις α ολύτως µέγιστες συγκεντρώσεις*; Σε οιο είδος ρύ ανσης αίζει σηµαντικότερο ρόλο η ανύψωση του θυσάνου και γιατί; Α ό οια φυσικά µεγέθη των εκ εµ όµενων αερίων α ό καµινάδα εξαρτάται το ενεργό ύψος της καµινάδας; (µον. 1.5) *Να θεωρηθεί η εξίσωση του Gauss ου δεν εριλαµβάνει ανακλάσεις β) Πως υ ολογίζεται η ανύψωση του θυσάνου κι η αντίστοιχη α όσταση στην ο οία φτάνει στο τελικό ύψος ο κεντρικός άξονας του θυσάνου στην ερί τωση ου οι ατµοσφαιρικές συνθήκες είναι ευσταθείς; Να εξηγηθούν οι όροι των σχέσεων. (µον. 1.5) Αέριος ρύ ος εκ έµ εται α ό σηµειακή ηγή µε ρυθµό Q=100 g/s, σε ενεργό ύψος H=80 m. Η ταχύτητα του ανέµου είναι u=5 ms -1 στο ύψος της καµινάδας και το ύψος ανάµειξης στην εριοχή είναι zi=50 m. Να βρεθεί η συγκέντρωση του αέριου ρύ ου στη διεύθυνση του ανέµου σε α όσταση km α ό την ηγή και σε ύψος 30 m α ό το έδαφος, θεωρώντας: i) την εξίσωση του Gauss ου δε λαµβάνει υ όψη τις ανακλάσεις. ii) την εξίσωση του Gauss ου λαµβάνει υ όψη µόνο την ανάκλαση α ό το έδαφος. iii) την εξίσωση του Gauss ου λαµβάνει υ όψη ανάκλαση τόσο α ό το έδαφος, όσο και α ό τη βάση της υ ερυψωµένης αναστροφής ου καθορίζει το ύψος ανάµειξης( 1 ης τάξης) Ποια είναι η µεταβολή των συγκεντρώσεων ου υ ολογίζονται στις ερι τώσεις ii) και iii) σε σχέση µε αυτή ου υ ολογίζεται στην ερί τωση i); σy (000 m)=40 m, σz (000 m)=0 m

17 Εξετάσεις στο µάθηµα ΙΟΥΝΙΟΣ 01 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Τι είναι τυρβώδης διάχυση και ου οφείλεται; Σε οια α ό τις τρεις διαστάσεις είναι σηµαντικότερη για την εξά λωση των ρύ ων; Μέχρι οιο ύψος συµβαίνει η διάχυση; Πως ε ιδρούν οι ατµοσφαιρικές συνθήκες ευστάθειας στο µέγεθος και στην ένταση της τύρβης; (µον. 1) β) Πως λαµβάνεται υ όψη η ε ίδραση της τυρβώδους διάχυσης στη διασ ορά των ρύ ων στη θεωρία της βαθµωτής µεταφοράς και ως στις εξισώσεις του Gauss; (Συνο τικά) (µον. 1) ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Τύ οι µοντέλων ατµοσφαιρικής ρύ ανσης. (µον. 1) β) Με οιες ροσεγγίσεις µ ορεί να υ ολογιστεί η ατµοσφαιρική διασ ορά; Συνο τική ανά τυξη των ροσεγγίσεων. Είναι δυνατόν να υ άρχουν σηµαντικές διαφορο οιήσεις µεταξύ των α οτελεσµάτων των ροσεγγίσεων και γιατί; (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Να αναφερθούν ε ιγραµµατικά οι κυριότεροι µηχανισµοί α οµάκρυνσης των ρύ ων α ό την ατµόσφαιρα. Ανήκουν στις διεργασίες ατµοσφαιρικής διασ οράς; Να ανα τύξετε συνο τικά τη µεθοδολογία ου εφαρµόζεται στα µοντέλα θυσάνου του Gauss για να ληφθεί υ όψη η ε ίδραση αυτών των µηχανισµών α οµάκρυνσης στις συγκεντρώσεις των ρύ ων. (µον. 1.5) β) Με οιους τρό ους θα µ ορούσαν να µειωθούν οι ιθανότητες ύ αρξης κατωρεύµατος λόγω της αεροδυναµικής της καµινάδας; (µον. 1) γ) Τα αέρια ου εκ έµ ονται α ό