10.14489/vkit.2019.03.pp.040-047

DOI: 10.14489/vkit.2019.03.pp.040-047

Цвиркун А. Д., Резчиков А. Ф., Кушелева Е. В., Кушникова Е. В.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ВЫБРОСОВ ХИМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ НА ОСНОВЕ АППАРАТА СИСТЕМНОЙ ДИНАМИКИ
(c. 40-47)

Аннотация. Разработана математическая модель для прогнозирования последствий выбросов химически опасных веществ в атмосферу на основе формального аппарата системной динамики. При построении модели в соответствии с ГОСТ Р 22.1.10–2002 выбраны основные прогнозируемые характеристики выбросов на химически опасных объектах. Построен граф причинно-следственных связей, существующих между моделируемыми характеристиками. Дано описание предложенной модели системой нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка. Проведены вычислительные эксперименты для определения моделируемых характеристик. Сравнение результатов, рассчитанных по модели, с реальными данными выброса хлора, произошедшего в городе Горький в 1966 г., подтверждает адекватность разработанной модели.

Ключевые слова: математическая модель; системная динамика; выбросы химически опасных веществ; аварии на химически опасных объектах; система дифференциальных уравнений.

Tsvirkun A. D., Rezchikov A. F., Kusheleva E. V., Kushnikova E. V.
MODELING THE CONSEQUENCES OF EMISSIONS OF CHEMICALLY DANGEROUS SUBSTANCES IN THE ATMOSPHERE BASED ON THE SYSTEM DYNAMICS APPARATUS
(pp. 40-47)

Abstract. A mathematical model has been developed for predicting the effects of emissions of chemically hazardous substances into the atmosphere based on equаtions system dynamics. When constructing the model on the basis of GOST R 22.1.10–2002, the main characteristics of emissions at chemically hazardous facilities were selected. The proposed model is described by a system of first-order nonlinear differential equations. Functional dependencies of the right parts of the system are presented. These dependencies are determined during the adaptation of the model to a specific process for the emission of chemicals and are built on the basis of statistical data. In the absence of statistical data, it is proposed to use the appropriate dependencies, determined on the basis of an analysis of the experience of specialists and the physical meaning of the problem being solved. A model example of the release of a chemically hazardous substance into the atmosphere is presented. The calculation of the simulated characteristics is made, the corresponding graphs are presented. Comparison of the results calculated from the model with the actual chlorine emission data, which occurred in Gorky city in 1966, confirms the adequacy of the proposed model. The results obtained by the model can be used in the development of information systems for forecasting the consequences of emissions of chemically hazardous substances for the operational dispatch personnel of the Ministry of Emergency Situations.

Keywords: Mathematical model; System dynamics; Emissions of chemically hazardous substances; Accidents at chemically hazardous objects; System of differential equations.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. Д. Цвиркун, А. Ф. Резчиков (Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН, Москва, Россия)
Е. В. Кушелева (Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского, Саратов, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Е. В. Кушникова (Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А., Саратов, Россия)

