Аналіз сучасних математичних засобів оцінки впливу місць зберігання золошлакових відходів теплоенергетики на екологічний стан прилеглих територій

А. В. Яцишин, О. О. Попов, В. О. Артемчук, В. О. Ковач, І. П. Каменева

DOI: 10.5281/zenodo.3558966

Отримано: 16 вересня 2019

Прийнято: 28 жовтня 2019

Опубліковано: 29 листопада 2019

АНОТАЦІЯ

Дана робота присвячена проблемі впливу місць зберігання золошлакових відходів підприємств паливно-енергетичного комплексу на навколишнє природне середовище. Описано процеси, які протікають в золошлаковідвалах, а саме: випаровування води з формуванням на території сухих ділянок із пиловими частинками золошлакових відходів під дією вітру та інфільтрація води (освітленої або навіть частково неочищеної) і попадання розчинених форм токсичних компонентів золошлаків в ґрунтові води і водойми, що знаходяться за їх межами.

Досліджено особливості перенесення забруднюючих речовин у зоні впливу золошлаковідвалу. Визначено процеси та явища, які спостерігаються під час перенесення розчинених речовин у ґрунті. Описано складові процесу вітрової ерозії та механізми впливу на частинки, що знаходяться на поверхні шару території золошлаковідвалу. Перераховано фактори, що визначають еродованість золошлаковідвалу як площадкового об’єкту.

Описано математичну модель міграції забруднюючих речовин у ґрунтах, яка складається з системи диференціальних рівнянь у частинних похідних другого порядку зі змінними коефіцієнтами. Наведено аналітичний розв’язок цих рівнянь при певних спрощеннях для випадку двовимірного потоку, коли водоносний горизонт можна вважати горизонтальним, одношаровим і однорідним. Розглянуто двовимірну модель міграції розчинних компонентів, що враховує градієнт рельєфу як основну причину руху води в поверхневих шарах ґрунту. Наведено ряд формул, що дозволяють оцінити викиди золових частинок в атмосферу за межі санітарно-захисної зони золошлаковідвалу, твердих частинок, що здуваються з поверхні золошлаковідвалу, а також орієнтовну ширину пилової хмари.

Отримані результати будуть використані при розробці програмних засобів для визначення впливу місця зберігання відходів теплоенергетики на довкілля та населення прилеглих територій.

Ключові слова: золошлаковідвал, золошлакові відходи, модель міграції, забруднення довкілля.

ЛІТЕРАТУРА

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.