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 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Теория и методы управления качеством гидросферы территориально-производственных комплексов

-- [ Страница 4 ] --

Разработанные положения методики идентификации моделей природно-техногенных процессов подсистем гидросферы ТПК г.Воронежа, базирующейся на применении МГУА теории самоорганизации, алгоритма идентификации прогностических моделей природно-техногенных процессов, а также алгоритма управления качеством состояния гидросферы ТПК г.Воронежа, приводящего к оптимально-максимальному использованию ресурсов природной среды, позволяют сформулировать основные положения методологии реализации ситуационного управления качеством состояния гидросферы ТПК г.Воронежа (рис.11).

  1. Ситуационное управление в подсистемах гидросферы ТПК г.Воронежа требует проведение мониторинга ПТС ТПК г.Воронежа и ее подсистем для получения внешних и внутренних параметров подсистем гидросферы ТПК г.Воронежа.
  2. Мониторинг, обработка и анализ внешних и внутренних параметров подсистем гидросферы ТПК г.Воронежа должны проводиться с учетом шага по времени и выделением управляющих параметров.
  3. Применение метода группового учета аргументов для идентификации прогностических моделей природно-техногенных процессов подсистем гидросферы ТПК г.Воронежа, базирующегося на применении внешних критериев селекции, позволяющих получать качественные прогностические модели.
  4. Реализация основных положений методики идентификации прогностических моделей природно-техногенных процессов подсистем гидросферы ТПК г.Воронежа на основе модифицированного комбинаторного алгоритма, позволяющего в реальном режиме времени получать целевые функции на основе класса моделей (8). Реализация алгоритма управления качеством состояния гидросферы ТПК г.Воронежа, базирующегося на основе прогностических моделей и понятии оптимально-максимального использования ресурсов природной среды.
  5. Направленность методических решений и алгоритмических построений на оптимально-максимальное использование ресурсов природной среды с целью рациональной и эффективной эксплуатации природных месторождений.

Для решения поставленной задачи обеспечения жителей г.Воронежа качественной питьевой водой на основе методологии ситуационного управления качеством состояния гидросферы ТПК г.Воронежа были выработаны оптимизационные схемы эксплуатации, модернизации и расширения ВПВ № 3, 4, 8 и 11 г.Воронежа. Рассмотрим предложенные решения применительно к ПТС ВПВ №11.

Результаты проведенных исследований по изучению геоэкологических особенностей эксплуатации Воронежского водохранилища и процессов массопереноса загрязняющих компонентов в подземных водах позволили определить мероприятия по оптимизации техногенной нагрузки на ПТС ВПВ №11.

 Методология ситуационного управления качеством состояния гидросферы ТПК-188

Рисунок 11 - Методология ситуационного управления качеством состояния гидросферы ТПК г.Воронежа

Наличие в охранной зоне ВПВ №11 автомобильного моста дороги первой категории с интенсивностью движения до 35200 авт./сут и особенности установившейся конвективной циркуляции (граница тумана оценена высотой в 15 м)

потребовали для снижения загрязнения атмосферы и поверхностного стока с моста применить специальные конструкции (экраны) высотой 3 м и длиной ограждения на подходах к мостовому сооружению 18 м от начала и конца сооружения с отводом воды через водоотводные трубки в 2 ряда диаметром 60 мм в водоприемную сеть с использованием закрытых лотков для отвода воды от водоотводных трубок за пределы конструкций моста.

Исследования по идентификации моделей массопереноса загрязняющих компонентов подземных вод позволяют сделать вывод о наличии источника загрязнения непосредственно в зоне депрессионной воронки – погребенные пойменные отложения р. Воронеж. Отмечена связь водоотбора с миграцией ионов железа и марганца. При водоотборе в диапазоне 110-115 тыс.м3/сут концентрация ионов железа и марганца минимальна, а при увеличении водоотбора до 125 тыс.м3/сут отмечаются максимальные концентрации, причем с запаздыванием (-1). Эти особенности процесса массопереноса загрязняющих компонентов подземных вод, по-видимому, также можно объяснить тем, что их основной источник погребенные пойменные отложения р. Воронеж, а при увеличении водоотбора увеличение депрессионной воронки и привлечение загрязненных инфильтрационных подземных вод (за счет донных отложений) из зоны Воронежского водохранилища.

