авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||

И методологические основы регулирования состояния экосистем трансграничных территорий (на примере россии и монголии)

-- [ Страница 6 ] --

Рис. 8

Важнейшей характеристикой качества воды в водных объектах является концентрация растворенного в воде кислорода, необходимого элемента для жизнедеятельности водной системы. Искусственная аэрация природных вод как мероприятие, реально выполнимое на базе современной технической и энергетической оснащенности, с каждым годом все шире внедряется в практику природоохранных мероприятий.

Несмотря на имеющийся довольно большой опыт практического использования различных методов и способов искусственной аэрации, теория этого процесса, а также пути и характер влияния степени кислородного насыщения воды на формирование режимов водных экосистем, исследованы недостаточно. Это обстоятельство зачастую является причиной как недооценки значимости аэрации воды, так и низкого КПД ее использования вследствие отставания в разработке технических средств, гидродинамических и гидротехнических приемов удешевления стоимости и повышения эффективности аэрации.

При отсутствии течений и ветрового волнения, вызывающего естественное перемешивание верхних слоев воды, поступление кислорода в воду за счёт диффузии составляет лишь 1-2 г/м2 в сутки. Перемешивание воды и ее турбулизация способствуют усилению поступления кислорода, на чем и основан ряд методов её искусственного аэрирования.

Система аэрации – это комплекс устройств, обеспечивающих подачу и растворение в воде кислорода воздуха. Интенсивность перехода кислорода в воду зависит от ряда факторов, по разному влияющих на эффективность массообменных процессов. Это прежде всего:

– выравнивание концентрации кислорода в водном массиве и усиление конвективных течений в глубинных слоях;

– турбулизация границ, разделяющих двухфазное (воздух – вода) течение;

– повышение эффективности перемешивания;

– увеличение площади поверхности контакта фаз;

–увеличение времени контакта фаз, которое достигается путем максимально возможного заглубления области смешивания;

– повышение скорости относительного движения фаз;

–использование нестанционарных режимов межфазного обмена, обеспечивающих достижение высоких мгновенных значений коэффициентов массопередачи.

Наиболее эффективными являются струйные методы искусственной аэрации, с помощью которых происходит транспортирование кислорода в водный массив и формирование в нём течения, чрезвычайно важного для решения задачи аэрации водоёма. Насыщенные кислородом массы воды, находящиеся в районе аэратора, за счёт таких течений равномерно распределяются по всему объёму водного объекта, захватывая придонные области.

В настоящей работе сделана попытка методами математического моделирования создать кинематическую картину движения масс воды в водоёме с учётом рисунка береговой линии, профиля дна и наличия искусственных или естественных островов, т.е. рассчитать скоростные поля течений в водоеме под воздействием энергии аэрированных струй, а также поля концентраций кислорода с учетом коэффициента неконсервативности (коэффициента поглощения кислорода). Это прямым образом связано с решение сугубо практических вопросов, таких, как:

– количество струйных аэраторов для данного водоёма;

– мощность и производительность по воде и кислороду одного аэратора;

– координаты расположения каждого из аэраторов в акватории.

Обоснованное решение этих вопросов, базирующихся на результатах расчётов, позволит оптимизировать общую задачу улучшения качества воды конкретного водоёма или водной системы, уменьшая до минимума энергопотребление аэрационных комплексов. Решение подобной задачи особенно актуально для открытых водоёмов на урбанизированных территориях.

Движение аэрированных струй с растворенным в них кислородом в мелководных водоёмах на некотором удалении от места падения струи предлагается моделировать на основе системы двумерных уравнений Сен-Венана и уравнения конвективного переноса пассивной, в общем случае неконсервативной примеси в предположении гипотезы полного перемешивания по глубине, т.е. без учета стратификации.

Граничное условие на твердых границах – равенство нулю нормальной компоненты расхода (). На жидких границах может быть задан либо удельный расход , либо уровень или определена связь между расходами и уровнями воды .