µια καµινάδα έχουν σταθερή θερµοκρασία και ταχύτητα. Η αράµετρος της καµινάδας είναι σταθερή και γιατί; (µον. 0.5) Καµινάδα ύψους 50 m & διαµέτρου 3 m εκ έµ ει αδρανή αέριο ρύ ο µε ρυθµό 100 g/s. Τα εξερχόµενα αέρια έχουν ταχύτητα 9 m/s και θερµοκρασία 95 K, η ταχύτητα του ανέµου είναι 5 m/s σε ύψος 10 m, ενώ η ατµοσφαιρική ευστάθεια είναι ουδέτερη. Να βρεθούν οι µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος για α όσταση x=00 m α ό την ηγή αν η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι α) 75 Κ και β) 300 Κ. Ποια είναι η % µεταβολή των συγκεντρώσεων ου υ ολογίζονται στις ερι τώσεις α) και β); Για οιο λόγο οι συγκεντρώσεις είναι διαφορετικές; ίνονται: g 10m/s, p= 0.5, σy (00 m)=30 m, σz (00 m)=7 m *Να χρησιµο οιηθεί η εξίσωση του Gauss ου λαµβάνει υ όψη µόνο την ανάκλαση α ό το έδαφος. Υ ενθύµιση:όλες οι σχέσεις ου αφορούν την ανύψωση του θυσάνου σε ασταθείς συνθήκες, ισχύουν και σ την ερί τωση ουδέτερων συνθηκών

18 Εξετάσεις στο µάθηµα ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 01 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) Συνο τική ανά τυξη των αραµέτρων ου ε ιδρούν στην ατµοσφαιρική διασ ορά ΘΕΜΑ (µονάδες 3) α) Πως ορίζονται τα όρια του θυσάνου? Ποια σχέση συνδέει τη συντεταγµένη y του εγκάρσιου λευρικού ορίου του θυσάνου στο ύψος του κεντρικού άξονα µε το συντελεστή διασ οράς σy; (µον. 1) β) Πως εξηγείται η συµ εριφορά του θυσάνου σε συνθήκες µεγάλης αστάθειας; (µον. 1) γ) Πως ροκύ τει α ό την εξίσωση του Gauss, η σχέση ου δίνει τις συγκεντρώσεις στο έδαφος α ό µια ά ειρη γραµµική ηγή ου βρίσκεται κοντά στο έδαφος κι είναι κάθετη στη διεύθυνση του ανέµου; Ποια είναι η σχέση αυτή ;(ε εξήγηση όρων). Ποια ταχύτητα ε ιλέγουµε για την αρα άνω σχέση; (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Ποιες είναι οι µονάδες µέτρησης συγκεντρώσεων των ατµοσφαιρικών ρύ ων και µε οιες σχέσεις συνδέονται; (µον. 0,5) β) Ε ίδραση των κτιρίων και της καµινάδας στη διασ ορά του θυσάνου. (µον. 1,5) Καµινάδα ύψους h=70 m και µε αράµετρο καµινάδας F=40 m 4 s -3 εκ έµ ει σωµατίδια ολύ µικρής διαµέτρου (<0. µm) µε ρυθµό Q=80 g/s. Οι ατµοσφαιρικές συνθήκες είναι ασταθείς, η ανύψωση του θυσάνου είναι θερµική, δεν υ άρχει κατώρευµα, ενώ η ταχύτητα ανέµου στο ύψος της καµινάδας είναι u=4 m/s. α) Να βρεθεί η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος για α όσταση 500 m α ό την ηγή. (µον. 1,5) β) Αν η διεύθυνση του ανέµου µεταβληθεί κατά 10, όσο θα µεταβληθεί η συγκέντρωση στο ροηγούµενο σηµείο; (µον. 1,5) ίνεται ότι για τις συγκεκριµένες συνθήκες ευστάθειας οι συντελεστές διασ οράς δίνονται α ό τις σχέσεις: σy= 0.x ( x) -1/, σz= 0.0x *Να χρησιµο οιηθεί η εξίσωση του Gauss ου λαµβάνει υ όψη µόνο την ανάκλαση α ό το έδαφος.

