Способ оперативного получения информации о распространении облака с загрязняющими веществами при вредных выбросах в атмосферу

Способ оперативного получения информации о распространении облака с загрязняющими веществами при вредных выбросах в атмосферу

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области экологии и метеорологии, в частности к дистанционным методам экологического мониторинга, и может найти применение в системах централизованного управления эвакуацией людей при техногенных катастрофах, сопровождаемых вредными выбросами в атмосферу отравляющих веществ, концентрация которых может угрожать здоровью и жизни человека при его нахождении в зараженной этими веществами местности.

Активная деятельность человека, направленная на ускоренное развитие технического прогресса, в последнее время все чаще стала приводить к возникновению ситуаций, связанных с ухудшением экологической обстановки в том или ином регионе. При этом могут возникать ситуации, когда пребывание человека в определенном районе становится не только вредным, но и опасным для его здоровья и даже представлять угрозу для жизни. В частности, такая обстановка может быть вызвана вредными выбросами в атмосферу при техногенных катастрофах отравляющих веществ, распространяющихся над землей и осаждающихся на ее поверхности.

Возникновение вышеназванных проблем привело к созданию различных способов и устройств направленных на контроль за выбросами отравляющих веществ в атмосферу с целью снижения риска для здоровья человека. Смотри, например, авторское свидетельство №1817859, а также патенты России №№2018156, 2047874, 2132606.

Наиболее близким к заявляемому является авторское свидетельство №1817859 (БИ №19, 1993 г.) "Способ контроля за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу". Согласно этому способу производят наблюдение наземными следящими контролирующими системами за контрольными параметрами источника выбросов, определяют момент выброса по превышению предельно допустимых значений контрольных параметров и производят измерение метеорологических характеристик облака загрязняющих веществ, вычисляют высоты распространения контролируемых параметров загрязняющих веществ и маркируют облако загрязняющих веществ. После этого вновь измеряют метеопараметры атмосферы и повторно маркируют облако загрязняющих веществ, причем с момента выброса осуществляют слежение за его перемещением и обрабатывают результаты измерений. При этом первое и повторное маркирование облака загрязняющих веществ производят группами уравновешенных шаров-зондов, каждая из которых содержит не менее трех шаров-зондов. Причем при первом маркировании группы шаров-зондов запускают на высоты распространения контролируемых загрязняющих веществ. Между первым и повторным маркированием запускают шар-зонд с положительной плавучестью и определяют направление ветра на разных высотах. При повторном маркировании группы шаров-зондов запускают в слои с отличающимися направлениями движения воздушных масс. Координаты и скорости перемещения шаров-зондов измеряют посредством системы определения координат, а при обработке результатов измерений учитывают координаты центра тяжести шаров-зондов и дисперсию входящих в группу шаров-зондов относительно центра тяжести данной группы.

Недостатком данного способа является то, что в нем контролируются и учитываются только условия переноса и рассеивания загрязняющих веществ, т.е. передвижение загрязненного облака и его параметры, но не учитываются условия подстилающей поверхности местности ожидаемого осаждения вредных веществ, что достаточно существенно для достоверного прогнозирования осаждения этих веществ (их концентрации в зонах жизнедеятельности человека) и их возможного негативного влияния на здоровье.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа и оперативное получение достоверной информации о распространении облака с отравляющими веществами, включающей не только движение слоев атмосферы, но и движение частиц в пограничных слоях от одного направления движения в другое, с учетом природных факторов местности их прогнозируемого осаждения - разнотипных подстилающих поверхностей и получение возможности оперативного определения оптимальных путей эвакуации людей из этой местности.

Указанная задача решается следующим образом. Проводят оперативный мониторинг состояния атмосферы в зоне аварии путем запуска метеозондов (шаров-зондов) в облако отравляющих веществ, измеряют метеорологические характеристики этого облака, вычисляют высоты распространения контролируемых параметров, осуществляют слежение за перемещением облака загрязняющих веществ путем определения направления ветра на разных высотах и измерения его скорости и передачу этих данных в компьютер, где определяется прогнозируемая зона осаждения отравляющих веществ. При этом шары-зонды запускают во всю зону выброса, а не только в облако загрязняющих веществ, и с их помощью послойно сканируют параметры атмосферы - направление и скорость ветра. А определенную с учетом этих данных прогнозируемую зону осаждения отравляющих веществ накладывают на карту подстилающей поверхности местности, составленную с учетом коэффициентов удержания загрязняющих веществ, анализируют эти данные, составляют карту распространения и концентрации загрязняющих веществ данной местности и передают ее на компьютер МЧС, где ее накладывают на дорожную карту, и с учетом возможностей транспортных коммуникаций на прилегающей к месту аварии территории по специальной программе определяют наиболее оперативный и безопасный путь эвакуации из зоны аварии, о чем оповещают население.

Техническим результатом является введение весьма существенного дополнительного фактора при аварии, а именно коэффициента удержания загрязняющих веществ подстилающей поверхностью, т.к. трава, кустарники, деревья - сухие или мокрые, водные поверхности, вспаханный грунт, асфальтовые покрытия, каменные строения и др. существенно отличаются своею поглощающей способностью удерживать загрязняющие вещества, а также учет возможностей транспортных артерий конкретной местности, что особо важно в случае аварии в зонах крупных населенных пунктов и городов.