Описанная схема с учётом конвективных членов имеет первый порядок аппроксимации по пространственным переменным. Разработана также схема второго порядка точности, отличающаяся от изложенной более сложным вычислением скоростей в узлах сетки. Не вдаваясь в детали ее описания, отметим, что она позволяет получать решения с пульсациями скоростей и давлений, что демонстрируется тестовым расчётом. При решении практических задач в основном применяется схема первого порядка.

Для расчёта осредненных по глубине водоёма значений концентраций кислорода используется уравнение конвективного переноса тепла в плане (диффузией в этом случае можно пренебречь ввиду ее малости по сравнению с вынужденной конвекцией), решаемое совместно с уравнениями Сен-Венана:

, (15)

где h- глубина; U, V –составляющие осредненной по глубине скорости течения по осям X и Y соответственно; С – осредненная по глубине объемная концентрация кислорода; Сe – естественная концентрация кислорода в водоеме, - коэффициент неконсервативности, который в общем случае может зависеть от времени, пространственных координат, текущей локальной концентрации С.

В качестве условий на границах, через которые поток втекает в водоем, задается объемная концентрация растворенного кислорода. Она определяется на первой и второй стадии решения проблемы (см. выше) и зависит от параметров контрвихревого аэратора и условий перемешивания падающей в водоем струи на начальном участке.

Рис. 9 Расчетный рельеф Большого пруда Аэраторов может быть несколько. Их оптимальная расстановка, обеспечи-вающая наиболее быстрое и равномерное перемешивание аэрированных струй с основной массой воды, определяется путем вариантного численного моделирования (рис. 9). В результате анализа результатов некоторых выполненных расчётов выяв-лен общий принцип расстановки, глася-щий, что при прочих равных условиях оптимальной будет такая расстановка, при которой в водоёме образуется наибольшее число развитых циркуляционных зон.

Шестая глава посвящена анализу задачи совершенствования подготовки специалистов высшей школой для управления природно-техническими системами.

В настоящее время в обществе и государствах осуществляется информатизация экологической, экономической и социальной сферы, что ведет к повышению качества окружающей среды и обеспечению экологической безопасности территорий.

Приоритетной становится высокая степень образования специалистов, вызванная новыми обучающими технологиями, а также информационным обменом на международном, национальном и региональном уровнях.

В результате процессов возросшей социальной динамики развития и смены технологий в промышленности, структурных изменений в экономике, возрастания требований по экологической безопасности окружающей среды происходит быстрое отставание приобретенных профессиональных знаний, потеря их актуальности. Возникает необходимость инновационного обучения и переучивания в процессе трудовой и социальной-экономической деятельности.

Сегодня Россия и Монголия отстают в области аппаратных и информационных средств от мирового уровня.

Практически во всех странах в последние десятилетия наблюдается ускорение процесса ротации профессий и специальностей. По данным американской статистики, половина существовавших в 1987г. специальностей ещё не наблюдалась в 1967 г., а в начале XXI века они составляют подавляющее большинство. Это связано с развитием информационных технологий, где труд и организация производства имеют свой характер по мере получения работниками новой информации и увеличения объёма совокупных знаний, удваивающихся каждые 2,5 года. Предполагается, в частности, что через 15–20 лет не менее 90% информации, необходимой человеку для выполнения своих трудовых функций, включая рациональное природопользование и охрану окружающей среды, могли быть получены только после 1990 гг. Поэтому понятие «непрерывное образование» сегодня является ключевым для мирового сообщества в области приобретения профессиональных знаний.

Воспроизводство профессионалов в настоящее время – это, прежде всего, формирование развитой личности с навыками экологической культуры и экологизированной этикой профессионального труда.

Россия и Монголия приняли идею устойчивого развития как основную экологическую доктрину человечества в текущем столетии. Опорой устойчивого развития являются морально-нравственные устои каждого человека и степень его ответственности перед будущими поколениями за качество среды жизнедеятельности. Исходя из этого, во всех гуманитарных и технических вузах настала необходимость введения курса «Экологическая культура жизнедеятельности человека» - это вид и способ жизнедеятельности, при котором общество формирует систему моральных и материальных ценностей, механизмов, правовых норм и социальных институтов, не создающих угрозы для качества окружающей среды и жизни на Земле.