19 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 013 ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) α) Τι εννοούµε µε τους όρους PM10 και PM.5; Ποιες είναι οι ηγές ροέλευσης τους; Γιατί οι φυσικές και οι χηµικές ιδιότητες των αιωρούµενων σωµατιδίων δεν είναι ίδιες; Τι ρόλο αίζει η διάµετρος των αιωρούµενων σωµατιδίων στη συµ εριφορά τους µέσα στην ατµόσφαιρα; (µον. 1) β) ύο διαφορετικά είδη σωµατιδίων έχουν την ίδια διάµετρο. Θεωρώντας ότι η υκνότητα και το ιξώδες του ατµοσφαιρικού αέρα είναι σταθερά, η ταχύτητα καθίζησης των σωµατιδίων θα είναι ίδια και γιατί; (µον. 0.5) γ) Σε οια (ή οιες) χωρική κλίµακα θα µ ορούσε να µελετηθεί η διασ ορά ενός ρύ ου ου έχει χρόνο αραµονής στην ατµόσφαιρα i. 1 ηµέρα ii. 6 µήνες iii. 4 χρόνια (µον. 0.5) ΘΕΜΑ (µονάδες 3) α) Τι είναι ατµοσφαιρικό µοντέλο και γιατί γίνεται χρήση του; Ποια είναι τα ελάχιστα α αραίτητα στοιχεία εισαγωγής σ ένα ατµοσφαιρικό µοντέλο διασ οράς; (µον. 1) β) Συνο τική ανά τυξη των γκαουσιανών µοντέλων (υ όθεση ου στηρίζονται, τελικό α οτέλεσµα, ροϋ οθέσεις για την εφαρµογή) (µον. 1) γ) Οι συγκεντρώσεις ενός ρύ ου α ό ανυψωµένη σηµειακή ηγή υ ολογίζονται σ ένα µοντέλο Gauss α ό τη σχέση: Q y ( H z ) c( x, y,z ) = exp exp πuσ yσ z σ y σ z Ποια στοιχεία θα ρέ ει να γνωρίζουµε για να υ ολογιστούν: i. η ταχύτητα του ανέµου στο ύψος της καµινάδας h, εάν είναι γνωστή η ταχύτητα σε ένα ύψος z h; ii. οι τυ ικές α οκλίσεις της εγκάρσιας και της κατακόρυφης κατανοµής των συγκεντρώσεων; iii. το ενεργό ύψος Η της καµινάδας; (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Τι είναι θύσανος και τι ενεργό ύψος καµινάδας. Για οιους λόγους µ ορεί να υ άρξει ανύψωση ενός θυσάνου και για οιους λόγους κάθοδος; (µον. 1) β) Γιατί οι κεντρικές θερµάνσεις ε ιβαρύνουν εριβαλλοντικά τις όλεις σε σηµαντικό βαθµό; Ποια λύση έχουν υιοθετήσει κά οιες όλεις έτσι ώστε να µειωθούν οι αυξηµένες συγκεντρώσεις λόγω θέρµανσης; (µον. 1) Καµινάδα διυλιστηρίου ύψους hs=40 m & διαµέτρου d= m εκ έµ ει αέριο ρύ ο µε ρυθµό Q=60 g/s. Τα εξερχόµενα αέρια έχουν ταχύτητα vs=10 m/s και θερµοκρασία Ts=350 K. Αν η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι T=95 K και η ταχύτητα ανέµου uref=6 m/s σε ύψος zref=10 m να βρεθεί η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος και η α όσταση ου εµφανίζεται για την κλάση ευστάθειας D. (µον. ) Αν ο ρύ ος ου εκ έµ ει η καµινάδα είναι ΝΟ και η ατµοσφαιρική ίεση είναι p=1013 mbar να βρεθεί αν θα γίνει αντιλη τή η οσµή του ρύ ου αν το κατώφλι αντίληψης είναι 80 ppb. (µον. 1) ίνονται: g 10 m/s, MB(ΝΟ)= 46, Εκθέτης p=0.5

