Minimization of the Chemical Pollution Level at the Working Zones in Open Areas Using Screens
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
ENG: Purpose. The scientific work aims to develop a new method for assessing the level of chemical air pollution in working zones located in open areas near highways using screens of different heights. Methodology. The analytical method for calculating the airflow velocity field near protective screens is based on the mathematical apparatus of the theory of complex variable functions, which allows obtaining the value of the velocity potential and the flow function, to calculate the velocity value at any point of the plane with a screen of different height. The obtained velocity field is used to calculate the level of carbon monoxide concentration in the numerical solution of the two-dimensional mass transfer equation. Findings. The developed program of numerical calculation allows conducting computational experiments on the effectiveness of the use of protective screens, taking into account changes in their geometry and meteorological conditions. The developed method based on the obtained concentration field makes it possible to carry out an assessment of the risk of chronic intoxication for the employees of the take-out trade, who are within the zone of the emission source (highway) for a long time. Originality. The regularities of changes in the concentration of carbon monoxide are established depending on the distance to the emission source at a height of 2 m from the ground in the presence of a screen of a certain height and in its absence. A risk assessment of chronic carbon monoxide intoxication has been carried out for take-out trade workers near the highway. It is shown that the presence of the screen reduces the risk of chronic CO intoxication by 10% as compared to its absence. Increasing the screen height to 1.8 m reduces the risk of chronic intoxication by 6% relatively to the situation when the screen height is 1.2 m. Practical value. The developed numerical-analytical method for calculating the level of chemical pollution in working zones in open areas and the program «Screen» created on its basis allow us to carry out a prompt forecast of atmospheric air pollution level with carbon monoxide taking into account the effectiveness of the screens. Quantitative results are necessary at the planning stage of trading places near highways, during the architectural-planned reorganization of adjacent developments.
UKR: Мета. Наукова робота має на меті розробку нового методу оцінки рівня хімічного забруднення повітря в робочих зонах, розташованих на відкритій місцевості біля автомагістралей, у разі використання екранів різної висоти. Методика. Аналітичний метод розрахунку поля швидкості повітряного потоку біля захисних екранів ґрунтується на математичному апараті – теорії функцій комплексної змінної, яка дозволяє отримати значення потенціалу швидкості й функції потока, обчислити значення швидкості в будь-якій точці площини за наявності екрана різної висоти. Отримане поле швидкості використовують для розрахунку рівня концентрації оксиду вуглецю (CO) під час чисельного розв’язання двовимірного рівняння масопереносу. Результати. Запропонована програма чисельного розрахунку дозволяє проводити обчислювальні експерименти з ефективності застосування захисних екранів з урахуванням зміни їх геометрії і метеорологічних умов. Розроблений метод, на основі отриманого поля концентрації, дає можливість виконувати оцінку ризику хронічної інтоксикації для працівників виносної торгівлі, які тривалий час перебувають у зоні дії джерела емісії (автомагістралі). Наукова новизна. Установлено закономірності зміни концентрації оксиду вуглецю залежно від відстані до джерела емісії на висоті від поверхні землі 2 м за наявності екрана певної висоти і за його відсутності. Виконано оцінку ризику хронічної інтоксикації оксидом вуглецю для працівни-ків виносної торгівлі біля автомагістралі. Показано, що присутність екрана знижує ризик хронічної інтоксикації СО на 10 % порівняно з його відсутністю. Збільшення висоти екрана до 1,8 м призводить до зменшення ризику хронічної інтоксикації на 6 % відносно ситуації, коли висота екрана складає 1,2 м. Практична значимість. Розроблений чисельно-аналітичний метод розрахунку рівня хімічного забруднення в робочих зонах на відкритій місцевості та створена на його основі програма «Screen» дозволяють оператив-но виконувати прогноз рівня забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю з урахуванням ефективності дії екранів. Кількісні результати є необхідними на етапі планування місць торгівлі біля автомагістралей, під час архітектурно-планової реорганізації прилеглих забудов.
RUS: Цель. Научная работа своей целью имеет разработку нового метода оценки уровня химического загрязнения воздуха в рабочих зонах, расположенных на открытой местности возле автомагистралей, при использовании экранов разной высоты. Методика. Аналитический метод расчета поля скорости воздушного потока возле защитных экранов основывается на математическом аппарате – теории функций комплексного переменного, которая позволяет получить значение потенциала скорости и функции потока, вычислить значение скорости в любой точке плоскости при наличии экрана различной высоты. Полученное поле скорости используют для расчета уровня концентрации оксида углерода (CO) при численном решении двумерного уравнения массопереноса. Результаты. Предложенная программа численного расчета позволяет проводить вычислительные эксперименты по эффективности применения защитных экранов с учетом изменения их геометрии и метеорологических условий. Разработанный метод, на основе полученного поля концентрации, дает возможность выполнять оценку риска хронической интоксикации для работников выносной торговли, которые длительное время находятся в зоне действия источника эмиссии (автомагистрали). Научная новизна. Установлены закономерности изменения концентрации оксида углерода в зависимости от расстоянии до источника эмиссии на высоте от поверхности земли 2 м при наличии экрана определенной высоты и при его отсутствии. Выполнена оценка риска хронической интоксикации оксидом углерода для работников выносной торговли возле автомагистрали. Показано, что присутствие экрана снижает риск хронической интоксикации СО на 10 % по сравнению с его отсутствием. Увеличение высоты экрана до 1,8 м приводит к уменьшению риска хронической интоксикации на 6 % по отношению к ситуации, когда высота экрана составляет 1,2 м. Практическая значимость. Разработанный численно-аналитический метод расчета уровня химического загрязнения в рабочих зонах на открытой местности и созданная на его основе программа «Screen» позволяют оперативно выполнять прогноз уровня загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода с учетом эффективности действия экранов. Количественные результаты являются необходимыми на этапе планирования мест торговли возле автомагистралей, при архитектурно-плановой реорганизации прилегающих застроек.
