Кандидат физико-математических наук Б. М. МИРКАРИМОВА...

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ВОЗДУХА

Г. АЛМАТЫ Г. АЛМАТЫ ПРИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СЦЕНАРИЯХ РАЗЛИЧНЫХ СЦЕНАРИЯХ РАЗВИТИЯ РАЗВИТИЯ ГОРОДСКОГО ГОРОДСКОГО АВТОТРАНСПОРТААВТОТРАНСПОРТА

Кандидат физико-математических наукКандидат физико-математических наукБ. М. МИРКАРИМОВАБ. М. МИРКАРИМОВА

Ведущий научный сотрудник Ведущий научный сотрудник Отдела Геоинформационного МоделированияОтдела Геоинформационного Моделирования

Республика КазахстанРеспублика КазахстанМинистерство Образования и НаукиМинистерство Образования и НаукиИнститут Космических ИсследованийИнститут Космических Исследований

Город Алматы – моделирование Город Алматы – моделирование загрязнения воздушного бассейназагрязнения воздушного бассейна

Построение информационного обеспечения модели переноса и рассеяния примеси в атмосфере города Алматы на базе ГИС.

Моделирование текущего состояния загрязнения атмосферы за счет транспортных потоков, используя данные по мониторингу интенсивности движения автотранспорта, выбросов автомобилей и концентрации примесей вдоль основных магистралей.

Моделирование и сравнительный анализ качества воздуха при различных сценариях развития автотранспорта в городе – соблюдение («оптимистичный прогноз») и несоблюдение («пессимистичный прогноз») европейских стандартов по выхлопным газам.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ:

Моделирование загрязнения атмосферы Моделирование загрязнения атмосферы города Алматыгорода Алматы

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

012345678

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t, hours

C, m

g/m

3

Measurements Model 1 Model 2

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24t, часы

H, м

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

t, hours

%

1,9 0,2 0,3 0,2 0,2 0,8 2,6 4,9 6,6 5,9 5,9 6,5 7,2 5,5 5,7 6,1 6,9 8,4 4,1 5,5 4,0 4,0 3,7 2,9 100%

570 62 77 53 64 232 760 1451 1957 1749 1754 1917 2122 1643 1682 1799 2036 2476 1219 1616 1190 1177 1083 861 29550

Hourly dynamics of mean CO concentration on 23.10.1986

Hourly dynamics of inversion base on 23.10.1986

Annual vehicle intensity for 1988

Real data

Почасовая динамика среднейпо территории концентрации СО

для 23.10.1986

Почасовая динамика нижней границы инверсионного слоя

для 23.10.1986

Почасовая динамика среднегодовой интенсивности движения

автотранспорта для 1988 года

Верификация математических моделейВерификация математических моделей

Статистическая модель среднесуточного загрязнения Статистическая модель среднесуточного загрязнения атмосферы города – атмосферы города – MoDAPMoDAP

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5

0200400600800

100012001400160018002000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

t, часы

H, м

4090

1016

159

40

0

200

400

600

800

1000

1200

6 12 18 21 24

05

1015202530354045

t, часы

%

6 24211812

Временной ход интенсивности движения автотранспорта

Временной ход базы инверсии

Информационное обеспечение модели Информационное обеспечение модели MoDAPMoDAP

Поля ветра для условий горно-долинной циркуляции

23.10.1986

Информационное обеспечение модели Информационное обеспечение модели MoDAPMoDAP

1

2

3

4

5

vvpvt ENFENFE )1(Модель CAR Int.

Геоинформационное моделирование выбросов автотранспортаГеоинформационное моделирование выбросов автотранспорта

Входная информация по выбросам

Сценарии расчета

Текущее состояние:

• Учитывались основные магистрали города;

• данные о средних скоростях на дорогах представлены НИИТ;

• эмиссионные факторы определены по реальным данным (НИИТ);

• трафик соответствует измерениям 2002 г.;

• выбросы промышленности определены по статистическим данным 2002 г.

Пессимистичный прогноз:

• Учитывались основные магистрали города;


• эмиссионные факторы рассчитаны по прогнозным оценкам;

• трафик соответствует увеличению парка легковых машин на 20% и уменьшению парка грузовых машин на 10%;

• выбросы промышленности не учитывались

Оптимистичный прогноз:

•Учитывались основные магистрали города;


• эмиссионные факторы соотвестствовали европейским стандартам EU Guidelines 2000 (Auto-Oil 2 programme)

• трафик соответствует увеличению парка легковых машин на 20% и уменьшению парка грузовых машин на 10%;

• выбросы промышленности не учитывались

Геоинформационное моделирование выбросов автотранспортаГеоинформационное моделирование выбросов автотранспортаПессимистичный прогнозПессимистичный прогноз

Геоинформационное моделирование выбросов автотранспортаГеоинформационное моделирование выбросов автотранспортаОптимистичный прогнозОптимистичный прогноз

