Источник линии

Скоростная автомагистраль Север-Юг в Малайзии . Дорога может быть линейным источником загрязнения воздуха и шума и не обязательно должна быть прямой линией.

Линейный источник , в отличие от точечного источника , площадного источника или объемного источника , является источником воздуха, шума, загрязнения воды или электромагнитного излучения, исходящего из линейной (одномерной) геометрии. Наиболее известными линейными источниками являются загрязнение воздуха на дорогах , самолетов выбросы медицинской , шум на дорогах , некоторые типы источников загрязнения воды , которые исходят из диапазона протяженности реки, а не из отдельной точки, удлиненные световые трубки, некоторые модели дозы в физике и электромагнитные антенны . В то время как точечные источники загрязнения для изучались с конца девятнадцатого века, линейные источники не привлекали особого внимания ученых до конца 1960-х годов, когда начали появляться экологические нормы и аэропортов . автомагистралей В то же время стали более доступными компьютеры, обладающие вычислительной мощностью, необходимой для обработки данных компьютерных моделей, необходимых для решения этих одномерных источников.

Кроме того, в эпоху 1960-х годов впервые появились ученые-экологи , которые охватывали дисциплины, необходимые для проведения этих исследований. Например, метеорологи, химики и компьютерщики, работающие в области загрязнения воздуха, должны были построить сложные модели для моделирования рассеивания воздуха на дорогах . До 1960-х годов эти специальности, как правило, работали в рамках своих собственных дисциплин, но с появлением NEPA , Закона о чистом воздухе , Закона о контроле за шумом в Соединенных Штатах и других основополагающих законов началась эра междисциплинарной науки об окружающей среде.

Что касается линейных электромагнитных источников, основные первые достижения в компьютерном моделировании возникли в Советском Союзе и США, когда окончание Второй мировой войны и « холодной войны» были частично вызваны прогрессом в электронной войне , включая технологии активных антенных решеток.

Линейный источник загрязнения воздуха

Уровень загрязнения воздуха вблизи основных автомагистралей и городских магистралей нарушает национальные стандарты качества окружающего воздуха США, где живут или работают миллионы американцев. Даже внутренняя часть здания на самом деле не защищает жителей от неблагоприятного качества наружного воздуха, поскольку наружный воздух является приточным воздухом, а хорошо известно, что качество воздуха в помещении обычно хуже, чем наружный воздух.

Проезжую часть, по которой ездят автомобили, можно идеализировать с помощью линейного источника, выделяющего загрязнители воздуха. Эта математическая задача была впервые решена в 1970 году в результате сотрудничества физики , математики и информатики . ^[1]^[2] Первоначальная теория предполагала установившиеся условия движения и метеорологические условия на идеально прямой дороге. В настоящее время модели развиваются для учета переменных метеорологических условий, изменяющихся во времени транспортных операций и сложной геометрии дорожного полотна. Современные технологии позволяют проектировщикам автомагистралей и городским планировщикам анализировать альтернативные планы развития дорог и оценивать воздействие на качество воздуха. Та же базовая теория модели может быть применена к операциям в аэропортах, поскольку линейный источник представляет собой просто наклонную линию. В начале 1970-х годов эти модели ESL были уточнены до моделей площадных источников , чтобы учесть конечную ширину проезжей части.

Источник линейного шума

Магистраль Нью-Джерси была одним из первых линейных источников, проанализированных на предмет шума.

Дорожный шум 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 контроле за шумом, ^[3] Спрос на детальный анализ резко возрос, и лица, принимающие решения, начали обращаться к ученым-акустикам за ответами относительно планирования новых дорог и разработки средств снижения шума . Интенсивность дорожного шума определяется следующими переменными: режимами дорожного движения (скорость, состав грузовых автомобилей , возраст автопарка ), типом поверхности проезжей части, типами шин, геометрической формой проезжей части, рельефом местности, микрометеорологией и геометрией площадных сооружений.

Из-за сложности переменных акустическая модель линейного источника должна представлять собой компьютерную модель, которая может анализировать уровни звука вблизи дорог. 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 дорог, операции дорожного движения и стратегии снижения шума в произвольных условиях. ^[4] Более поздние изменения моделей получили широкое распространение среди департаментов транспорта штатов и городских планировщиков, но точность ранних моделей мало изменилась за 40 лет.