Экологическая культура должна формироваться из нескольких структурных составляющих:

Технологическая экокультура подразумевает комплекс мер в технических отраслях экономики, направленных на обеспечение экологической безопасности окружающей среды, улучшающих сферу жизнедеятельности, гарантирующих экологический комфорт и здоровье населения и других живых существ.

Ресурсная экокультура имеет в виду рациональное использование водных, лесных, земельных, минерально-сырьевых, биологических, энергетических и информационных ресурсов.

Межличностная экокультура направлена на формирование высокой и экологически приемлемой степени общения между людьми в процессе производственной, управленческой, технологической, межгосударственной и иной деятельности.

Межгосударственная экокультура затрагивает сферу ресурсных и экологических отношений между странами, группами стран, международными организациями, занимающимися вопросами охраны природы и качеством окружающей среды.

Управленческая экокультура должна прослеживаться на всех уровнях управления сообществом государств, особенно имеющими общие границы, отдельными странами, регионами, городами, корпорациями, промышленными и энергетическими предприятиями.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Концепция трансграничной территории в геоэкологическом толковании включает в себя территории соседних государств, прилегающие к их общей государственной сухопутной границе с едиными ландшафтами и экосистемами, образовавшимися задолго до установления государственной границы. Практика жёсткого режима государственной границы и несогласованность экологического и других видов законодательства соседних стран могут приводить к существенному ухудшению экологического состояния территорий по обе стороны государственной границы.

2. Реальная практическая деятельность человеческого общества приводит ко всё увеличивающемуся загрязнению окружающей среды, истощению невозоб-новимых природных ресурсов, сокращению ассимиляционных возможностей биосферы, возникновению кризисных и катастрофических техногенных ситуаций. В этих условиях важнейшее значение приобретает экологический мониторинг природных ресурсов, геоэкологии и безопасности окружающей среды. Методы такого мониторинга предложены в диссертации для изучения состояния и разработки рекомендаций по сохранению экосистем трансграничных территорий на примере соседних стран – России и Монголии. Во многих регионах России и Монголии на их трансграничных территориях сохраняется или даже усугубляется неблагоприятная экологическая ситуация, недостаточно эффективно развивается промышленность и сельское хозяйство, отсутствует научное обоснование мер по охране окружающей среды, укреплению здоровья людей, улучшению их образования и отдыха.

3. Значительное влияние на условия жизнедеятельности людей и их производственную деятельность оказывают климатические условия многих регионов России и Монголии. Этот фактор должен учитываться путём региональной коррекции государственных нормативов, регулирующих вопросы жизнедеятельности людей на приграничных территориях.

4. Для научно-обоснованного принятия оперативных управленческих решений и выработки перспективной природоохранной политики должна применяться обобщённая оценка антропогенной нагрузки на природную среду, особенно применительно для трансграничных территорий, приближающихся по статусу к особо охраняемым. Качество участков приграничных территорий для решения вопросов об их использовании автором предлагается оценивать по нормативам стоимости природных ресурсов и степени экологической безопасности.

5. Государственные территориальные образования обладают конституционным правом по управлению природными ресурсами и поэтому могут вводить нормативно-методические документы, расширяющие и дополняющие правовое поле федеральных законов. Для приграничных территорий это положение может иметь особенно важное значение. В диссертации разработан проект регионального закона «Об экологическом аудите», который позволяет осуществлять экологический контроль за состоянием приграничных территорий. В диссертации выдвинуто также предложение о регионализации значений ряда показателей предельно допустимых концентраций вредных веществ, загрязняющих атмосферный воздух, водные и земельные ресурсы с учётом природно-климатических условий и других характеристик территорий.

6. На приграничных территориях особое значение имеет стратегия управления техногенными, природными и экологическими рисками, связанными с загрязнениями окружающей среды. В диссертации определена методология управления рисками – это: оптимизация соотношения выгоды и ущерба; оптимизация защиты от опасности; принцип региональности; принцип экологического императива.

