Линейный источник , в отличие от точечного источника , источника области , или источника объема , является источником воздуха, шума, загрязнения воды или электромагнитного излучения , которое исходит от линейного (одномерной) геометрии. Наиболее известные линейные источники загрязнение проезжей часть воздуха , воздушный суд воздушных выбросы , проезжая часть шум , некоторые типы источников загрязнения воды , которые исходят в диапазоне речной степени , а не от дискретной точки, удлиненные легких трубки, некоторые модели дозы в медицинской физике и электромагнитной антенны . В то время как точечные источники изЗагрязнения изучались с конца девятнадцатого века, линейные источники не привлекали особого внимания ученых до конца 1960-х годов, когда начали появляться экологические нормы для шоссе и аэропортов . В то же время компьютеры с вычислительной мощностью, необходимой для обработки данных компьютерных моделей, необходимых для работы с этими одномерными источниками, стали более доступными.
Кроме того, в эту эпоху 1960-х годов впервые появились ученые-экологи, которые охватили дисциплины, необходимые для выполнения этих исследований. Например, метеорологи, химики и компьютерные специалисты в области загрязнения воздуха должны были построить сложные модели для моделирования рассеивания воздуха на проезжей части . До 1960-х годов эти специальности, как правило, работали в рамках своих дисциплин, но с появлением NEPA , Закона о чистом воздухе, Закона о контроле шума в Соединенных Штатах и других основополагающих законодательных актов началась эра междисциплинарной науки об окружающей среде.
Что касается линейных электромагнитных источников, то основные ранние успехи в компьютерном моделировании возникли в Советском Союзе и США, когда конец Второй мировой войны и Холодная война были частично обусловлены прогрессом в области радиоэлектронной борьбы , включая технологии активных антенных решеток.
Линейный источник загрязнения воздуха [ править ]
Уровни загрязнения воздуха вблизи основных автомагистралей и городских магистралей нарушают Национальные стандарты качества окружающего воздуха США, в которых живут или работают миллионы американцев. Даже внутренняя часть здания на самом деле не защищает жителей от неблагоприятного качества наружного воздуха, поскольку внешний воздух является притоком, и хорошо известно, что качество воздуха в помещении обычно хуже, чем снаружи.
Дорожную полосу, по которой проезжают автомобили, можно идеализировать линейным источником, выделяющим загрязнители воздуха. Эта математическая проблема была впервые решена в 1970 году совместными усилиями физиков , математиков и информатиков . [1] [2] Первоначальная теория предполагала установившиеся условия движения и метеорологию на идеально прямой дороге. В настоящее время модели эволюционировали для обработки изменчивой метеорологии, изменяющихся во времени транспортных операций и сложной геометрии дорожного полотна. Современные технологии позволяют проектировщикам автомобильных дорог и градостроителям анализировать альтернативные планы развития проезжей части и оценивать влияние на качество воздуха. Та же основная теория модели может быть применена к операциям в аэропорту, поскольку линейный источник представляет собой просто наклонную линию. В начале 1970-х годов эти модели ESL были преобразованы в модели зональных источников для учета конечной ширины проезжей части.
Источник линейного шума [ править ]
Шум от проезжей части является наиболее важным примером линейного источника шума, поскольку на него приходится около 80 процентов воздействия шума окружающей среды на людей во всем мире. В 1960-х годах, когда компьютерное моделирование этого явления было усовершенствовано, первые применения моделирования шума линейных источников стали систематическими. После принятия Закона о национальной экологической политике и Закона о борьбе с шумом [3] спрос на подробный анализ резко возрос, и лица, принимающие решения, начали обращаться к ученым-акустикам за ответами, касающимися планирования новых дорог и дизайна снижения шума . Интенсивность дорожного шума зависит от следующих переменных: транспортные операции (скорость, состав грузовиков , возраст транспортного средства).парк), тип покрытия проезжей части, типы шин, геометрия проезжей части, рельеф, микрометеорология и геометрия пространственных структур.
Из-за сложности переменных акустическая модель линейного источника должна быть компьютерной моделью, которая может анализировать уровни звука вблизи проезжей части. Первые значимые модели возникли в конце 1960-х - начале 1970-х годов. Двумя ведущими исследовательскими группами были BBN в Бостоне и ESL Inc. из Саннивейла, Калифорния. Обе эти группы разработали сложные математические модели, позволяющие изучать альтернативные конструкции проезжей части, транспортные операции и стратегии снижения шума в произвольных условиях. [4] Более поздние модификации модели получили широкое распространение среди государственных департаментов транспорта. и градостроители, но точность ранних моделей практически не изменилась за 40 лет.