С учетом выявленных особенностей массопереноса ионов марганца в ПТС ВПВ №11 рекомендуется при расширении системы ВПВ создать открытые инфильтрационные сооружения (два бассейна шириной по дну 20 м, длиной 300 м и глубиной до вскрытия неоген-четвертичного водоносного комплекса (3 - 4 м)) для пополнения запасов грунтовых вод на расстоянии 150-200 м от уреза водохранилища с размещением 12 эксплуатационных скважин (рис.6). Реализация этого проекта обеспечит как качество питьевой воды (удаленность от водохранилища и погребенных пойменных отложений), так и значительное (до 36 тыс.м3 /сут) увеличение ее добычи. В качестве источника искусственного пополнения запасов подземных вод предлагается использовать поверхностные воды водохранилища, которые по качеству соответствуют СанПиН 2.1.4.559-96 "Питьевая вода", за исключением возможного отклонения по отдельным микробиологическим и паразитологическим показателям и органолептическим свойствам в жаркое время года. Предложенное техническое решение позволит не только увеличить производительность ВПВ №11 до проектной мощности: основной участок - 115 тыс.м3/сут; участок с инфильтрационными сооружениями – 36 тыс.м3/сут, обеспечив щадящие режимы эксплуатации, с возможностью маневрирования ресурсами водозабора (плановые эксплуатационные остановки для технического обслуживания без остановки всего ВПВ), что существенно снижает риски возникновения аварийных ситуаций в системе водоснабжения города, но и улучшить качество подаваемой потребителю воды. В экономическом плане стоимость реализации проекта расширения ВПВ №11 за счет инфильтрационных сооружений составит в десять раз меньшее значение, чем при сооружении островных участков водозабора, причем без учета стоимости самого намыва.

Разработанные оптимизационные схемы эксплуатации, модернизации и расширения ВПВ № 3, 4, 8 и 11 г.Воронежа обеспечили увеличение общего объема добычи воды на 50 тыс.м3/сут (табл. 2) при значительном улучшении качества питьевой воды.

Таблица 2 -Оптимальный водоотбор из ПТС ВПВ №3, 4, 8 и 11 (в тыс.м3/сут)

ВПВ № 3 (с островным участком) ВПВ № 4 (с островным участком) ВПВ №8 ВПВ Ю-Ч ВПВ № 11 (c инфильтрационными сооружениями) Всего
38 80 113 90 150 471

Таким образом, существенно упростится проблема водоснабжения в г. Воронеже качественной питьевой водой, а в перспективе, с вводом в эксплуатацию Южно-Чертовицкого островного участка, она будет полностью решена.

