Transcript Mieczysława Borysiewicza 1 - CivilArch

PROJEKT CIVILARCH
Ochrona ludzi i środowiska przed awaryjnymi uwolnieniami substancji chemicznych do rzek
Program komputerowy NOMOToT
do wyznaczania stężenia skażeń
w wodach powierzchniowych
Seminarium szkoleniowe Gorzów Wielkopolski, 16-17 marca 2010 r.
Mieczysław Borysiewicz
Grzegorz Siess
Wanda Kacprzyk
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Założenia:
 substancja chemiczna, która wskutek awaryjnego
uwolnienia przedostała się do wody, ma postać ciekłą
i jest dobrze w niej rozpuszczalna,
 przekrój rzeki jest stały i ma kształt prostokątny,
rozkład stężeń w całym przekroju cieku jest
jednakowy, a uwolnienie substancji ma charakter
długotrwały,
 stosunek szerokości do głębokości rzeki jest mniejszy
niż 100.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Przykład:
Wyznaczyć stężenie kwasu solnego, który w ilości 10 Mg
dostał się do rzeki w wyniku awarii instalacji
przemysłowej w odległości x=10 kilometrów od
powierzchniowego ujęcia wód i ocenić zagrożenie dla
ludności
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Dane wymagane do prowadzenia obliczeń:
 szacunkowa masa uwolnienia –M (Mg)
 średnia szerokość rzeki – W (m)
 średnia głębokość rzeki – d (m)
 średnia prędkość przepływu rzeki – V (m/s)
 odległość wzdłuż koryta rzeki – x (km).
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Krok 1. Nomogram 1
Wyznaczanie czasu osiągnięcia odległości 10 km za
pomocą równania:
x = 60·t·V (m)
Gdzie:
x – odległość km
V – średnia prędkość przepływu rzeki m/s
t – czas osiągnięcia odległości x
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Krok 2. Nomogram 2
Wyznaczanie promienia
hydraulicznego r (m)
za pomocą równania:
r
W *d
W  2d
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Krok 3. Nomogram 3
Wyznaczanie współczynnika dyspersji wzdłużnej E
za pomocą równania:
E = 225 · u* · r (m2/s)
u  3,113
*
n V
1
6
r
gdzie: u* - szybkość ścinania w m/s,
n – współczynnik szorstkości Manninga (0,030).
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Krok 4. Nomogram 4
Wyznaczanie pomocniczego współczynnika α
(m) za pomocą równania:
  240  E  t
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Krok 5. Nomogram 5
Wyznaczanie współczynnika pomocniczego Δ
(kg/m) za pomocą równania:

M

1000
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Krok 6. Nomogram 6
Wyznaczanie stężenia substancji w ppm w
odległości 10 km za pomocą równania:
C
 A
 A  w
10
6
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
TECHNIKA NOMOGRAMÓW
Krok 7. Wynik
Porównanie otrzymanego wyniku (13 ppm) z daną
(> 100-350 ppm) z tabeli ze stężeniami toksycznymi dla
organizmów wodnych wskazuje, że stężenie kwasu
solnego w odległości 10 km od miejsca uwolnienia nie
będzie szkodliwe.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Opis programu NOMOToT
Prezentowany program służy do przeprowadzania obliczeń
mających na celu określenie stopnia skażenia wód
powierzchniowych w danej odległości od miejsca
uwolnienia substancji z wykorzystaniem tzw. „metody
nomogramów”.
Program zawiera do wyboru trzy scenariusze/modele
uwzględniające różne sytuacje oraz wykorzystujące
różne parametry jako dane wejściowe.
Program ma charakter arkusza kalkulacyjnego.
Otrzymywane wyniki można wykorzystywać
bezpośrednio (poprzez skopiowanie ich z programu) lub
wygenerować szczegółowy raport dla różnych danych
wejściowych.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Wymagania systemowe
Aby zapewnić prawidłową pracę programu system
docelowy musi spełniać następujące
wymagania;
System operacyjny „Windows XP”® lub nowszy;
Zainstalowane w systemie biblioteki „.NET” w
wersji co najmniej 2.0 (opis instalacji poniżej);
Ze względu na rozmiar okienek programu
wymagana rozdzielczość ekranu to co najmniej
1024 x 768 pikseli.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Przed pierwszym
uruchomieniem…
Program dystrybuowany jest w postaci pliku
wykonywalnego (exe).
Plik wykonywalny jest jedynym elementem
składowym programu.
Aplikacja nie wymaga zatem instalacji a jedynie
skopiowanie pliku wykonywalnego do dowolnej
lokalizacji na lokalnym dysku twardym
komputera.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Przed pierwszym
uruchomieniem…
Ze względu, iż program tworzony był w nowoczesnym środowisku
programistycznym, wymaga on do prawidłowej pracy
zainstalowanych w systemie bibliotek „.NET” w wersji co najmniej
2.0.