Eng

A. D. Tsvirkun, A. F. Rezchikov (V. A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia)
E. V. Kusheleva (Saratov State University, Saratov, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
E. V. Kushnikova (Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Saratov, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Кушникова Е. В. Постановка задачи минимизации ущерба от атмосферных выбросов промышленных предприятий // Компьютерные науки и информационные технологии: материалы Междунар. науч. конф., г. Саратов, 30 июня – 3 июля 2014 г. Саратов, 2014. С. 182 – 184.
2. Кушникова Е. В., Резчиков А. Ф. Комплекс прикладных программ для минимизации ущерба от атмосферных выбросов промышленных предприятий // Вестн. Саратовского гос. техн. ун-та. 2015. Т. 3, № 1(80). С. 148 – 153.
3. Модели и алгоритмы минимизации ущерба от атмосферных выбросов промышленных предприятий / Е. В. Кушникова и др. // Управление большими системами: сб. тр. 2015. Вып. 57. С. 158 – 190.
4. Кушникова Е. В., Резчиков А. Ф. Математическая модель для определения массового и валового выброса атмосферных поллютантов промышленного предприятия // Вестник АГТУ. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2015. № 4. С. 134 – 140.
5. Модели минимизации ущерба от атмосферных выбросов промышленных предприятий при неопределенности характеристик состояния окружающей среды / Е. В. Кушникова и др. // Экология промышленного производства. 2015. № 4 (92). С. 60 – 65.
6. Математическое моделирование определения степени загрязнения атмосферы при выбросах химических веществ / Е. В. Кушелева и др. // Вестник АГТУ. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2018. № 2. С. 17 – 25.
7. Модель для прогнозирования распространения атмосферных поллютантов при автотранспортных заторах / Е. В. Кушелева и др. // Системы управления и информационные технологии. 2018. № 2. С. 55 – 60.
8. ГОСТ Р 22.1.10–2002. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг химически опасных объектов. Общие требования [Электронный ресурс]. Введ. 2003-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2002. URL: http://internet-law.ru/gosts/gost/6399 (дата обращения: 10.07.2018).
9. Бродский Ю. И. Лекции по математическому и имитационному моделированию. М.–Берлин: Директ-Медиа, 2015. 240 с.
10. Хлорная авария в Горьком: портал медицинских лекций [Электронный ресурс]. URL: https://medlec.org/ lek4-32130.html (дата обращения: 17.08.2018).

Eng

1. Kushnikova E. V. (2014). Setting the task of minimizing damage from atmospheric emissions of industrial enterprises. Computer science and information technology: materials of the International Scientific Conference, pp. 182-184. Saratov. [in Russian language]
2. Kushnikova E. V., Rezchikov A. F. (2015). Complex of application programs for minimization of damage from atmospheric emissions of industrial enterprises. Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, Vol. 3, 80(1), pp. 148-153. [in Russian language]
3. Kushnikova E. V. et al. (2015). Models and algorithms to minimize damage from atmospheric emissions of industrial enterprises. Large system management: proceedings, Vol. 57, pp. 158-190. [in Russian language]
4. Kushnikova E. V., Rezchikov A. F. (2015). Mathematical model for determining the mass and gross emissions of atmospheric pollutants of an industrial enterprise. Vestnik AGTU. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika i informatika, (4), pp. 134-140. [in Russian language]
5. Kushnikova E. V. et al. (2015). Models minimize damage from atmospheric emissions of industrial enterprises with the uncertainty of the characteristics of the environment. Ekologiya promyshlennogo proizvodstva, 92(4), pp. 60-65. [in Russian language]
6. Kusheleva E. V. et al. (2018). Mathematical modeling of determining the degree of air pollution in the event of chemical emissions. Vestnik AGTU. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika i informatika, (2), pp. 17-25. [in Russian language]
7. Kusheleva E. V. et al. (2018). Model for predicting the spread of atmospheric pollutants during traffic jams. Sistemy upravleniya i informatsionnye tekhnologii, (2), pp. 55-60. [in Russian language]
8. Safety in emergency situations. Monitoring of chemically hazardous objects. General requirements. Ru Standard No. R 22.1.10–2002. Moscow: Izdatel'stvo standartov. Available at: http://internet-law.ru/ gosts/gost/6399 (Accessed: 10.07.2018). [in Russian language]
9. Brodskiy Yu. I. (2015). Lectures on mathematical and simulation modeling. Moscow–Berlin: Direkt-Media. [in Russian language]
10. Chlorine accident in Gorky: portal of medical lec-tures. Available at: https://medlec.org/ lek4-32130.html (Accessed: 17.08.2018). [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/vkit.2019.03.pp.040-047

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/vkit.2019.03.pp.040-047

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-vestnik-kompyuternyh-i-informatsionnyh-tehnologiy

Please specify the article DOI in the order comments.