СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ АВТОТРАНСПОРТОМ Тарасова Е.В., Хальзев Н.В.
DOI: 10Л2737/15575
Аннотация. Рассматривается математическая модель, основанная на расчете выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) автотранспортом.
Ключевые слова: экология, база данных, математическая модель.
Основная задача исследований загрязнения атмосферного воздуха в
городе автотранспортом состоит в накоплении, систематизации и анализе информации о количественном характере взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания с целью получения следующих результатов: оценка качества изучаемых экосистем; выявление причин изменений биотических компонентов и адресная индикация источников и факторов негативного внешнего воздействия; прогноз устойчивости экосистем и допустимости изменений и нагрузок на среду в целом; оценка существующих резервов биосферы и тенденций в их исчерпании (накоплении).
Система зависит от функций, описывающих внутренние процессы подчиненных подсистем.
Из общей теории моделирования физических систем можно выделить следующие группы параметров с точки зрения их использования при построении модели загрязнения воздуха автотранспортом: входные параметры - V = (vi ,V2 ,...,Vk ), - значения которых могут быть измерены, но возможность воздействия на них отсутствует; параметры состояния X = (xi ,Х2 ,...,хп ) - множество внутренних параметров, которые являются результатом суммарного воздействия входных, управляющих и возмущающих факторов, а также взаимного влияния других внутрисистемных компонентов; выходные параметры Y = (yi ,уг . .,ут) - параметры состояния системы.
Зависимость между состоянием входа X и состоянием выхода Y можно описать:
На первом этапе исследований будем рассматривать однокритериальную задачу - зависимость загрязнения воздуха в результате выбросов выхлопных газов автотранспортом.
Методом хронометражных наблюдений производим замер фактической интенсивности автомобильного транспорта утром с 8.00-12.00, днем с 12.00- 16.00 и вечером с 16.00-20.00. Полученные значения заносим в таблицы (табл. 1).
Таблица 1
|
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
|
X |
13,72 |
14,2 |
14,32 |
13,2 |
12,9 |
12,5 |
12,3 |
110,09 |
12,4 |
со |
12,8 |
in |
Г-; |
13,8 |
13,9 |
'чГ |
CN 1П |
in 'чГ |
'ЧГ СО |
12,7 |
12,3 |
I
Количество классов к = 1 + 3.2-lg(ri) равно 5. Длина интервала h = (Хтах - хтт) равно 1,022. Максимальное значение (Хшах)= 15,2. Минимальное значение (%mm ) = 10,09.
Таблица 2
|
|№ класса |
Границы класса |
Середина класса (xi) |
Частоты <&) |
хг & |
xh Ш |
|
1 |
10,09-11,112 |
10,601 |
1 |
10,601 |
112,38 |
|
2 |
11,112-12,134 |
11,623 |
2 |
23,246 |
270,19 |
|
3 |
12,134-13,156 |
12,645 |
7 |
88,52 |
1119,27 |
|
4 |
13,156-14,178 |
13,667 |
6 |
82,00 |
1120,72 |
|
5 |
14,178-15,2 |
14,689 |
5 |
73,45 |
1078,83 |
|
Сумма |
21 |
277,817 |
3701,39 |
||
Выборочная дисперсия
где, ffid)Я - выборочная средняя [% = MQQ]
Среднеквадратичное отклонение
Коэффициент вариации, характеризующий изменчивость случайной величины
Средняя квадратичная ошибка математического ожидания
Показатель точности математического ожидания
Ошибка среднего квадратичного отклонения
Результаты расчета сведены в табл. 4.
Таблица 4
|
D00 |
с(х) |
V |
а (М) |
$ |
с (а (х)) |
|
1,224 |
1,112 |
8,4% |
0,05295 |
0,004 |
7,20658 |
Анализируя полученные значения можно сделать вывод о достоверности экспериментальных данных, поскольку:
Коэффициент вариации равен 8,4%, а экспериментальные данные считаются достоверными, если коэффициент вариации не превышает 10%.
Есть основания предположить, что случайная величина X распределена нормально, то выравнивание частоты находятся по формуле:
Результаты статистических расчетов сведены в таблице и на их основе построен график распределения случайной величины (рис. 2).
Близость теоретических и эмпирических частот говорит в пользу предположения о нормальном законе заданного распределения.
Рисунок 2 - Кривая нормального распределения
Данная математическая модель позволяет объективно оценить влияние автотранспорта на экологическое состояние окружающей среды.
Список литературы
- 1. Сапронов И.В. Прикладная математика [Текст]: лабораторный практикум. В 2 ч. Ч. 1/И.В. Сапронов, С.С. Веневитина, Е.О.Уточкина; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». - Воронеж, 2015. - 107 с.
- 2. Юдина Н.Ю. Информационные технологии [Текст] учебное пособие/ Н.Ю. Юдина; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». - Воронеж,2013. - 235 с.
- 3. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. [Текст]/ Ю.А. Израэль - М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с.
Халъзев Никита Валерьевич, студент 4 курса механического факультета Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, г. Воронеж, РФ
Тарасова Елена Вячеславовна, студентка магистратуры автомобильного факультета Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, г. Воронеж, РФ Научные руководители:
Юдина Надежда Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры вычислительной техники и информационных систем Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, г. Воронеж, РФ
Веневитина Светлана Семеновна, кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры математики Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, г. Воронеж, РФ
Кораблев Руслан Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры организации перевозок и безопасности движения Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, г. Воронеж, РФ
УДК 630.383