7. Предложен механизм экологической конверсии (обмен внешних долгов страны на инвестиции в охрану окружающей среды или на мероприятия по экологической безопасности). В диссертации рекомендуется при формировании структуры государственного бюджета на очередной финансовый год предусматривать в строке «Внешний долг» дополнение в виде инвестиций в природоохранные программы, проекты и мероприятия за счёт погашения внешнеэкономической задолженности.

8. Разработаны подходы к развитию и совершенствованию экологического законодательства граничащих государств, что определяется углублением интеграционных процессов, общностью решения экологических и природоресурсных проблем, реализацией приоритетов долгосрочного социально-экономического и экологического развития в рамках международных и двусторонних договоров и соглашений. В этих целях предложена система совершенствования экологического законодательства, системы норм, стандартов и требований, регламентирующих приграничное природопользование.

9. Определены способы и методы изучения закономерностей пространственного распределения годового стока рек Монголии. Методика расчёта годового стока неизученных и малоизученных рек бассейна озера Байкал позволяет получить более надёжные результаты (по сравнению с применявшимися ранее) вследствие использования большего объёма данных наблюдений и более тщательного учёта географических факторов. Предложенная впервые в диссертации методика расчёта нормы модуля максимального стока неизученных рек бассейна оз.Байкал подтвердила роль топографической высоты водосбора в качестве одного из ведущих факторов пространственного распределения максимального стока. Методика позволяет значительно уточнить существующие методы прогнозирования максимального стока рек бассейна оз. Байкал.

10. Разработаны карты-схемы времени добегания среднего по водности паводка и средней по значению 30–дневной летне-осенней межени бассейна озера Байкал, которые позволяют приближенно рассчитывать время добегания речных водных масс от любой точки бассейна до приемного водоема. Предложенная модель экодинамики речной системы для бассейна реки Селенги позволяет оценивать реакцию речной системы на аварийный выброс загрязняющих веществ в какой-либо части бассейна.

11. Установлено, что безразмерной характеристикой суммарного масштаба или степени воздействия центра урбанизации на водоток М может служить отношение среднего суммарного расхода сбросных и сточных вод к среднегодовому расходу водотока 95%–ной обеспеченности. При М <1 контролируемое воздействие факторов урбанизации на водоток за счёт значительных паводковых расходов сохранить его самоочистительную способность и поддержать сбалансировать экосистему близко к бытовой. При М >1 поддерживать удовлетворительное состояние водотока и сохранить экологическую систему достаточно сложно и дорого.

12. Предложенная математическая модель для расчёта распределения растворённого кислорода в мелководных непроточных водоводах позволяет оптимизировать компоновочные и инженерные решения систем замкнутого насосного водооборота и струйной аэрации.

13. Разработана структурная схема Программы по очистке загрязненного русла реки Селенги и её притоков на урбанизированных территориях России и Монголии, состоящая из 5 этапов, предусматривающих выполнение организационных, изыскательских, проектных работ и реализацию природоохранных мероприятий.

14. Предложена система образования и подготовки кадров с приоритетом особенностей национального природопользования и охраны окружающей среды, включая задачи сохранения экосистем трансграничных территорий России и Монголии.

ПУБЛИКАЦИИ:

По материалам диссертации опубликованы следующие основные работы (в т.ч. три монографии, 16 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ):

Монографии:

1. Мамин Р.Г., Уранзаяа Баяраа Природные ресурсы, заповедные комплексы и международные экологические проблемы. М.: Изд-во АСВ, 2009. 168с.

2. Мамин Р.Г., Уранзаяа Баяраа, Генгут И.Б. Экологические и водные проблемы южных субъектов Российской Федерации. М.: Изд-во МГСУ, 2011. 194с.

3. Уранзаяа Баяраа Глобальные и межгосударственные задачи управления и устойчивое развитие. М.: Изд-во МГСУ, 2011. 269с.

Статьи и тезисы:

  1. Боровков В.С., Волшаник В.В., Карелин В.Я., Пупырев Е.И., Уранзаяа Баяраа Системы поддержания качества воды в городских водных объектах. – М.: «Строительные материалы, оборудование и технологии ХХI века», № 5/2005. с. 62-69
  2. Уранзаяа Баяраа, Орехов Г.В., Беликов В.В. Методы увеличения

    Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||
     





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.