ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ

УПРАВЛЕНИЕ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Математическая модель для прогнозирования последствий выбросов химически опасных веществ в атмосферу с учетом загрязнения городского воздуха автотранспортом

Читать

Цвиркун Анатолий Данилович, Кушелева Екатерина Вадимовна, Резчиков Александр Федорович, Кушникова Елена Вадимовна, Иващенко Владимир Андреевич, Кушников Вадим Алексеевич Математическая модель для прогнозирования последствий выбросов химически опасных веществ в атмосферу с учетом загрязнения городского воздуха автотранспортом // Прикаспийский журнал:  управление и высокие технологии. — 2019. — №1. — Стр. 137-154.

Цвиркун Анатолий Данилович - доктор технических наук, профессор, Институт проблем управления Российской академии наук, 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 65, tsvirkun@ipu.ru

Кушелева Екатерина Вадимовна - аспирант, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, 410012, Российская Федерация, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, kushelevae@mail.ru

Резчиков Александр Федорович - доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии наук, Институт проблем управления Российской академии наук, 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 65, iptmuran@san.ru

Кушникова Елена Вадимовна - кандидат технических наук, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., 410054,Российская Федерация, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, lkushnikova@gmail.com

Иващенко Владимир Андреевич - доктор технических наук, профессор, Институт проблем управления Российской академии наук, 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 65, iptmuran@san.ru

Кушников Вадим Алексеевич - доктор технических наук, профессор, Институт проблем управления Российской академии наук, 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 65, kushnikoff@yandex.ru

С ростом промышленного производства увеличивается вероятность техногенных аварий, связанных с не-контролируемыми выбросами химически опасных веществ в окружающую среду. Это обусловливает необходимость прогнозирования возможных последствий химического загрязнения среды, особенно воздуха. Поскольку значитель-ное количество промышленных объектов находится в черте городов, то при оценке последствий таких выбросов необходимо учитывать уже существующий уровень загрязнения городских территорий вредными химическими ве-ществами и соединениями. Они могут образовываться, например, в процессе функционирования автотранспорта. Все это делает актуальным разработку математического обеспечения для систем экологического контроля и мониторинга, позволяющего прогнозировать последствия выбросов химически опасных веществ в атмосферу с учетом регулярного загрязнения городского воздуха автотранспортом. Целью статьи является разработка математической модели, позволяющей на различных временных интервалах, с учетом параметров внешней среды и нелинейных взаимосвязей между прогнозируемыми переменными, количественно оценить последствия выбросов химически опасных веществ в атмосферу. Используемые методы: на основе математического аппарата системной динамики для описания исследуемого объекта построена система нелинейных дифференциальных уравнений, численное решение которой выполнено с помощью метода Рунге - Кутты 4-го порядка. Научная новизна статьи связана с разработкой комплексной математической модели для прогнозирования основных характеристик выбросов химически опасных веществ с учетом существующего загрязнения воздуха вблизи автомагистралей. Адекватность модели проверялась путем сравнения расчетных значений моделируемых характеристик с экспериментальными данными. Среднее значение относительных погрешностей в узлах моделирования для каждой характеристики не превышает 13 %, что подтверждает адекватность модели. Разработанное математическое обеспечение может быть использовано при мо-дернизации информационных систем прогнозирования последствий выбросов химически опасных веществ, а также в тренажерных системах для обучения оперативно-диспетчерского персонала МЧС.

Ключевые слова: городская среда, химически опасные вещества, выбросы в атмосферу, распространение в атмосфере, последствия выбросов, загрязнение воздуха автотранспортом, здоровье населения, математическое моделирование, система дифференциальных уравнений, urban environme