Программы для экологов-проектировщиков: почему расчёты похожи на лабораторные работы?

Сегодня мы расскажем, как экологи-проектировщики проводят свои расчёты. Наш главный инженер проектов, Дмитрий Денисов, объяснил нам основы.

В современном мире мы не можем представить жизнь без электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Даже простой калькулятор значительно ускоряет выполнение расчетов и помогает минимизировать ошибки, связанные с человеческим фактором. Однако даже для использования калькулятора необходимы базовые знания математики, тем временем как для программирования требуются глубокие знания математической логики, теории вероятности и других областей.

Иногда даже кажется, что программирование – это отдельная вселенная. Нажимая на иконку любого приложения, будь то на компьютере или смартфоне, мы запускаем каскад математических операций. То, что для нас выглядит как несколько иконок и анимация загрузки, для процессора представляет собой набор «1» и «0», которые он с невероятной скоростью складывает, делит, извлекает корни и т.д.

Если представить себе мысленный эксперимент «Вернувшись на 100 лет назад, как бы вы могли рассказать о компьютерах, чтобы организовать их производство?», то мир компьютерных технологий показался бы «магией». Несмотря на курс высшей математики и несколько лекций о литографии в микроэлектронике (это такие фотохимические процессы, создающиеся на поверхности материалов), я едва ли смог бы приблизить эпоху ЭВМ хоть на пару лет.

Но вернемся к нашей теме, а именно к ЭВМ, которые используют в своей работе экологи-проектировщики.

Есть несколько типов программ, которые используют экологи-проектировщики. Сегодня рассмотрим три самых часто используемых, а именно:

Мы используем программы от двух разработчиков: «ЭКОцентр» и «Интеграл». У них есть свои плюсы и минусы, но методы расчётов всё-таки схожи.

Помните лабораторные работы по физике, где нужно было считать, например, период колебаний маятника? У вас были исходные данные и методические указания для расчётов. Представьте, что вы сделали программу, в которую вводите свои данные, и она всё считает за вас. Именно такие программы создают разработчики. Но чтобы правильно вводить данные, тоже нужно много знать и уметь.

Начнем с программ, которые рассчитывают выбросы загрязняющих веществ.

Например, у нас есть грузовик на дизельном топливе, который проезжает 100 метров один раз в сутки 200 дней в году. Это – наши исходные данные.Мы вводим их в программу, а она выбирает нужные коэффициенты и делает все расчёты. В итоге получаем таблицу с выбросами веществ в граммах в секунду и тоннах в год, выглядит она вот так:

А вот так выглядят расчётные формулы для этих данных:

Сначала формулы кажутся сложными, но со временем становится проще. Даже возникает вопрос: что сложнее – научиться считать вручную или сделать программу, которая это делает автоматически?

Иногда для некоторых методик нет автоматизированных программ, и приходится считать вручную, как в лабораторных работах по физике. Например, выбросы от нефтеловушек или испарения при замене хладагента в холодильных установках.

Второй тип программ помогает нам рассчитать концентрации веществ (ПДК) и шумов (в децибелах) в нужных точках и представить результат в виде таблиц и карт.

Для понимания результатов расчёта, можете представить тетрадный лист в клеточку.

Например, в середине листа у вас Источник выбросов и/или источник шума. А в каждом углу клетки значение концентрации загрязняющего вещества (ПДК), или шумового давления в дБ.

Допустим вы находите все углы со значением 0,5 ПДК и соединяете линией. Тем самым у вас появляется ареал вокруг вашего источника, где наглядно можно увидеть, что ближе к источнику значения выше 0,5 ПДК, а дальше от источника ниже. ПДК на самом деле могут с расстояниям в некоторых случаях наоборот увеличиваться, или чередоваться. Всё это зависит от множества исходных данных.

Для загрязняющих веществ и шума результаты расчётов представляются схоже, но исходные данные и принципы расчётов у них разнятся.

Конечный результат этих расчётов можно представить двумя способами:

Программа для расчета распространения шума

Для расчётов рассеивания невозможно привести все формулы и их значения лишь в ознакомительных целях, так как их слишком много (привет, высшая математика!). В этом процессе используется огромное количество параметров, таких как роза ветров, застройка вокруг источников, коэффициент рельефа местности, температура воздуха и другие, которые влияют на конечный результат.

В общем виде рассеивание загрязняющих веществ и шума можно представить, как на рисунке ниже:

Все упомянутые программы помогают быстрее и точнее выполнять работу, уменьшая вероятность ошибок. Но всё равно нужно хорошо понимать, как они работают и какие данные нужно вводить. Часто паспортные данные оборудования (например, вентиляционных систем) указаны в других единицах, и нужно уметь их переводить.

Разработчики программ тем временем постоянно улучшают свои продукты и учитывают изменения в законодательстве и методиках. Мы тоже иногда находим ошибки в программах и помогаем разработчикам их исправлять.

Вот такой краткое ознакомление с информацией, с которой работают экологи-проектировщики.

Надеемся, что теперь вам стало понятнее, как именно они работают с расчётными программами и что их расчеты – это большая лабораторная работа.