20 Εξετάσεις στο µάθηµα ΙΟΥΝΙΟΣ 013 A ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές, ποιες λανθασµένες και γιατί; i. Οι επιπτώσεις των ρύπων µε µικρό χρόνο παραµονής στην ατµόσφαιρα µπορούν να µελετηθούν µόνο στην τοπική κλίµακα ii. Η εναπόθεση των σωµατιδίων αποτελεί µηχανισµό της ατµοσφαιρικής διασποράς iii. Με τον όρο ολικά αιωρούµενα σωµατίδια εννοούµε τα σωµατίδια PM10 και PM.5 iv. Τα µοντέλα Gauss είναι απλά στη χρήση και έχουν περιορισµένες απαιτήσεις σε στοιχεία εισαγωγής v. Στην προσέγγιση κατά Lagrange η διασπορά των ρύπων περιγράφεται σε σχέση µε ένα σταθερό σύστηµα συντεταγµένων vi. Στη θεωρία βαθµωτής µεταφοράς οι τυρβώδες ροές µάζας είναι αντιστρόφως ανάλογες της βαθµίδας µέσης συγκέντρωσης vii. Οι µεγαλύτερες συγκεντρώσεις ρύπων που προέρχονται από ανυψωµένη πηγή παρουσιάζονται στο έδαφος στην περίπτωση ευσταθούς ατµόσφαιρας viii. Η τηλεθέρµανση έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση των τοπικών συγκεντρώσεων ix. Η παράµετρος καµινάδας είναι πάντα σταθερή για την ίδια καµινάδα x. εν είναι δυνατόν να ληφθεί υπόψη η αποµάκρυνση ενός ρύπου λόγω καθίζησης σε ένα µοντέλο Gauss ΘΕΜΑ (µονάδες ) α) Τι ονοµάζοµαι καπνισµό και από ποια σχέση δίνεται η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος σε αυτή την περίπτωση; Να εξηγήσετε τους όρους της σχέσης (µον. 1) β) Στην περίπτωση κανονικών συνθηκών (µη ύπαρξη καπνισµού) η µέγιστη συγκέντρωση στο Q σ z έδαφος δίνεται από τη σχέση c = και εµφανίζεται όταν ισχύει H = σ max πh z eu σ y Ποια σχέση πρέπει να ισχύει µεταξύ των z i και Η έτσι ώστε οι µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος εξ αιτίας του καπνισµού στη θέση εµφάνισης της c max να είναι ίσες µε τη c max ; (µον. 1) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες 3) α) Τι ονοµάζουµε διαχείριση ποιότητας αέρα και τι µελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων; Τι απαιτείται να χρησιµοποιηθεί για να πραγµατοποιηθεί µια µελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων; (µον. 0.5) β) Μια µελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων έδειξε ότι η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος ενός ρύπου από µια µελλοντική πηγή είναι 400 µg/m3. Αν το όριο επιφυλακής για το συγκεκριµένο ρύπο που έχει µοριακή µάζα 64, είναι 135 ppb για πίεση 1013 mb και θερµοκρασία αέρα 5 C, θα δίνατε άδεια λειτουργίας για τη νέα πηγή; Αν µια πηγή πρέπει να εγκατασταθεί οπωσδήποτε, αλλά υπάρχει υπέρβαση του ορίου επιφυλακής, τι λύση θα µπούσατε να προτείνετε έτσι ώστε να µειωθούν οι συγκεντρώσεις; (µον. 1) γ) Ανύψωση του θυσάνου σε συνθήκες αστάθειας: Ανάπτυξη του θέµατος. (µον. 1.5) Καµινάδα ύψους 40 m & διαµέτρου 4 m εκπέµπει αδρανή αέριο ρύπο µε ρυθµό 80 g/s. Τα εξερχόµενα αέρια έχουν ταχύτητα 6 m/s και θερµοκρασία 30 K, η θερµοκρασία αέρα είναι 94 K, η ταχύτητα ανέµου 5 m/s σε ύψος 10 m και η ατµοσφαιρική ευστάθεια είναι ουδέτερη. Αν η κρίσιµη διαφορά θερµοκρασίας δίνεται από τη σχέση T c = T s (v s /d ) 1/3 να βρεθεί: α) Η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος και η απόσταση που εµφανίζεται β) Η απολύτως µέγιστη συγκέντρωση για την απόσταση που βρέθηκε στο ερώτηµα α), αν θεωρηθεί η εξίσωση του Gauss που λαµβάνει υπόψη µόνο την ανάκλαση από το έδαφος. ίνονται: F=6.3 m 4 /s -3, p= 0.15, σ y (x)=0.08x ( x) -1/, σ z (x)=0.06x ( x) -1/

