Description:

"В.А. Немтинов Информационный анализ и моделирование объектов природно-промышленной системы Москва "Издательство Машиностроение-1" 2005" УДК 54.058(075) ББК Тн76я73 И74 Москва "Издательство Машиностроение-1" 2005 Рецензенты: Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компьютерных интегрированных систем РХТУ им. Д.М. Менделеева А.Ф. Егоров Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компьютерного и математического моделирования ИМФИ ТГУ им. Г.Р. Державина А.А. Арзамасцев Немтинов В.А. И74 Информационный анализ и моделирование объектов природно-промышленной системы. М.: "Издательство Машиностроение-1", 2005. 112 с. В монографии на примере решения задачи синтеза системы обезвреживания сточных вод промышленных предприятий показаны подходы к автоматизации выполнения проектных работ, разработке имитационных моделей информационных процессов, математических методов моделирования информационных процессов и систем, планированию имитационных экспериментов с моделями; формализации и алгоритмизации информационных процессов, статистического моделирования на ПЭВМ, оценке точности и достоверности результатов моделирования и др. Предназначена для специалистов, занимающихся расчетами технологического оборудования по обезвреживанию отходов промышленных производств и моделированием процессов распространения загрязнений в компонентах окружающей среды, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей. ББК Тн76я73 ISBN 5-94275-217-6 Т Немтинов В.А., 2005 "Издательство Машиностроение-1", 2005 Научное издание НЕМТИНОВ Владимир Алексеевич УДК 54.058(075) ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ПРИРОДНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ СИСТЕМЫ Монография Редактор Т.М. Глинкина Инженер по компьютерному макетированию Т.А. Сынкова Подписано к печати 18.07.2005 Формат 60 84 16 Гарнитура Times Бумага офсетная Печать офсетная Объем: 6,51 усл. печ. л.; 6,30 уч.-изд. л. Тираж 400 экз. С. 517М "Издательство Машиностроение-1", 107076, Москва, Стромынский пер., 4 Подготовлено к печати и отпечатано в Издательско-полиграфическом центре Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14 Введение В России охране окружающей среды всегда уделялось большое внимание. В настоящее время принято много законодательных актов, направленных на сохранение, рациональное использование, расширенное воспроизводство и развитие природных ресурсов, федеральные законы "Об охране окружающей среды" _67_, "Об охране атмосферного воздуха" _68_, "О животном мире" _69_ и др. Контроль над соблюдением требований законодательств осуществляется Министерством природных ресурсов РФ. Основными антропогенными объектами, функционирование которых во многих случаях приводит к нарушению состояния равновесия природной среды, являются промышленные предприятия. Под промышленным предприятием подразумевается планово формируемая совокупность взаимосвязанных объектов, которые созданы для совместного решения одной или нескольких народнохозяйственных проблем, сконцентрированы на ограниченной территории, обеспечивают не только эффективное (с позиций народного хозяйства страны) использование местных и полученных извне ресурсов, но и охрану окружающей среды. Во многом степень загрязнения природной среды зависит от технологии получения готовой продукции. Так, например, в настоящее время большинство химических процессов ведется в водных растворах, которые потом идут в стоки, в то время как известны и процессы химии твердого тела, не нуждающиеся в применении воды и растворителей. Допущенные просчеты при выборе технологии и в оценке степени загрязнения окружающей среды при бурном развитии химических производств привели к загрязнению водоемов, кислотным дождям, гибели отдельных видов растений и животных, угрозе здоровью людей и т.п. По мнению академика Н.С. Ениколопова, при действующем критерии экономичности проектов, требующем снижения капитальных и текущих затрат на создание любого производства, часто жертвуют всем "лишним" и в первую очередь "отягощающими" проект системами очистки отходов. Основным средством исследования взаимодействия производственных технических систем (ПТС) с природной и социальной средой является математическое моделирование. Оно позволяет выявить возможные изменения физических, химических и биологических состояний окружающей среды, вызванные деятельностью ПТС. Другими словами, с помощью математических моделей можно оценить "экологичность" ПТС через изменение параметров природной среды. Степень экологической опасности ПТС, по предложению академика Б.