Основные выводы и результаты работы

  1. В результате проведенных исследований на базе развития теорий систем и самоорганизации разработаны основные методические подходы управления качеством гидросферы на базе рационального использования природных ресурсов для устойчивого развития территориально-производственных комплексов и обеспечения населения питьевой водой требуемого качества.
  1. Разработанная методология квантификации ПТС ТПК на базе системного анализа географических, геологических, гидрологических, гидрогеологических и геоэкологических характеристик ПТС ТПК, может являться основой для ситуационного управления качеством состояния гидросферы. Выделен граф ПТС гидросферы ТПК г.Воронежа. Установлено, что процесс дискретизации систем должен исходить из двух фундаментальных положений:
  • изменение шага дискретизации системы должно повышать и улучшать наши знания о природном континууме;
  • иерархические уровни системы должны относиться к тому же классу эквивалентности, что и сама система.
  1. На основании обобщения и систематизации данных геоэкологического мониторинга за уровнем подземных вод, химическим составом поверхностных вод Воронежского водохранилища и подземных вод в наблюдательных и эксплуатационных скважинах ВПВ г. Воронежа, атмосферного загрязнения, температурой воздуха, количеством осадков и водоотбором подземных вод за период 1998-2008 гг. Предложен критерий значимости результатов для устранения многозначности прогнозов развития нарушенных природных процессов.
  2. Разработанные статистические модели распределения температуры поверхностного слоя воды и окружающего воздуха, распределения абсолютной и относительной влажности, распределения скорости ветра над акваторией водохранилища и непосредственно над водной поверхностью отличаются возможностью прогноза образования тумана над акваторией Воронежского водохранилища. При относительной влажности воздуха 82% вероятность образования тумана составляет 90%. Граница тумана оценена высотой 15 м от уровня водной поверхности водохранилища.
  3. Рассчитанный седиментационный баланс в ПТС Воронежского водохранилища с определением объемов приноса взвешенных и влекомых наносов по реке Воронеж; наносов, поступающих с водосборной площади водохранилища; прихода вещества в результате обрушения берегов; выноса частиц через сооружения гидроузла и забора взвесей с водой водохранилища на хозяйственные нужды с выделением районов автохтонного и аллохтонных транспортировки взвесей позволил определить объем аккумуляции за год минеральных частиц, который составляет 201103 м3 или 293103 т наносов. Построена обобщенная литологическая схема донных отложений Воронежского водохранилища. Изучены природные и техногенные факторы формирования загрязняющих компонентов инфильтрационных вод и выделены три зоны Воронежского водохранилища различающиеся по гидрогеохимическим условиям.
  4. Разработанная на базе теории самоорганизации методика балансово-параметрического моделирования процесса геомиграции позволяет в условиях неопределенности влияющих факторов и инертности внешних воздействий природных процессов получать прогностические модели для эффективного управления процессом массопереноса загрязняющих компонентов подземных вод в ПТС ВПВ с заранее известной погрешностью прогноза.
  5. Созданный эффективный алгоритм и базирующийся на нем программный комплекс реализуют основные положения методики моделирования процесса геомиграции в ПТС ВПВ и отвечают требованиям эксплуатирующих организаций по оптимизации режима работы ВПВ.
  6. Полученные прогностические модели массопереноса ионов железа и марганца в ПТС ВПВ №3, 4, 8 и 11 г.Воронежа обеспечивают ситуационное управление соотношением количества и качества добываемой питьевой воды.
  7. Разработанная методология управления качеством состояния гидросферы ТПК г. Воронежа может быть основой концепции геоэкологической безопасности ПТС ТПК г. Воронежа, на базе которой оптимизирована техногенная нагрузка на ПТС ВПВ № 3, 4, 8 и 11 г. Воронежа, что позволило получить дополнительно более 50 тыс.м3/сут объемов питьевой воды. Экономический эффект от внедренных предложений первого этапа реализации программы развития водоснабжения г.Воронежа составил более 16 миллионов рублей.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Жуков, С.
    А. Прогнозирование экологического ущерба ресурсам водоёма при мерах по охране атмосферного воздуха в городской среде[Текст] / С.А. Жуков, А.И. Скрыпник, И.И. Полосин.// Экология и промышленность России № 7., 2005.
    С.38 42.
  2. Жуков, С.А. Оценка процессов массопереноса загрязняющих компонентов подземных вод на основе балансово-параметрических моделей [Текст] / С.А.Жуков // Естественные и технические науки, №2 (52), 2011.- С.323-326.
  3. Жуков, С.А. Проектирование развития систем водозаборов подземных вод с обеспечением качества питьевой воды [Текст] / С.А.Жуков, В.С.Стародубцев // Естественные и технические науки, №2 (52), 2011.- С.329-333.