21 Εξετάσεις στο µάθηµα ΙΟΥΝΙΟΣ 013 B ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές, ποιες λανθασµένες και γιατί; i. Ο ρυθµός εκποµπής ενός ρύπου επιδρά στη διασπορά ii. Η οριζόντια µεταφορά είναι ο σηµαντικότερος µηχανισµός αποµάκρυνσης και αραίωσης των ρύπων iii. Το ενεργό ύψος της καµινάδας είναι πάντα µεγαλύτερο από το φυσικό ύψος iv. Τα σωµατίδια ΡΜ.5 αποτελούν κίνδυνο κυρίως στην περιοχή που βρίσκεται η πηγή τους. v. Οι επιπτώσεις των ρύπων µε µεγάλο χρόνο παραµονής στην ατµόσφαιρα µπορούν να µελετηθούν µόνο στην παγκόσµια κλίµακα vi. Η παράµετρος καµινάδας µπορεί να έχει αρνητική τιµή vii. Η ακρίβεια των αποτελεσµάτων ενός µοντέλου είναι συνάρτηση της πολυπλοκότητάς του. viii. Η συγκέντρωση 100 ppb ενός ρύπου είναι πάντα σταθερή σε συγκέντρωση κατά βάρος. ix. Η αποµάκρυνση ενός ρύπου λόγω απόπλυσης µπορεί να ληφθεί υπόψη σε ένα µοντέλο Gauss x. Σύµφωνα µε τη θεωρία της βαθµωτής µεταφοράς, όταν η βαθµίδα συγκέντρωσης ενός ρύπου είναι µηδενική η διάχυση δεν συµβάλλει στη διασπορά του. ΘΕΜΑ (µονάδες 3) α) Τι σηµαίνουν οι όροι i) διασπορά, ii) τυρβώδης διάχυση, iii) θύσανος, iv) αποδέκτης (µον. 1) β) Εύρεση των σχέσεων που δίνουν i) τις συγκεντρώσεις στο έδαφος, ii) τις µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος και iii) τις απολύτως µέγιστες συγκεντρώσεις στην περίπτωση σηµειακής πηγής σε επίπεδη περιοχή µε τη χρήση της εξίσωσης του Gauss όταν δε λαµβάνονται υπόψη οι ανακλάσεις από το έδαφος και το οριακό στρώµα. Ποια µεγέθη πρέπει να γνωρίζουµε έτσι ώστε να προσδιοριστούν αυτές οι συγκεντρώσεις; (µον. 1.5) γ) Αν η αβεβαιότητα στο ρυθµό εκποµπής είναι 15% και στην ανύψωση του θυσάνου 10%, ποιες είναι οι αντίστοιχες αβεβαιότητες που εισέρχονται στον υπολογισµό των παραπάνω συγκεντρώσεων (περιπτώσεις i), ii) και iii)); (µον. 0.5) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Ποια προσέγγιση χρησιµοποιείται για τη στατιστική περιγραφή των τυρβώδων διακυµάνσεων; Ποιος όρος εκφράζει την τυρβώδη ροή; Σε ποιες ατµοσφαιρικές µεταβλητές χρησιµοποιούµε αυτή την προσέγγιση; (µον. 1) β) Ποια είδη µέσων τιµών µιας µεταβλητής µπορούν να χρησιµοποιηθούν στη στατιστική περιγραφή της τύρβης και πώς ορίζεται το κάθε είδος; Ποιες συµµεταβλητότητες σχετίζονται µε την τυρβώδη ροή µιας παραµέτρου, ποιες απ αυτές έχουν τη µεγαλύτερη σηµασία στο οριακό στρώµα και γιατί; (µον. 1) Από καµινάδα ύψους 10 m & διαµέτρου 1 m εκπέµπεται αδρανής αέριος ρύπος µε ρυθµό 10 g/s, ταχύτητα 18 m/s και θερµοκρασία 35 K. Στην ατµόσφαιρα επικρατούν ελαφρά ασταθείς συνθήκες (κλάση ευστάθειας C), η θερµοκρασία αέρα είναι 303 K και η ταχύτητα ανέµου 8 m/s σε ύψος 10 m. Αν η κρίσιµη διαφορά θερµοκρασίας δίνεται από τη σχέση T c = T s (v s /d ) 1/3 να βρεθεί: α) Η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος και το σηµείο Α που εµφανίζεται β) Αν η διεύθυνση του ανέµου µεταβληθεί κατά 10 πόση θα είναι η νέα συγκέντρωση στο σηµείο Α, αν θεωρηθεί η εξίσωση του Gauss που λαµβάνει υπόψη µόνο την ανάκλαση από το έδαφος. ίνονται: p= 0., σ y (x)=0.11x ( x) -1/, σ z (x)=0.08x ( x) -1/