Заявляемое изобретение иллюстрируется блок-схемой, приведенной на фиг.1, и картой распространения оседающих загрязняющих веществ после вредного выброса в атмосферу на конкретной местности (в одном из городов юга России), фиг.2.

1 - точка выброса загрязняющих веществ: предприятие, где произошла авария. 2 - область их распространения. 3 - автономная система запуска шаров-зондов. 4 - один из шаров-зондов с передатчиком его координат (долготы, ширины, высоты) 5, а 6 - приемник сигнала. 7 - спутниковая навигационная система. Приемник сигнала 6 соединен через конвертор 8 с компьютером 9. 10 - слои многослойной атмосферы, а 11 - поверхность земли с различными типами подстилающих поверхностей. 12 - система передачи данных о распространении загрязняющих веществ на компьютеры оперативного штаба МЧС 13.

В случае аварии, сопровождаемой выбросом загрязняющих веществ, дежурный сотрудник предприятия 1 активирует систему определения области распространения загрязняющих веществ 2. Автономная система запуска шаров-зондов 3 наполняет гелием шар-зонд 4 в автономном режиме, который снабжен передатчиком координат 5, определяющий эти координаты с помощью спутниковой навигационной системы 7. Сигнал от передатчика координат 5 поступает на приемник сигнала 6. Посредством конвертера передачи сигнала 8 данные о местонахождении шара-зонда в пространстве многослойной атмосферы, загрязненной отравляющими веществами 10, поступают в компьютер 9, где после обработки полученных данных специализированным программным обеспечением формируется картина направления и скорости ветра в каждом слое атмосферы. Число получаемых слоев определяется различием их параметров - направлением и скоростью ветра. Кроме этого, учитываются особенности движения частиц не только в самих слоях, но и в пограничных областях между ними.

Имея достоверную информацию о состоянии атмосферы после выброса отравляющих веществ и метеоусловиях (сухая погода, дождь, снег, град и др.) с помощью вышеуказанного специального программного обеспечения формируется геоориентированная схема распространения осаждения загрязняющих веществ из области 2 с учетом коэффициента их удержания подстилающей поверхностью.

В результате анализа этих данных получается прогнозируемая карта распределения осевших загрязняющих веществ на конкретной местности с учетом их концентрации.

Полученная информация передается с помощью системы передачи данных о распространении загрязняющих веществ 12 на компьютеры оперативного штаба МЧС 13, где с учетом известной степени влияния концентраций вредных веществ на человека, а также возможностей транспортный артерий, определяются оптимальные пути эвакуации людей из зараженной местности.

При достаточно большом количестве населения, которое необходимо эвакуировать, может встать проблема эвакуации сразу по нескольким возможным безопасным направлениям, среди которых имеются и наиболее предпочтительные, но с возможностью эвакуации лишь ограниченного количества людей за один рейс. Поэтому специализированное программное обеспечение, установленное на компьютере МЧС, решает задачу по установлению количества рейсов, которое необходимо совершить по каждому маршруту, чтобы завершить эвакуацию всего населения в короткий срок. О предпочтительных путях эвакуации оповещают население и организуют его мобилизацию.

На карте, фиг.2, приведена картина распространения загрязняющих веществ после выброса их из одной точки города. Частота линий на карте пропорциональна величине прогнозируемой концентрации загрязняющих веществ. Оси координат - это четыре направления - север, юг, восток и запад, центр которых в точке выброса. Из карты видно, что наименее опасная обстановка в зоне расположения парка и вокруг отдаленной от точки выброса части водоема, а наиболее опасная - в районе крупной автостоянки, в жилом районе и вокруг прилегающей к точке выброса части водоема. Наложением этой карты и карты транспортных коммуникаций определяются оптимальные пути эвакуации людей.

Таким образом, можно быстро и достоверно с учетом возможностей переноса частиц загрязняющих веществ в многослойной атмосфере получить не только картину распространения в ней загрязняющих веществ после их выброса в атмосферу, но и их осаждения на земной поверхности, а следовательно, спрогнозировать и оценить ситуацию и выявить наименее опасные для человека пути эвакуации из аварийной зоны.

Способ оперативного получения информации о распространении облака с загрязняющими веществами при вредных выбросах в атмосферу, включающий оперативный мониторинг состояния атмосферы в зоне аварии путем запуска метеозондов (шаров-зондов) в облако загрязняющих веществ, определение координат шаров-зондов с помощью спутниковой навигационной системы, измерение метеорологических характеристик облака загрязняющих веществ, вычисление высоты распространения контролируемых параметров, слежение за перемещением облака загрязняющих веществ путем определения направления ветра на разных высотах и измерения его скорости, передачу этих данных в компьютер, где определяется прогнозируемая зона осаждения загрязняющих веществ, отличающийся тем, что шары-зонды также запускают в зону выброса, с их помощью послойно сканируют параметры атмосферы - направление и скорость ветра, определенную с учетом этих данных прогнозируемую зону осаждения загрязняющих веществ накладывают на карту подстилающей поверхности местности, составленную с учетом коэффициентов удержания подстилающей поверхностью загрязняющих веществ, анализируют эти данные, составляют карту распространения и концентрации загрязняющих веществ.