Обычно акустические модели с линейными источниками отслеживают пучки звуковых лучей и рассчитывают потери при распространении вместе с расхождением (или сближением) пучков лучей в результате явления преломления. Дифракция обычно решается путем установки вторичных излучателей в любых точках топографической или антропоморфической «резкости» (например, шумовых барьеров или зданий Поверхности можно рассматривать статистическим способом, учитывая фактическую статистику розы ветров и скорости ветра (наряду с термоклина данными ).

Источник линии загрязнения воды

Менее распространены применения линейных источников в области рассеивания загрязнителей воды. Это явление обычно возникает, когда поверхностный сток смывает загрязняющие вещества из верхних слоев почвы и переносит эти загрязнители в линейный водоприемник, например, в реку. Основными методами управления земельными ресурсами, которые приводят к таким источникам загрязнения воды, являются лесозаготовки , применение пестицидов , планировка строительства , подсечно-огневые работы и городской ливневой сток.

Опять же, необходимы компьютерные модели, чтобы учесть сложность такого протяженного линейного разряда в динамическую среду, такую как текущая вода. Образующиеся поверхностные стоки, несущие загрязняющие вещества, можно рассматривать как линейный источник сброса в реку или ручей. Химический состав этого поверхностного стока можно охарактеризовать с помощью модели поверхностного стока, такой как алгоритм осадков стока Геологической службы США: ^[5] в то время как речной перенос может быть проанализирован с помощью динамической модели речных загрязнителей, такой как DSSAM .

Линейный источник светового излучения

Распространенные люминесцентные осветительные лампы T8, используемые в офисах.

При изучении освещения различные источники имеют линейный характер, чаще всего это люминесцентные лампы . В процессе проектирования внутреннего освещения важно рассчитывать интенсивность света на рабочих местах или в других местах пользователя, а не только для обеспечения достаточного освещения. присутствует, но, что более важно, избегать чрезмерного освещения и сопутствующих ему потерь энергии, а также неблагоприятных последствий для здоровья. Таким образом, ученые, занимающиеся расчетами светопропускания, используют компьютерные модели, которые распознают линейные источники при использовании люминесцентных светильников. В типичной обстановке могут существовать сотни источников света конечной длины, которые составляют световой поток в офисной среде. Родственной концепцией являются ультрафиолетовые трубки, используемые в фототерапии , где выходное излучение трубки можно точно смоделировать, рассматривая трубку как линейный источник. ^[6] В более широком масштабе освещенная дорога может выступать в качестве линейного источника светового загрязнения .

См. также

Ссылки

^ Майкл Хоган, Теоретическая основа атмосферной диффузии от линейного источника , ESL Inc., Лаборатория экологических систем, Публикация IR-29, Саннивейл, Калифорния, 4 мая 1970 г.
^ Ричард Дж. Венти, Модели атмосферной диффузии для источников на дорогах , ESL Inc., Лаборатория экологических систем, Публикация ET-22, Саннивейл, Калифорния, 5 октября 1970 г.
^ Публичное право № 92-574, 86 Стат. 1234 (1972) Закон о шумовом загрязнении и борьбе с ним 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 осадков стока Геологической службы США. Архивировано 10 июня 2007 г. в Wayback Machine.
^ Дэвид Роберт Граймс , Крис Роббинс, Нил Джон О'Хара. Моделирование дозы в ультрафиолетовой фототерапии , Медицинская физика, 37(10) октября 2010 г.

Внешние ссылки

[1] Майкл Хоган, Теоретическая основа атмосферной диффузии от линейного источника , ESL Inc., Лаборатория экологических систем, Публикация IR-29, Саннивейл, Калифорния, 4 мая 1970 г.

[2] Ричард Дж. Венти, Модели атмосферной диффузии для источников на дорогах , ESL Inc., Лаборатория экологических систем, Публикация ET-22, Саннивейл, Калифорния, 5 октября 1970 г.

[3] Публичное право № 92-574, 86 Стат. 1234 (1972) Закон о шумовом загрязнении и борьбе с ним 1972 года , кодификация с поправками, внесенными в 42 USC 4901-4918 (1988).

[4] Джон Шейдли, Акустический анализ проекта расширения магистрали Нью-Джерси между Раританом и Восточным Брансуиком , Болт Беранек и Ньюман, 1973

[5] Алгоритм осадков стока Геологической службы США. Архивировано 10 июня 2007 г. в Wayback Machine.

[6] Дэвид Роберт Граймс , Крис Роббинс, Нил Джон О'Хара. Моделирование дозы в ультрафиолетовой фототерапии , Медицинская физика, 37(10) октября 2010 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]