22 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 013 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες ) Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές, ποιες λανθασµένες και γιατί; i. Η τυρβώδης διάχυση των ρύπων γίνεται µέχρι το ύψος της τροπόπαυσης. ii. Οι χηµικοί µετασχηµατισµοί των ρύπων µέσα στην ατµόσφαιρα δίνουν αβλαβή προϊόντα. iii. Η θερµοχωρητικότητα των εκπεµπόµενων αερίων επηρεάζει την ανύψωση του θυσάνου. iv. Τα πρωτογενή ανθρωπογενή και δευτερογενή σωµατίδια είναι λιγότερο επικίνδυνα από τα φυσικά σωµατίδια. v. Στα µοντέλα διασποράς µέσης κλίµακας απαιτείται ο υπολογισµός του τρισδιάστατου πεδίου του ανέµου. vi. Ως όρια του θυσάνου ορίζονται τα σηµεία όπου η συγκέντρωση είναι το 4.3% της αντίστοιχης του κεντρικού άξονα. vii. Η οριζόντια τυρβώδης διάχυση ρύπων είναι συνήθως πολύ µικρότερη από την αντίστοιχη µεταφορά λόγω ανέµου. viii. Για την µη εµπλοκή του θυσάνου σε στρόβιλο στην υπήνεµη πλευρά της καµινάδας, πρέπει το συνολικό ύψος της καµινάδας πάνω από το έδαφος να είναι 1.5 φορές το ύψος του κτιρίου. ix. Η διεύθυνση του ανέµου παίζει σηµαντικό ρόλο στην τυρβώδη διάχυση. x. Αν η αβεβαιότητα στην αρχική ανύψωση του θυσάνου είναι 0%, η αντίστοιχη αβεβαιότητα στις υπολογιζόµενες συγκεντρώσεις είναι περίπου 40%. ΘΕΜΑ (µονάδες 3) α) Ποιοι από τους όρους της εξίσωσης του Gauss επηρεάζονται από την ατµοσφαιρική κλάση ευστάθειας (µον. 1) β) Μπορούµε να χρησιµοποιήσουµε µοντέλο του Gauss για να υπολογίσουµε µονόλεπτες συγκεντρώσεις και γιατί; (µον. 0.5) γ) Εύρεση των σχέσεων που δίνουν τις µέγιστες συγκεντρώσεις στο έδαφος και τις απολύτως µέγιστες συγκεντρώσεις από σηµειακή πηγή σε επίπεδη περιοχή µε τη χρήση της εξίσωσης του Gauss i) όταν δε λαµβάνονται υπόψη οι ανακλάσεις από το έδαφος και το οριακό στρώµα και ii) όταν λαµβάνεται υπόψη µόνο η ανάκλαση από το έδαφος. Σε ποια από τις δύο περιπτώσεις (i ή ii) θα εµφανίζονται µεγαλύτερες τιµές συγκεντρώσεων και γιατί; (µον. 1.5) ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Τι είναι κατώρευµα και ποιες οι αιτίες που µπορεί να δηµιουργηθεί; Με βάση τη σχέση vs h = h + d 1. 5, τι µέτρα θα µπορούσαν να ληφθούν ώστε να µειωθούν οι πιθανότητες u ύπαρξης κατωρεύµατος; (µον. 1) β) Πότε πρέπει να λάβουµε υπόψη τη σταδιακή ανύψωση του θυσάνου; Ποια εξίσωση χρησιµοποιείται (εξήγηση όρων), και µέχρι ποια απόσταση πρέπει να την εφαρµόσουµε; (µον. 1) Σηµειακή πηγή ύψους 150 m και διαµέτρου 3 m εκπέµπει αδρανή αέριο ρύπο µε ρυθµό 100 g/s και ταχύτητα 8 m/s. Η παράµετρος καµινάδας είναι 40 m 4 s -3 και η ανύψωση του θυσάνου είναι θερµική. Στην ατµόσφαιρα επικρατούν ασταθείς συνθήκες (κλάση ευστάθειας Β), και η ταχύτητα του ανέµου είναι 6 m/s σε ύψος 10 m. Να βρεθεί: α) Η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος και η απόσταση που εµφανίζεται β) Για την απόσταση του α ερωτήµατος, να υπολογίσετε τις συγκεντρώσεις µε χρήση της εξίσωσης Gauss στην οποία i) δε λαµβάνεται υπόψη κάποια ανάκλαση και ii) όταν λαµβάνεται υπόψη µόνο η ανάκλαση από το έδαφος. Σε ποια από τις δύο εξισώσεις ανταποκρίνεται το αποτέλεσµα του νοµογράµµατος; ίνονται: p= 0.1, σ y (x)=0.16x ( x) -1/, σ z (x)=0.1x