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00

Расчет Расчет оксида углеродаоксида углерода CO CO

Сценарий 1Сценарий 1Текущее состояниеТекущее состояние

mах =

1,94 MPC

mах =

1,41 MPCmах =

0,9 MPC

mах =

1,67 MPC

mах =

2,79 MPC

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00

Среднесуточное Среднесуточное поле концентрации поле концентрации оксида углеродаоксида углерода CO CO


mах =

0,9 MPC

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00

Расчет Расчет оксидов азотаоксидов азота NOX NOX


mах =

3,6 MPC

mах =

6,67 MPC

mах =

8,57 MPC

mах =

4,53 MPC

mах =

3,66 MPC

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00

Среднесуточное Среднесуточное поле концентрации поле концентрации оксидов азотаоксидов азота NOX NOX


mах =

3,14 MPC

Среднесуточные Среднесуточные поля концентрации поля концентрации

загрязнителейзагрязнителей

Pb

PM HC CO

NOX C6H6 NO2


Суммарное поле загрязнения

mах =

0,9 MPCmах = 0,09 MPCmах =

0,3 MPC

mах =

6,28 MPC

mах =

3,14 MPCmах =

0,02 MPC

mах = 0,03 MPC

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00


Сценарий 1Сценарий 1Текущее состояниеТекущее состояниеПромышленностьПромышленность

mах =

0,09 MPC

mах =

0,06 MPC

mах =

0,07 MPC

mах =

0,05 MPC

mах =

0,03 MPC

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00



mах =

0,033 MPC

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00

Расчет Расчет сернистого ангидридасернистого ангидрида SO2 SO2


mах =

7,21 MPC

mах =

8,65 MPC mах =

10,6 MPC

mах =

7,95 MPC

mах =

6,09 MPC

Среднесуточное Среднесуточное поле концентрации поле концентрации

сернистого ангидридасернистого ангидрида SO2SO2


00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00

mах =

3,69 MPC

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00


Сценарий 2Сценарий 2Будущее состояниеБудущее состояние

Пессимистичный прогнозПессимистичный прогноз

mах =

1,23 MPC

mах =

2,52 MPC

mах =

3,66 MPC

mах =

2,22 MPC

mах =

1,69 MPC

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00




mах =

1,2 MPC

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00




mах =

4,55 MPC

mах =

8,45 MPC

mах =

10,9 MPC

mах =

5,76 MPC

mах =

4,63 MPC

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00




mах =

3,99 MPC

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00



Оптимистичный прогнозОптимистичный прогноз

mах =

0,26 MPC

mах =

0,44 MPC

mах =

0,64 MPC

mах =

0,39 MPC

mах =

0,34 MPC

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00




mах =

0,2 MPC

1

2

3

4

5

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00




mах =

1,08 MPC

mах =

1,94 MPC

mах =

2,47 MPC

mах =

1,31 MPC

mах =

1,08 MPC

00:00-06:00

06:00-12:00 18:00-21:00

12:00-18:00

21:00-00:00




mах =

0,9 MPC


Сценарий Сценарий 44Прошлое состояниеПрошлое состояние

АвтотранспортАвтотранспорт

mах =

0,29 MPC

Поля суммарной концентрации загрязняющих веществПоля суммарной концентрации загрязняющих веществСравнительный анализ Сравнительный анализ

Сценарий 1. Текущее состояние

mах = 10,7 MPC

Сценарий 2. Будущее состояниеПессимистичный прогноз

mах = 13,9 MPC

Сценарий 3. Будущее состояниеОптимистичный прогноз

mах = 4,2 MPC

C6H6

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nc

en

tra

tio

n (

MP

C)

HC

0

0,1

0,2

0,3

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

PM

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

NO2

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

Pb

0

5

10

15

20

25

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

CO

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

NOx

0

2

4

6

8

10

12

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

C6H6

0

0,003

0,006

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nc

en

tra

tio

n (

MP

C)

HC

0

0,004

0,008

0,012

0,016

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

PM

0

0,02

0,04

0,06

0,08

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

NO2

0

0,002

0,004

0,006

0,008

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

Pb

0

0,4

0,8

1,2

1,6

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

CO

0

0,1

0,2

0,3

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

NOx

0

0,2

0,4

0,6

0,8

00:00-06:00 06:00-12:00 12:00-18:00 18:00-21:00 21:00-00:00time

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

Average daily

0

2

4

6

8

C6H6 CO HC NO2 NOx Pb PMtime

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

Average daily

0

2

4

6

8

C6H6 CO HC NO2 NOx Pb PMtime

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

Summary average daily

0

2

4

6

8

10

12

14

sumtime

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

Summary average daily

0

2

4

6

8

10

12

14

sumtime

Co

nce

ntr

atio

n (

MP

C)

Гистограммы для анализа максимальной концентрации примесиГистограммы для анализа максимальной концентрации примеси

Гистограммы для анализа усредненной по территории Гистограммы для анализа усредненной по территории концентрации примесиконцентрации примеси

Сценарий 1 Сценарий 2 Сценарий 3

Сценарий 1 Сценарий 2 Сценарий 3

Кандидат физико-математических наук Б. М. МИРКАРИМОВА...

Documents