Analysis of the modern mathematical means of assessment of the influence of storage sites of ash-slag waste heat power on the ecological state of the adjacent territories
A. Іatsyshyn, O. Popov, V. Artemchuk, V. Kovach, I. Kameneva
DOI: 10.5281/zenodo.3558966
Received: 16 September 2019
Accepted: 28 October 2019
Published: 29 November 2019
ABSTRACT
This work is devoted to the problem of the influence of storage sites of ash-slag waste of fuel and energy complex enterprises on the environment. The processes occurring in the ash dumps are described, namely: evaporation of water with formation in the territory of dry areas with dust particles of ash-slag waste under the action of wind and infiltration of water (illuminated or even partially untreated) and ingress of dissolved forms of water and slugs of ash and slugs beyond.
The peculiarities of the transfer of pollutants in the area of impact of ash dump are investigated. The processes and phenomena observed during the transfer of dissolved substances into the soil are identified. The components of the process of wind erosion and the mechanisms of influence on the particles located on the surface of the layer of the territory of the ash dump are described. The factors that determine the erosion of the ash dump as a site object are listed.
A mathematical model of migration of contaminants in soils is described, which consists of a system of differential equations in second-order partial derivatives with variable coefficients. An analytical solution of these equations with certain simplifications is given for the case of two-dimensional flow, where the aquifer can be considered horizontal, single-layer and homogeneous. A two-dimensional model of migration of soluble components is considered, which takes into account the relief gradient as the main cause of water movement in the surface layers of soil. A number of formulas are presented that allow estimating the emission of ash particles into the atmosphere beyond the sanitary zone of the ash dump, solids blown away from the ash dump surface, as well as the approximate width of the dust cloud.
The results obtained will be used in the development of software to determine the impact of the storage site of waste heat on the environment and the population of the surrounding areas.
Key words: ash-slag dump, ash-slag waste, migration model, environmental pollution.
REFERENCES
1. Яцишин А.В., Матвєєва І.В., Ковач В.О.,. Артемчук В.О, Каменева І.П. Особливості впливу золовідвалів підприємств теплоенергетики на навколишнє середовище // Проблеми надзвичайних ситуацій. 2018. № 2 (28). С. 57-68. doi: 10.5281/zenodo.2594489
2. Звіт. «Дослідження га гігієнічна оцінка виливу господарської діяльності Трипільської ТЕС, що входить до складу ПАТ «Центренерго», на забруднення навколишнього природного середовища та умови проживання населення територій Обухівського району Київської області. Київ. 2016. 38 с.
3. Левченко А.Є., Ігнатенко М.І., Хоботова Е.Б. Забруднення важкими металами ґрунтів поблизу теплових електростанцій. URL: http://en.iee.kpi.ua/files/2013/%D0%B3%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%853.pdf
4. М’якаєва Г.М. Моделювання техногенного впливу об’єктів теплоенергетики на гідросферу. Дис. кандидата технічних наук, Cумський державний університет. Суми. 2018.
5. Крижанівський Є.І., Кошлак Г.В. Екологічні проблеми енергетики // Нафтогазова енергетика. 2016. № 1(25). С. 80-90.
6. Zaporozhets, A.O., Redko, O.O., Babak, V.P., Eremenko, V.S., Mokiychuk, V.M. Method of indirect measurement of oxygen concentration in the air. Scientific Bulletin of National Mining University, 2018, №5, pp. 105-144. doi: 10.29202/nvngu/2018-5/14
7. Zaporozhets, A., Eremenko, V., Serhiienko, R., Ivanov, S. Methods and Hardware for Dianosing Thermal Power Equipment Based on Smart Grid Technology, Advances in Intelligent Systems and Computing III, 2019, Vol. 871, pp. 476-492. doi: 10.1007/978-3-030-01069-0_34
8. Яцишин А.В., Куцан Ю.Г., Артемчук В.О., Каменева І.П., Попов О.О., Ковач В.О. Принципи та методи управління екологічною безпекою на основі інтелектуального аналізу даних мережі моніторингу атмосферного повітря // Електронне моделювання. 2019. № 4(41). С. 85-101.