UKR: Мета. Наукова робота має на меті розробку нового методу оцінки рівня хімічного забруднення повітря в робочих зонах, розташованих на відкритій місцевості біля автомагістралей, у разі використання екранів різної висоти. Методика. Аналітичний метод розрахунку поля швидкості повітряного потоку біля захисних екранів ґрунтується на математичному апараті – теорії функцій комплексної змінної, яка дозволяє отримати значення потенціалу швидкості й функції потока, обчислити значення швидкості в будь-якій точці площини за наявності екрана різної висоти. Отримане поле швидкості використовують для розрахунку рівня концентрації оксиду вуглецю (CO) під час чисельного розв’язання двовимірного рівняння масопереносу. Результати. Запропонована програма чисельного розрахунку дозволяє проводити обчислювальні експерименти з ефективності застосування захисних екранів з урахуванням зміни їх геометрії і метеорологічних умов. Розроблений метод, на основі отриманого поля концентрації, дає можливість виконувати оцінку ризику хронічної інтоксикації для працівників виносної торгівлі, які тривалий час перебувають у зоні дії джерела емісії (автомагістралі). Наукова новизна. Установлено закономірності зміни концентрації оксиду вуглецю залежно від відстані до джерела емісії на висоті від поверхні землі 2 м за наявності екрана певної висоти і за його відсутності. Виконано оцінку ризику хронічної інтоксикації оксидом вуглецю для працівни-ків виносної торгівлі біля автомагістралі. Показано, що присутність екрана знижує ризик хронічної інтоксикації СО на 10 % порівняно з його відсутністю. Збільшення висоти екрана до 1,8 м призводить до зменшення ризику хронічної інтоксикації на 6 % відносно ситуації, коли висота екрана складає 1,2 м. Практична значимість. Розроблений чисельно-аналітичний метод розрахунку рівня хімічного забруднення в робочих зонах на відкритій місцевості та створена на його основі програма «Screen» дозволяють оператив-но виконувати прогноз рівня забруднення атмосферного повітря оксидом вуглецю з урахуванням ефективності дії екранів. Кількісні результати є необхідними на етапі планування місць торгівлі біля автомагістралей, під час архітектурно-планової реорганізації прилеглих забудов.
RUS: Цель. Научная работа своей целью имеет разработку нового метода оценки уровня химического загрязнения воздуха в рабочих зонах, расположенных на открытой местности возле автомагистралей, при использовании экранов разной высоты. Методика. Аналитический метод расчета поля скорости воздушного потока возле защитных экранов основывается на математическом аппарате – теории функций комплексного переменного, которая позволяет получить значение потенциала скорости и функции потока, вычислить значение скорости в любой точке плоскости при наличии экрана различной высоты. Полученное поле скорости используют для расчета уровня концентрации оксида углерода (CO) при численном решении двумерного уравнения массопереноса. Результаты. Предложенная программа численного расчета позволяет проводить вычислительные эксперименты по эффективности применения защитных экранов с учетом изменения их геометрии и метеорологических условий. Разработанный метод, на основе полученного поля концентрации, дает возможность выполнять оценку риска хронической интоксикации для работников выносной торговли, которые длительное время находятся в зоне действия источника эмиссии (автомагистрали). Научная новизна. Установлены закономерности изменения концентрации оксида углерода в зависимости от расстоянии до источника эмиссии на высоте от поверхности земли 2 м при наличии экрана определенной высоты и при его отсутствии. Выполнена оценка риска хронической интоксикации оксидом углерода для работников выносной торговли возле автомагистрали. Показано, что присутствие экрана снижает риск хронической интоксикации СО на 10 % по сравнению с его отсутствием. Увеличение высоты экрана до 1,8 м приводит к уменьшению риска хронической интоксикации на 6 % по отношению к ситуации, когда высота экрана составляет 1,2 м. Практическая значимость. Разработанный численно-аналитический метод расчета уровня химического загрязнения в рабочих зонах на открытой местности и созданная на его основе программа «Screen» позволяют оперативно выполнять прогноз уровня загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода с учетом эффективности действия экранов. Количественные результаты являются необходимыми на этапе планирования мест торговли возле автомагистралей, при архитектурно-плановой реорганизации прилегающих застроек.
Description
M. Biliaiev: ORCID 0000-0002-1531-7882; T. Rusakova: ORCID 0000-0001-5526-3578; V. Shynkarenko: ORCID 0000-0001-8738-7225
Keywords
highway, complex potential, dispersion of impurities, functional area, risk of disease, автомагістраль, комплексний потенціал, розсіювання домішки, робоча зона, ризик захворювання, автомагистраль;, комплексный потенциал, рассеивание примеси, рабочая зона, риск заболевания, КГВ, КІТ
Citation
Biliaiev, M. M. Minimization of the Chemical Pollution Level at the Working Zones in Open Areas Using Screens / M. M. Biliaiev, T. I. Rusakova, V. I. Shynkarenko // Наука та прогрес транспорту. – 2019. – № 2 (80). – С. 17–26. – DOI: 10.15802/stp2019/164923.