23 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 014 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες 3) Εξηγήστε γιατί οι αρακάτω ροτάσεις είναι λανθασµένες. i. Οι όροι ατµοσφαιρική διασ ορά και ατµοσφαιρική διάχυση των ρύ ων είναι ταυτόσηµοι. ii. Η κατακόρυφη µεταφορά ρύ ων λόγω του ανέµου είναι ολύ σηµαντικότερη α ό την κατακόρυφη διάχυση των ρύ ων. iii. Στα µοντέλα διασ οράς µέσης κλίµακας δεν α αιτείται ο υ ολογισµός του τρισδιάστατου εδίου του ανέµου. iv. Οι ροσεγγίσεις κατά Euler και κατά Lagrange για την ατµοσφαιρική διασ ορά οδηγούν άντα στα ίδια α οτελέσµατα για τις συγκεντρώσεις των ρύ ων. v. Οι µεγαλύτερες συγκεντρώσεις ρύ ων ου ροέρχονται α ό ανυψωµένη ηγή αρουσιάζονται στο έδαφος στην ερί τωση ευσταθούς ατµόσφαιρας vi. Η συγκέντρωση 8 ppb ενός ρύ ου είναι ίση µε 800 ppm. vii. Η διεύθυνση του ανέµου αίζει σηµαντικό ρόλο στην τυρβώδη διάχυση. viii. Η αράµετρος καµινάδας έχει άντα θετική τιµή. ix. Το µοντέλο του Gauss είναι το ιο κατάλληλο για τον υ ολογισµό των συγκεντρώσεων στην ερί τωση ου οι εκ οµ ές των ρύ ων συµβαίνουν κοντά στο έδαφος. x. Η α οµάκρυνση ενός ρύ ου λόγω χηµικών µετασχηµατισµών δεν µ ορεί να ληφθεί υ όψη σε ένα µοντέλο Gauss. ΘΕΜΑ (µονάδες ) Στο λαίσιο µια εριβαλλοντικής µελέτης ρέ ει να υ ολογίσετε τις συγκεντρώσεις των ρύ ων στο έδαφος ου ροέρχονται α ό έναν δρόµο υκνής κυκλοφορίας, όταν ο άνεµος φυσά κάθετα στο δρόµο. Αν θεωρήσουµε ότι ο δρόµος είναι γραµµική ηγή α είρου µήκους α) Ποιες δύο εξισώσεις µ ορείτε να χρησιµο οιήσετε για τον υ ολογισµό των συγκεντρώσεων στο έδαφος; Να εξηγήσετε τους όρους των εξισώσεων. β) Ποια είναι η βάση της κάθε εξίσωσης και οια α ό τις δύο θεωρείται ιο αξιό ιστη και γιατί; γ) Γιατί η συγκέντρωση στο σηµείο Α(x, y) είναι ίση µε τη συγκέντρωση στο σηµείο Β(x, y ) ακόµα κι όταν y y ; ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Τι ονοµάζουµε ατµοσφαιρικό µοντέλο και οιο είναι το τελικό α οτέλεσµα ου δίνει; Σε οιες εφαρµογές θεωρείται ότι µ ορούν να χρησιµο οιηθούν τα α οτελέσµατα ενός ατµοσφαιρικού µοντέλου; β) Μονάδες µέτρησης των συγκεντρώσεων των ατµοσφαιρικών ρύ ων. Ποια σχέση συνδέει τις συγκεντρώσεις κατά βάρος µε τις συγκεντρώσεις κατ όγκο και οιες σχέσεις συνδέουν τις µονάδες κατ όγκο; Σε τι µονάδες εκφράζεται η συγκέντρωση των αιωρούµενων σωµατιδίων; α) Να βρεθούν οι µέγιστες συγκεντρώσεις ενός αερίου ρύ ου και οι α οστάσεις ου εµφανίζονται όταν εκ έµ εται α ό ενεργά ύψη καµινάδας 10 m, 50 m, 100 m & 150 m σε ελαφρά ασταθείς συνθήκες (Κλάση ευστάθειας: C). Ο ρυθµός εκ οµ ής του ρύ ου είναι Q=50 gs -1 και η ταχύτητα του ανέµου είναι 4 ms -1 σε ύψος 10 m. β) Αν το όριο ε ιφυλακής για τον αέριο ρύ ο είναι 100 ppb, σε οιες ερι τώσεις οι συγκεντρώσεις είναι µεγαλύτερες α ό το όριο ε ιφυλακής; Πίεση αέρα: P=990 mb, Θερµοκρασία αέρα: θ=10 C, Μοριακό Βάρος ρύ ου: ΜΒ=50 Εκθέτης p: p=0.5

