КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ. Лекция 49. Глава IX. Информационная технология моделирования и оценки ЭБС

Автор: доктор техн. наук, Большеротов А.Л.

При использовании данных материалов в любых целях, ссылка на автора обязательна.

Пятимерная экологическая модель – информационная основа СОЭБС

В процессе перманентного мониторинга окружающей среды системой ОЭБС появляется возможность создания информационной экологической модели окружающей среды на всей территории страны. Экологическая модель представляет собой пятимерную модель пространства, где в точке мониторинга даётся комплексная качественная и количественная оценка состояния окружающей среды. В качестве пяти координат принимаем следующие:

1. Географическая долгота точки;

2. Географическая широта точки;

3. Положение точки измерения относительно поверхности суши (воды);

4. Дата (время) измерения характеристик окружающей среды;

5. Качественные и количественные показатели состояния окружающей среды в точке измерения.

Географические координаты – широта и долгота, это точка проведения измерений (мониторинга) или прогнозных расчётов. Точка измерения может представлять собой: географическую точку (см. рис. 1.) или территорию занятую источником техногенного воздействия (например, территория промышленного предприятия, территория строительства, территория промышленной зоны, транспортная магистраль определённой протяжённости с одинаковыми характеристиками транспортного потока) – то есть территория источника загрязнения (см. рис. 2.).

Рис. 1. Координаты точки проведения измерений в пространстве

Рис. 2. Координаты территории проведения измерений в пространстве, где в.д. q m s – координаты точки восточной долготы в q – градусах, m – минутах и s – секундах; с.ш. q m s – координаты точки северной широты в q – градусах, m – минутах и s – секундах).

Местом проведения измерений или прогнозных расчётов выбираем место нахождения источника техногенного воздействия. Источники могут быть точечные (дымовая труба, работающий механизм) и пространственные (территория предприятия, транспортная магистраль).

Положение точки измерения – H относительно поверхности суши (воды) важная характеристика оценки качества окружающей среды. Например, для загрязнения атмосферы наиболее важное значение имеет загрязнение, начиная с поверхности земли и до максимальной высоты зданий - мест проживания и работы людей. Для водных объектов важна величина загрязнения воды от поверхности до дна водоёма – мест обитания водной флоры и фауны, точек забора питьевой воды, акватории жизни и деятельности человека. Для сельскохозяйственных земель имеет значение глубина проникновения загрязняющих элементов в почву, как и для подземных вод, особенно артезианских – источников питьевой воды для многих населённых пунктов.

Дата (время) проведения измерений – D (t) при непрерывном мониторинге - это реальное время. При разовых замерах - это дата

проведения измерения. При прогнозных расчётах - это теоретическое время строительства и жизненного цикла объекта.

Качественные и количественные характеристики измерения – это значение величины загрязнения в точке измерения плюс зона воздействия загрязняющего фактора, зона рассеяния (для газов, шумов, электромагнитного излучения и т.д.), зона нейтрализации загрязнения (для водоёмов), зона влияния (это зона отчуждения для естественной экосистемы, где изменяется состав биоценоза, зона отчуждения для опасных производств и т.д.). Методики расчёта зон рассеяния достаточно хорошо проработаны и при обработке данных на ЭВМ могут сразу выдавать пространственно-временную картину каждого вида загрязнения в нескольких ракурсах: изменение величины разового загрязнения от источника во времени (рис.3.), зона воздействия (рассеяния) загрязнения в географических координатах и в пространстве (рис.4.), уровень загрязнения в зоне воздействия (рассеяния) (рис.5.), уровень разового загрязнения в зоне воздействия (рассеивания) и величина зоны воздействия (рассеивания) во времени.

Рис. 3. Изменение величины разового загрязнения от источника во времени

Рис. 4. Зона воздействия (рассеяния) загрязнения в географических координатах и в пространстве

Рис. 5. Уровень загрязнения в зоне воздействия (рассеяния)

При постоянном уровне воздействия зона воздействия (рассеивания) будет постоянной (возможно изменение границ зоны только при воздействии природных факторов – направления ветра, изменении температуры, осадках и т.д. или при изменении величины воздействия).

Рис. 6. Изменение зоны воздействия (рассеяния) и уровня загрязнения в динамике (во времени)

Пятимерная модель строится по каждому виду воздействия в точке мониторинга. Корректировка пятимерной модели должна производиться автоматически при изменении данных мониторинга, изменении природных факторов и с течением времени при однократном или периодическом воздействии. Пример изменения зоны воздействия (рассеяния) и уровня загрязнения в динамике (во времени) дан на рис. 6..

Сумма показателей пятимерных моделей даёт пространственную картину существующего в настоящий момент экологического фона контролируемой системой ОЭБС территории.