9. Артемчук В.О. та ін., Теоретичні та прикладні основи економічного, екологічного та технологічного функціонування об’єктів енергетики. Київ, Україна: ТОВ «Наш формат», 2017.
10. Попов О.О., Яцишин А.В., Ковач В.О., Артемчук В.А., Тарадуда Д.В., Собина В.А., Соколов Д.Л., Демент М.А., Яцишин Т.М., Матвєєва І.В. Аналіз можливих причин виникнення надзвичайних ситуацій на АЕС з метою мінімізації ризику їх виникнення. Ядерна та радіаційна безпека. 2019. 1(81). С. 75—80. doi: 10.32918/nrs.2019.1(81).13.
11. Стогній О.В., Каплін М.І., Білан Т.Р. Методи та засоби врахування факторів енергетичної безпеки в економіко-математичній моделі паливозабезпечення країни // Проблеми загальної енергетики. 2012. № 4. с. 38-45.
12. Попов О.О., Яцишин А.В., Ковач В.О., Артемчук В.А., Тарадуда Д.В., Собина В.А., Соколов Д.Л., Демент М.А., Яцишин Т.М. Концептуальні підходи створення інформаційно-аналітичної експертної системи для оцінки впливу АЕС на довкілля. Ядерна та радіаційна безпека. 2018. № 3(79). С. 56—65. doi:10.32918/nrs.2018.3(79).09.
13. Артемчук В.О. Математичні та комп'ютерні засоби для вирішення задачі розміщення пунктів спостережень мережі моніторингу стану атмосферного повітря. Дис. кандидата технічних наук. ІПМЕ ім. Г.Є. Пухова НАН України. Київ. 2011.
14. Шкіца Л.Є., Яцишин Т.М., Попов О.О. Математичне моделювання забруднення приземного шару атмосфери парами бурового розчину // Науковий вісник ІФНТУНГ. 2012. № 3(33).
15. Стогній О.В., Каплін М.І., Білан Т.Р. Економіко-математична модель імпортування вугілля в Україну // Проблеми загальної енергетики. 2012. № 1. С. 29-34.
16. Стогній О.В., Каплін М.І., Білан Т.Р. Особливості моделі виробничого типу системи паливозабезпечення для розрахунку перспективних обсягів заміщення видів палива в економіці країни // Проблеми загальної енергетики. 2012. № 3. С. 30-36.
17. Яцишин А.В., Попов О.О., Ковач В.О., Артемчук В.А. Методика навчання майбутніх фахівців у галузі екології методам і засобам екологічного моніторингу приземного шару атмосфери // Інформаційні технології і засоби навчання. 2018. № 4(66). C. 217–230.
18. Kovach V. Toxic Soil Contamination and Its Mitigation in Ukraine / V. Kovach, G. Lysychenko // Soil Science Working for a Living. – Cham: Springer, 2017. – P. 191–201. doi: 10.1007/978-3-319-45417-7_18
19. Комонов С.В., Комонова Е.Н. Ветровая эрозия и пылеподавление. Курс лекций. Красноярск: Изд. СФУ. 2008. 192 с.
20. Бойко Т.В., Абрамова А.О., Запорожець Ю.А. Математичне моделювання міграції забруднюючих речовин у ґрунтах // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. № 6(4). С. 14-16.
21. Фрид Ж. Загрязнение подземных вод. Москва, 1981. 304 с.
22. Шандиба О.Б., Варламов М.К., Мартиненко О.П. Борозенець Н.С. Екологічний моніторинг міграції хімічних речовин на забруднених територіях. Вісник СДАУ, серія «Механізація та автоматизація технологічних процесів». 2000. №5. С. 69−71.