Формирование сети физкультурно-спортивных сооружений с учетом атмосферной экологии Доктор физико-математических наук Б.Л. Воронов Физический институт Академии наук, Москва, Доктор педагогических наук Е.В. Кузьмичева Российская государственная академия физической культуры, Москва
    Формирование сети сооружений и территорий для физкультурно-оздоровительной и спортивной деятельности (ФОСД) населения требует учета стационарного состояния атмосферного воздуха, т.е. анализа уровня его постоянного загрязнения (не связанного с аварийными выбросами загрязняющих веществ). Недостаток средств для проведения регулярных анализов атмосферного воздуха в различных регионах страны затрудняет получение достоверной экспериментальной информации о его текущем состоянии [1]. В этой связи потребность в простой надежной методике расчета уровней загрязнения от стационарных промышленных источников весьма актуальна.
    Обычно в основе проводимых расчетов лежит теория переноса газовой или пылевой примеси в атмосфере, ограниченной земной поверхностью [2].
    Известны следующие основные механизмы переноса: крупномас штабные воздушные потоки (ветер), мелкомасштабное перемешивание (турбулентная диффузия), оседание под действием силы тяжести, поглощение в результате химических реакций (адсорбция на аэрозолях и т.д.). Характерные пространственные масштабы явлений, около 10 км, позволяют пренебречь поправками на кривизну Земли. Для газообразных загрязнений время оседания обычно многократно превышает время распространения из-за диффузии и ветра, по этой причине силу тяжести также можно не учитывать.
    Для конкретного расчета концентрации газового загрязнения в данном месте требуется: 1) наличие сведений об источниках загрязнения, их расположении и мощности; 2) выбор конкретной модели состояния атмосферы: сила ветра, коэффициенты диффузии и т.д.; 3) задание определенных граничных условий на поверхности Земли.
    Простейшая модель характеризуется следующими условиями:
    - cтационарный, постоянной мощности q (q - масса, выбрасывае мая в единицу времени) точечный источник на некоторой высоте h (обычно в пределах 100 м) от поверхности Земли,
    - стационарная однородная атмосфера без поглощения (т.е. постоянный по направлению ветер с постоянной скоростью V, постоянный изотропный коэффициент диффузии D);
    - плоская однородная изотропная поверхность Земли с условием полного отталкивания (т.е. перпендикулярные потоки вверх и вниз компенсируют друг друга).
    В реальности каждое из этих условий обычно не выполняется (например, направление и скорость ветра заведомо непостоянны), тем не менее время установления стационарного режима на расстоянии r от стационарного источника при ветре, дующем со скоростью V, можно грубо оценить как t = r/V. Для типичных расстояний r"10 км и типичных скоростей V"5 м/с получаем время установления t"0,5 ч. Отсюда следует, что при устойчивом ветре данного направления в течение суток и более стационарная и квазистационарная модели представляются достаточно оправданными. При этом возможны два типичных случая.
    1. "Круговая" роза ветров. Предполагается, что за исключением штилей, долю которых от полного времени наблюдения обозначим через Kшт (ее обычно указывают в процентах), ветер дует с постоянной по величине скоростью V, но его направление меняется, причем все направления представлены равноправно (вероятности любых направлений одинаковы). ............