24 ΙΟΥNΙΟΣ 014 Εξετάσεις στο µάθηµα ΘΕΜΑ 1 (µονάδες 3) Εξηγήστε γιατί οι αρακάτω ροτάσεις είναι σωστές. a. εν µ ορούν όλοι οι αέριοι ρύ οι να µελετηθούν σε αγκόσµια κλίµακα. b. Η ε ίδραση της α όθεσης δεν είναι ευεργετική στο ρόβληµα της ρύ ανσης. c. Σε συνθήκες ευστάθειας η κατακόρυφη διάχυση γίνεται αργά. d. Το µεγαλύτερο µέρος της µάζας των αερολυµάτων βρίσκεται στην κατώτερη τρο όσφαιρα. e. Στην εριφερειακή κλίµακα η µεταφορά των ρύ ων λαµβάνει χώρα και στην ελεύθερη τρο όσφαιρα. f. Ο βαθµός ολυ λοκότητας των µοντέλων του Gauss είναι µικρός. g. Οι σηµαντικότερες συµµεταβλητότητες στη µελέτη της ατµοσφαιρικής διάχυσης είναι αυτές ου ροκύ τουν α ό το ροϊόν της κατακόρυφης ταχύτητας w µε τις άλλες µεταβλητές του ατµοσφαιρικού οριακού στρώµατος. h. Η ροσέγγιση κατά Fick δεν είναι αντι ροσω ευτική της διάχυσης η ο οία ε ιτελείται α ό την ατµοσφαιρική τύρβη. i. Οι δύο τύ οι υγρής α όθεσης έχουν διαφορετική βαρύτητα ανάλογα µε την χωρική κλίµακα της διασ οράς. j. Αν το σφάλµα στον υ ολογισµό του ρυθµού εκ οµ ής είναι 30%, τότε και το σφάλµα στις υ ολογιζόµενες συγκεντρώσεις είναι 30%. ΘΕΜΑ (µονάδες ) ίνεται η σχέση Q y ( H z) ( H + z) c( x, y, z) = exp exp + exp πuσ yσ z σ y σ z σ z α) Τι υ ολογίζει και σε οια ερί τωση χρησιµο οιείται; Ποιες µεταβλητές της εξαρτώνται α ό την κλάση ευστάθειας; Πώς εισάγετε η εξάρτηση α ό την α όσταση α ό την ηγή; β) Πώς τρο ο οιείται η αρα άνω σχέση στην ερί τωση υ ολογισµού: i. Των α ολύτως µέγιστων συγκεντρώσεων ii. Των µέγιστων συγκεντρώσεων στο έδαφος iii. Των συγκεντρώσεων στο έδαφος ΘΕΜΑ 3 (µονάδες ) α) Στοιχεία των ηγών εκ οµ ής ου είναι σηµαντικά για την ατµοσφαιρική διασ ορά. Υ άρχει ε ίδραση στη διασ ορά α ό το ρυθµό εκ οµ ής; Να δικαιολογηθεί η α άντηση. (µον. 1) β) Σε µια εργοστασιακή µονάδα ρόκειται να χτιστεί καµινάδα σε κτίριο ύψους 1 m. Ποιο είναι το ελάχιστο ύψος ου ρέ ει να έχει η καµινάδα και γιατί;. (µον. 0.5) γ) ύο καµινάδες Α & Β έχουν το ίδιο ύψος, αλλά η διάµετρος της Α είναι δι λάσια της διαµέτρου της Β. Αν ο λόγος v s/u είναι ίδιος για τις δύο καµινάδες και ισχύει v s/u <1.5, οια α ό τις δύο αρουσιάζει τη µεγαλύτερη κάθοδο του θυσάνου; (µον. 0.5) Καµινάδα ύψους 70m και διαµέτρου 4m εκ έµ ει αδρανή αέριο ρύ ο µε ρυθµό 100g/s, µε ταχύτητα 10m/s και µε θερµοκρασία 305K. Η ατµόσφαιρα είναι µέτρια ασταθής, η ταχύτητα ανέµου στο ύψος της καµινάδας είναι 8m/s και η θερµοκρασία εριβάλλοντος είναι 95K. Αν η κρίσιµη διαφορά θερµοκρασίας δίνεται α ό τη σχέση ( T) c = 0.097v s 1/3 T s/d /3 να βρεθεί: α) Η µέγιστη συγκέντρωση στο έδαφος και η α όσταση ου εµφανίζεται (µον. ) β) Η α ολύτως µέγιστη συγκέντρωση για την α όσταση ου βρέθηκε στο ερώτηµα α) (µον. 1) Ό ου χρειαστεί η εξίσωση του Gauss να θεωρηθεί αυτή ου λαµβάνει υ όψη µόνο την ανάκλαση α ό το έδαφος. ίνονται: F = 13 m 4 /s 3, σ y= 0.16x( x) -1/, σ z= 0.1x