Обычно акустические модели линейных источников отслеживают пучки звуковых лучей и вычисляют потери за счет распространения вместе с расхождением пучков лучей (или конвергенцией} от явлений преломления. Дифракция обычно устраняется путем установки вторичных излучателей в любых точках топографической или антропоморфной «резкости» (таких как шумовые барьеры или построение поверхностей. Метеорология может быть рассмотрена в статистической форме , позволяющей для фактических розы ветров и скорость ветров статистика (наряду с термоклиной данных).
Линия источника загрязнения воды [ править ]
Реже используются линейные источники в области рассеивания загрязнителей воды. Это явление обычно возникает, когда поверхностный сток вымывает загрязняющие вещества из верхних слоев почвы и переносит эти загрязнители в линейные водоприемники, такие как река. Основными методами управления земельными ресурсами, которые приводят к таким источникам загрязнения воды, являются лесозаготовки , применение пестицидов , профилирование строительства , подсечно-огневые работы и городские ливневые стоки.
Опять же, необходимы компьютерные модели, чтобы решить сложность такого протяженного линейного разряда в динамическую среду, такую как проточная вода. Возникающие в результате поверхностные стоки воды, несущие загрязнители, можно рассматривать как линейный источник, сбрасываемый в реку или ручей. Химический состав этого поверхностного стока может быть охарактеризован моделью поверхностного стока, такой как алгоритм осадков стока USGS [5], в то время как перенос в потоке может быть проанализирован с помощью динамической модели речного загрязнителя, такой как DSSAM .
Линейный источник излучения света [ править ]
При изучении освещения используются различные источники линейного характера, чаще всего люминесцентная лампа. В процессе проектирования внутреннего освещения важно рассчитать интенсивность света на рабочих местах или в других пользовательских зонах, а не только для обеспечения достаточного освещения. присутствует, но что более важно, чтобы избежать чрезмерного освещения и связанных с ним потерь энергии, а также неблагоприятных последствий для здоровья. Таким образом, ученые, занимающиеся расчетами светопропускания, используют компьютерные модели, распознающие линейные источники при использовании люминесцентных светильников. В типичной обстановке могут быть сотни источников света конечной длины, которые составляют световой поток в офисной среде. Связанное с этим понятие - ультрафиолет.трубки, используемые в фототерапии , где выходное излучение из трубки можно точно смоделировать, рассматривая трубку как линейный источник. [6] В более крупном масштабе освещенная проезжая часть может выступать в качестве линейного источника светового загрязнения .
См. Также [ править ]
- Терминология рассеивания загрязнения воздуха
- Источник площади (загрязнение)
- Моделирование атмосферной дисперсии
- Сточные воды
- Сообщество Fenceline
- Линейный массив
- Список моделей атмосферной дисперсии
- Фазированная антенная решетка
- Точечный источник (загрязнение)
- Шум проезжей части
- Поверхностный сток
- Объемный источник (загрязнение)
Ссылки [ править ]
- ^ Майкл Хоган, Теоретические основы атмосферной диффузии из линейного источника , ESL Inc., Лаборатория экологических систем, публикация IR-29, Саннивейл, Калифорния, 4 мая 1970 г.
- ^ Ричард Дж. Венти, Модели атмосферной диффузии для дорожных источников , ESL Inc., Лаборатория экологических систем, публикация ET-22, Саннивейл, Калифорния, 5 октября 1970 г.
- ^ Публичный закон № 92-574, 86 Стат. 1234 (1972) Закон о шумовом загрязнении и уменьшении загрязнения 1972 года , кодификация с поправками, внесенными в 42 USC 4901-4918 (1988).
- ^ Джон Шейдли, Акустический анализ проекта расширения магистрали Нью-Джерси между Раританом и Восточным Брансуиком , Болт Беранек и Ньюман, 1973
- ^ Алгоритм осаждения стока Геологической службы США. Архивировано 10 июня 2007 г. на Wayback Machine.
- ^ Дэвид Роберт Граймс , Крис Роббинс, Нил Джон О'Хара. Дозовое моделирование в ультрафиолетовой фототерапии , Медицинская физика, 37 (10) октябрь 2010 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Центр поддержки EPA для регулирующего атмосферного моделирования
- Модель шума строительства дороги Федерального управления шоссейных дорог США