W przypadku braku zainstalowanych bibliotek lub posiadania ich w
wersji starszej niż 2.0, użytkownik próbujący uruchomić program
dostanie komunikat o błędzie i będzie musiał wykonać ręczną
instalację bibliotek chcąc korzystać z aplikacji.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Przed pierwszym
uruchomieniem…
Brakujące biblioteki można pobrać z następującej
lokalizacji:
http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?
FamilyID=0856EACB-4362-4B0D-8EDDAAB15C5E04F5&displaylang=en
Należy pobrać plik o nazwie „dotnetfx.exe” i
uruchomić a instalator uzupełni brakujące w
systemie elementy.
Po skończonej instalacji można uruchomić
program obliczeniowy. Instalacja bibliotek
wymagana jest tylko raz na danym komputerze.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Główne okno programu
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Główne okno programu
Główne okno pozwala na wprowadzenie opisu dla
obliczanego przypadku i następnie na wybór
scenariusza dla którego chcemy przeprowadzać
obliczenia.
Wprowadzony opis będzie figurował w nagłówku
tworzonego raportu z obliczeń.
Wybranie przycisku „Zakończ” spowoduje wyjście
z programu.
Wszelkie dane wprowadzone w formularzach
podrzędnych ulegają wyczyszczeniu w
momencie zamknięcia programu.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Po wybraniu scenariusza otrzymujemy dostęp do arkusza
obliczeniowego. Poniżej znajduje się prezentacja dostępnych w
programie arkuszy:
Scenariusz 1: Oszacowanie transportu skażeń w rzekach.
Metoda obliczeniowa: metoda nomogramów.
Scenariusz 2: Rozprzestrzenianie się chemikaliów w wodach
stojących.
Metoda obliczeniowa: metoda nomogramów.
Scenariusz 3: Obliczenie czasu przepływu.
Metoda obliczeniowa: model przepływu.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Scenariusz 1: Oszacowanie transportu skażeń w rzekach.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Arkusz zawiera tabelę z wartościami stężenia toksycznego substancji
rozpuszczonych w wodzie rzecznej dla żyjących tam organizmów.
Po przeprowadzeniu obliczeń, pozycje w tabeli dla których wyznaczone
stężenie jest powyżej normy, zostają zaznaczone kolorem
czerwonym.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Scenariusz 2: Rozprzestrzenianie się chemikaliów w jeziorach
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Scenariusz 3:Obliczenie czasu przepływu.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Scenariusz 3:Obliczenie czasu przepływu.
Wykorzystując metodę obliczeniową opartą o model przepływu można
wykonywać obliczenia na różnych zestawach danych wejściowych.
Danymi jakie należy podać koniecznie są wartości: x, Mi, Rr oraz
zestawy parametrów dotyczących przepływu wody oraz powierzchni
spływu dla analizowanej rzeki. Zaznaczając opcję „Uwzględnij w
obliczeniach” przy parametrze S uzyskamy także możliwość
podania nachylenia koryta rzeki.
W polu dotyczącym przepływu należy podać parametry Q oraz Qa
będące średnim rocznym oraz średnim aktualnym przepływem na
całym badanym odcinku. W przypadku braku takich danych można
je zastąpić parametrami Qp oraz Qpa będącymi analogicznymi
wartościami mierzonymi w jednym punkcie na rzece (np. na stacji
wodowskazowej). W przypadku podania wartości mierzonych w
jednym punkcie rzeki należy także podać powierzchnię spływu dla
miejsca pomiaru Qp oraz Qpa (parametr Dp).
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Scenariusz 3:Obliczenie czasu przepływu.
W polu dotyczącym powierzchni spływu można podać
dokładne wartości dla miejsca uwolnienia i miejsca
pomiaru stężenia lub zastąpić je średnią powierzchnią
spływu dla całego badanego odcinka.
Zarówno w przypadku parametrów związanych z
przepływem wody jak i powierzchnią spływu, do wyboru
właściwego zestawu danych służą przyciski
umieszczone nad polami tekstowymi. Pola, których
zawartość nie jest brana pod uwagę przy obliczeniach są
nieaktywne (wygaszone).