Н. Ласкорина, необходимо оценивать по количеству и составу образующих отходов _31_. На основании знаний о количественном и качественном составе отходов можно прогнозировать ущерб, наносимый природе и обществу, и в зависимости от его величины принимать решения по выбору технологических процессов ПТС _24_. При реализации такого подхода возникают серьезные трудности, связанные со сложностью разработки моделей переноса и диффузии примесей в атмосферном воздухе, воде, почве с учетом их физических и биохимических превращений, состоянием сред и т.п., а также отсутствием точных методов расчета всех видов ущерба, наносимого природе и обществу в стоимостном выражении. В процессах, возникающих вследствие воздействия ПТС на окружающую среду, исходя из их специфики и пространственно-временных масштабов, можно условно выделить три уровня изменений: физико-химические превращения, происходящие в атмосфере, гидросфере и литосфере; биологические реакции, происходящие в живых организмах; социально-экономические последствия. Одним из важных компонентов окружающей среды является водная среда. Проблема охраны водных ресурсов в рамках проектирования ПТС традиционно рассматривается в комплексе с решением проблемы водообеспечения промышленности и городов. После того, как вода проходит через технологические процессы на предприятиях или используется в хозяйственно-бытовых целях, она теряет свое качество и отрицательно влияет на санитарное состояние природных водоемов - приемников сточных вод. Прогнозирование качества воды в водоемах, осуществляемое для всех нормируемых показателей по математическим моделям, позволяет определить необходимую степень очистки сточных вод _17_. В общем виде состояние водной среды можно представить в виде следующей функциональной зависимости: "'_" Ключевые слова: результат, реакция модель, стройиздат, расчёт, следующий, растворенный кислород, течение ряд, промышленный, станция бхо, реакция, очистный сооружение, производство, пространство, управляющий переменный, теория система, следующий образ, процесс протекающий, перечисленный задача, размещение объект, аммонийный азот, соответственно, сточный, приведенный, синтез, область, математический модель, аэротенк, биологический очистка, транспортный коммуникация, технологический, проведение, вещество, уравнение, вода, среда, уровень, госстрой ссср, трассерный эксперимент, цель, стадии, работа, отдельный аппарат, кислород, подсистема, мочь, стадия, случай, выбор, аппаратурный оформление, растворить, система, расход вода, диапазон, природный водоем, схема, рассматриваемый объект, квартал модуль, рунг-кутта порядок, снип, рассматриваемый задача, ячейка, станция, биохимический, функция, оформление, расход, концентрация, коридор, критерий, связь, схема изображенный, обратный поток, коммуникация, эффективность очистка, птс, ред, квартал, ограничение, химический производство, комплекс, бхо, аппарат мгл, вид, осаждение, объемный расход, ячеечный модель, сточный вод, алгоритм, сточный вода, стадия очистка, подход, процесс денитрификация, зона, функциональный зависимость, очистной станция, справочник, константа, испытание, байпасирующий поток, полный перебор, трассировка коммуникация, вод, нахождение решение, технологический схема, качество вода, формирование, химия, очистный, допустимый, мокрозуб, очистной сооружение, моделирование, минимальный значение, база знание, задача выбор, качественный состояние, водоем, немтин, яковлев, датчик случайный, множество, вероятностный характер, очистка сточный, сеть, известный, окружающий среда, очистка, определение, проектирование, вторичный отстойник, модель, процесс очистка, типовой проект, биохимический очистка, решение, использование, азот, гидродинамический структура, время, вторичный, очистная сооружение, условие, водоём, метод, входной воздействие, отстойник, используемый материал, количество кислород, решение задача, пребывание првп, поток, зависимость, бхп, помощь, расход воздух, математический моделирование, сооружение, число, конечный итог, вектор, система очистка, состояние, структура, константа насыщение, примесь, рис, коэффициент, показатель, отдельный, канал эстакада, взвешенный частица, объект, изменение, соответственно длина, обработка осадок, сечение объект, химический, ил, процесс, промышленность, природный, основа, затрата, одиночный трасса, функциональный группа, процесс проектирование, территория строительство, параметр, оптимальный, тип, окружающий, оценка, аппаратурный, данный, очистка сточный вод, модель формализация, размещение, течение достаточный, оборудование, природный водоём, расчет, аппарат, оператор, количество, приемлемый срок, возможный, идентификация модель, мир, множество вариант, задача, качество, размер, значение, вариант, исследование, критерий оптимальность, автоматизированный, математический, принятие гипотеза, переменный, блок, технологический процесс, информация, попов, систематический информация, традиционный подход, река, промышленный предприятие, коридор аэротенк, выполненный, скорость