Ταξινόμηση των μοντέλων διασποράς ατμοσφαιρικών ρύπων βασισμένη σε μαθηματικά κριτήρια.

Transcript

1 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ Ταξινόμηη των μοντέλων διαποράς ατμοφαιρικών ρύπων βαιμένη ε μαθηματικά κριτήρια.

2 Μοντέλο Ελεριανά μοντέλα (Elerian) Λαγκρατζιανά μοντέλα (Lagrangian) Επιπρόθετος διαχωριμός Μοντέλα Bo Αναλυτικά Μοντέλα Αριθμητικά Μοντέλα Προομοίωη Μεγάλης Κλίμακας Μοντέλα Bo Μοντέλα ωματιδίων Γκαουιανά μοντέλα (Gassian) Παραδοιακό Γκαουιανό Μοντέλο Νέας Γενιάς Ευθύγραμμο Πλούμιο Γκαουιανό Μοντέλο Πηγή (Μariewic 00) Μοντέλο Elerian Bo Το μοντέλο αυτό ανήκει τα πιο απλά μοντέλα καθοριμού διαποράς της ατμοφαιρικής ρύπανης. Τα μοντέλα αυτού του τύπου βαίζονται την παραδοχή ότι οι μολυντές χηματίζονται ομοιόμορφα ε υγκεκριμένο όγκο αέρα που ονομάζεται κουτί(bo) και το οποίο βρίκεται ε αυτή τη περίπτωη το έδαφος. Το πρότυπο αυτό περιλαμβάνει το μοντέλο του ενός κουτιού(one bo) και το μοντέλο των πολλών κουτιών(mlti bo).στο μοντέλο one bo(σχήμα 7) υποθέτουμε ότι η βάη του κουτιού καλύπτει μια ολόκληρη περιοχή όπου εντοπίζονται πηγές εκπομπής. Σε κάθετη διεύθυνη το κουτί περιορίζεται από τη μία από το έδαφος και από την άλλη από μια βάη υπερυψωμένης αντίτροφης θερμοκραίας. Στο mlti bo η περιοχή που μελετάμε καλύπτεται από ένα «πίνακα» ε κάθε θήκη του οποίου βρίκεται ένα κουτί. Αυτό βοηθάει το να διατηρήουμε τη διανομή των υγκεντρώεων το χώρο. Οι διατάεις αυτών των κουτιών ε οριζόντιο επίπεδο είναι ίες και οι υγκεντρώεις υωρεύονται ομοιόμορφα ε κάθε κουτί. Η μεταφορά μολυντών από κουτί ε κουτί μπορεί να γίνει μόνο μέω της κίνηης της αέριας μάζας αφού η κάθετη μεταφορά και η διάχυη είναι αμελητέες. Τα πλεονεκτήματα αυτού του προτύπου είναι το πολύ χαμηλό κότος και η ικανότητα αξιολόγηης της μέης υγκέντρωης ατμοφαιρικής ρύπανης ε περιοχές που μετεωρολογικές πληροφορίες δεν είναι διαθέιμες. Οι περιοριμοί που υπάρχουν χετίζονται με την παραδοχή ότι οι μολυντές χηματίζονται ομοιόμορφα και ότι η διάχυη είναι αμελητέα

3 Σχήμα 7 To μοντέλο Gass Οι ρυπαντές που εξέρχονται την ατμόφαιρα (ε αέρια μορφή ή ε μορφή ωματιδίων διαμέτρου μικρών) διακορπίζονται με ρεύματα αέρα (μέη ταχύτητα αέρα) και με τυρβώδη διάχυη. Ο υντελετής τυρβώδους διάχυης εξαρτάται ημαντικά από την κατάταη ευτάθειας της ατμόφαιρας, όπως και η διανομή ταχυτήτων του αέρα το ατμοφαιρικό οριακό τρώμα. Η εξίωη μεταφοράς του ρυπαντή διατυπώνεται με τη διαφορική εξίωη D DT = ( K ) όπου η μέη χρονικά τιμή υγκέντρωης του ρυπαντή (μάζα ρυπαντή ανά κυβικό μέτρο αέρα). Η υλική παράγωγος έχει την αναλυτική έκφραη: D DT = t v w Μariewic.M, (00): Modeling of the air polltion dispersion 3

4 όπου, v, w οι ταχύτητες του ανέμου τους άξονες,,. Η έκφραη της τυρβώδους διάχυης είναι (διατάεις του είναι m s ): (K ) = ( ) ( ) ( ) όπου τα K,, εκφράζουν τους υντελετές κινηματικής τυρβώδους διάχυης του ρυπαντή τις τρεις κατευθύνεις,, και. είναι η μέη χρονικά τιμή υγκέντρωης του ρυπαντή ε χρονική περίοδο 0 min, χρονική περίοδος που περιλαμβάνει όλες τις χρονικές κλίμακες ατμοφαιρικής τύρβης. Στην περίπτωη υνεχούς εκπομπής ρυπαντών από την πηγή (π.χ. καυαέρια καπνοδόχου) και αμετάβλητο πεδίο ταχυτήτων ανέμου, τότε η χρονική παράγωγος είναι μηδέν. Διαπορά ρυπαντών από ημειακή πηγή μέα ε απέρατο ιότροπο χώρο Έτω ημειακή πηγή ρυπαντή ένταης Q (g/s) μέα ε παράλληλη ροή ταχύτητας κατά την κατεύθυνη, ε χώρο μακριά από τερεά όρια, ο οποίος είναι ιότροπος Στην περίπτωη αυτή η παραπάνω εξίωη απλοποιείται ημαντικά την εξίωη: = = =. = ( ) όπου η ημειακή πηγή βρίκεται την αρχή των αξόνων. Διαπορά από ημειακή πηγή μέα ε ανιότροπο απέρατο χώρο Ο ατμοφαιρικός χώρος διαποράς των ρυπαντικών ουιών δεν είναι ιότροπος, αλλά χαρακτηρίζεται από ανιοτροπία των τυρβωδών υντελετών διάχυης K Y K Z.Στην περίπτωη αυτή η εξίωη διαποράς του ρυπαντή με την παραδοχή της παραβολικότητας (παραδοχή που είναι ικανοποιητικά ακριβής) και με K, K Y Z ταθερά, γράφεται: ο όρος Q εκφράζει την ένταη της ημειακής πηγής ρυπαντή που βρίκεται τη θέη (0.0.0) με διατάεις g ρυπαντή ανά δευτερόλεπτο (g/s).

5 5 = Η εξίωη αυτή με τις οριακές υνθήκες 0 ),, ( = ±, = Q dd έχει αναλυτική λύη (,,>0): = ) ( ep ) ( Q π Ορίζονται οι υντελετές διαποράς και ως ακολούθως: = και = Οπότε η λύη γράφεται: = ) ( ep Q π Σχήμα 8: Το γκαουιανό μοντέλο, όπου Ε ο ρυθμός εκπομπής, d,h η διάμετρος και το ύψος της καπνοδόχου, Τg και Vg η θερμοκραία και η ταχύτητα του αερίου την έξοδο της καπνοδόχου,

6 Η το ύψος εκπομπής των ρύπων, η ταχύτητα του ανέμου και, οι ταθεροί υντελετές διαποράς την οριζόντια και κάθετη διεύθυνη αντιτοίχως. 3 3 Μariewic.M, (00): Modeling of the air polltion dispersion 6