  4. Жуков С.А. Информационные технологии проектирования водозаборов подземных вод с обеспечением качества питьевой воды [Текст] / В.С.Стародубцев, С.А.Жуков // Вестник Белгородского государственного технического университета им.В.Г.Шухова, №3, 2009.-С.146-149.
  5. Жуков С.А. Ситуационное управление природно-техническими системами [Текст] / С.А.Жуков // Вестник Белгородского государственного технического университета им.В.Г.Шухова, №3, 2009.-С.150-154.
  6. Жуков С.А. Оптимизация техногенной нагрузки на природно-технические системы инфильтрационных водозаборов подземных вод с учетом данных эксплуатации [Текст] / С.А.Жуков // Вестник Московского государственного строительного университета, №4, 2011.-С.445-449.
  7. Жуков С.А. Исследования атмосферных процессов по снижению рисков массопереноса загрязняющих компонентов в подземные воды инфильтрационных водозаборов [Текст] / В.С.Стародубцев, С.А.Жуков // Вестник Московского государственного строительного университета, №4, 2011.-С.450-453.
  8. Жуков С.А. Учет гидрогеологических условий при исследовании процессов массопереноса загрязняющих компонентов в подземных водах [Текст] / С.А.Жуков, В.С.Стародубцев, А.Д.Потапов // Вестник Московского государственного строительного университета, №5, 2011.-С.191-196.
  9. Жуков С.А. Особенности проектирования расширения инфильтрационных водозаборов подземных вод [Текст] / В.С.Стародубцев, С.А.Жуков // Глобальный научный потенциал, №8, 2011.-С.60-66.
  10. Жуков С.А. Использование данных режимных наблюдений за качеством воды [Текст] / С.А.Жуков // Глобальный научный потенциал, №8, 2011.-С.54-60.
  11. Жуков, С.А. О граничных условиях при расчёте рассеивания вредных веществ в атмосфере [Текст] /С.А.Жуков, И.И. Полосин, В.А. Крайников // Научный вестник № 2, Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, Воронеж, 2005. – С.127 – 131.
  12. Жуков, С.А. Загрязнение приземного и приводного слоя атмосферы выбросами вентиляционных источников [Текст] /С.А.Жуков, И.С. Суровцев, В.А. Крайников // Научный вестник № 3, Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, Воронеж, 2005. – С.121 – 125.
  13. Жуков, С.А. Квантификация природно-технических систем [Текст] / С.А. Жуков //Экономика. Предпринимательство. Окружающая среда (ЭПОС), №3(35), 2008.-С.95-100.
  14. Жуков, С.А. Моделирование процессов массопереноса загрязняющих компонентов подземных вод [Текст] / С.А.Жуков, В.С. Стародубцев // Экология и промышленность России, № 7., 2008. – С.24 – 27.
  15. Жуков, С.А. Некоторые аспекты методологии исследований эколого-геологических систем [Текст] / С.А.Жуков, И.И. Косинова, В.С. Стародубцев, Н.С. Яровая // Вестник Воронежского государственного университета, Серия: Геология, №1, 2008.-Воронеж: ВГУ.-С.141-147.
  16. Жуков, С.А. Математическая модель распространения в атмосферном воздухе вредных веществ от работающих двигателей автомобилей [Текст] / С.А.Жуков // Естественные и технические науки, №1 (39), 2009.- С.194-200.
  17. Жуков, С.А. Учет процессов осадконакопления при расширении инфильтрационных водозаборов подземных вод [Текст] / С.А.Жуков, В.С. Стародубцев // Естественные и технические науки, №1 (39), 2009.- С.200-209.
  18. Жуков, С.А. Идентификация антропогенного влияния на природные системы [Текст] / С.А.Жуков // Экология и промышленность России, № 5., 2009. – С.48 – 50.
  19. Жуков, С.А. Система управления качеством состояния гидросферы территориально-промышленного комплекса г.Воронежа [Текст] / С.А.Жуков //Естественные и технические науки, №2 (40), 2009.- С.186-189.
  20. Жуков, С.А. Основные положения концепции управления качеством состояния гидросферы территориально-промышленного комплекса г.Воронежа [Текст] / С.А.Жуков, В.С. Стародубцев // Естественные и технические науки, №2 (40), 2009.- С.189-192.
  21. Жуков, С.А. Идентификация влияния качественного состава поверхностных вод на формирование химического состава подземных вод [Текст] / С.А.Жуков, В.С.Стародубцев // Естественные и технические науки, №4 (42), 2009.- С.200-205.

Монографии

  1. Жуков, С.А. Экологическая безопасность внутригородских водоёмов (на примере Воронежского водохранилища). [Текст] / С.А.Жуков, И.И. Полосин, А.И. Скрыпник, В.А. Крайников.- Воронеж, Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, 2005. – 100 с.
  2. Жуков, С.А. Ситуационное управление качеством состояния гидросферы. [Текст] / С.А.Жуков, В.С. Стародубцев. - Воронеж, Воронежский государственный университет, 2009. – 135 с. – (Гидросфера городов).
  3. Жуков, С.А. Природно-технические системы. [Текст] / С.А.Жуков, В.С. Стародубцев. - Воронеж, Воронежский государственный университет, 2009. – 143 с. – (Гидросфера городов).

Статьи и материалы конференций



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 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.