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Wspólne właściwości arkuszy obliczeniowych
Każde z przedstawionych okien z arkuszami
obliczeniowymi podzielone jest na następujące
strefy:
• „Dane wejściowe” – jest to obszar zawierający pola
tekstowe (czarny kolor czcionki) przeznaczone na dane
wejściowe. Wszelkie wprowadzane dane muszą mieć
postać liczbową, natomiast do oddzielania części
dziesiętnej można użyć zarówno znaku przecinka jak i
kropki. W przypadku wprowadzenia błędnej wartości, nie
wprowadzenia wartości wcale bądź wpisania w dane
pole ciągu znaków nie będącego liczbą pole takie
zostaje podświetlone na czerwono a na dole arkusza
pokazuje się informacja jakie błędy zostały wykryte w
danych.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Wspólne właściwości arkuszy obliczeniowych
„Wartości pośrednie” oraz „Wynik obliczeń” – to obszary
zawierające pola tekstowe (niebieski kolor czcionki) w
których prezentowane są wyniki obliczeń. Pola te
działają w trybie „tylko do odczytu” (nie można zmienić
ich wartości ręcznie ale można za to zaznaczyć i
skopiować znajdujący się w nich tekst). Każde pole
wynikowe zaopatrzone jest w niewielki przycisk
znajdujący się po prawej jego stronie. Przycisk ten służy
do natychmiastowego skopiowania wartości
wyświetlanej w danym polu do schowka (bez
konieczności zaznaczania tekstu czy ręcznego
kopiowania z poziomu menu).
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Wspólne właściwości arkuszy obliczeniowych
W prawym dolnym rogu każdego z arkuszy znajdują się
następujące przyciski kontrolne:
 „Wyjdź”
 „Oblicz”
 „Kopiuj dane do schowka”
 „Dodaj dane do raportu”
 „Pokaż okno z raportem”
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Wspólne właściwości arkuszy obliczeniowych
 Aby ułatwić pracę z otrzymanymi wynikami, program nie
oblicza automatycznie nowych wartości w przypadku
zmiany parametrów wejściowych. Obliczenie nowych
wartości musi być zatem wyzwolone ręcznie. Ułatwia to
obserwację jak zmieniają się wartości wyjściowe w
przypadku zmiany więcej jak jednego z parametrów
wejściowych.
 Każdorazowe wyzwolenie obliczeń (zarówno poprzez
przycisk „Oblicz” jak i klawiszem „Enter” w dowolnym
polu z danymi wejściowymi) powoduje obliczenie na
nowo wszystkich parametrów z danego arkusza
niezależnie od tego ile danych wejściowych zostało
zmienionych.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Wspólne właściwości arkuszy obliczeniowych
 Program zawiera także podstawową wbudowaną pomoc.
Po zatrzymaniu na krótką chwilę kursora myszy nad
danym obiektem na formularzu zostaje wyświetlona
pomoc dotycząca tego elementu wraz z niezbędnymi
informacjami dotyczącymi np. wprowadzanych wartości,
bądź interpretacji otrzymywanych wyników.
 Wszelkie wartości umieszczane w schowku za pomocą
dostępnych w programie przycisków (wartości z
poszczególnych pól tekstowych jak i z całego arkusza)
mogą być bezpośrednio wykorzystywane poprzez
polecenie „wklej” w wielu aplikacjach (np. edytorze
tekstu bądź innych arkuszach obliczeniowych).
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Okno raportu obliczeń
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Okno raportu obliczeń
 Program umożliwia tworzenie szczegółowego raportu z postępów
obliczeń. W momencie wyboru okna z danym scenariuszem,
tworzony jest pusty szablon raportu zawierający datę, opis
(wprowadzany przez użytkownika w głównym oknie aplikacji),
nazwę scenariusza wykorzystywanego do obliczeń a także nazwę
metody wykorzystywanej do obliczeń.
 Podczas korzystania z danego arkusza obliczeniowego użytkownik
po weryfikacji otrzymanych wyników może dodać je na koniec
raportu poprzez przycisk „Dodaj dane do raportu” dostępny w
prawym dolnym rogu każdego z trzech arkuszy. Wybranie tego
przycisku spowoduje dopisanie na końcu raportu kolejnego numeru
obliczeń, oraz listingu wprowadzonych danych i otrzymanych
wyników. W każdym momencie można też wyświetlić okno raportu z
poziomu arkusza obliczeniowego.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Formularze z arkuszami
obliczeniowymi
Okno raportu obliczeń
Okno z raportem umożliwia podgląd oraz edycję
generowanego raportu. Za pomocą dostępnych na dole
okna przycisków użytkownik ma możliwość:
 wyczyszczenia raportu (pozostawiając jedynie nagłówek z datą
oraz opisem) – przycisk „Wyczyść raport”;
 zapisania raportu w postaci pliku tekstowego na dysk – przycisk
„Zapisz raport”;
 skopiowania całej zawartości okna z raportem do schowka –
przycisk „Kopiuj raport do schowka”;
 lub też powrotu do arkusza obliczeniowego celem dodania
kolejnych wyników obliczeń lub wyboru innego scenariusza.
Długość raportu ograniczona jest do 30000 znaków co
odpowiada ponad 80 obliczeniom.
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności
Dziękuje Państwu za uwagę
Instytut Ochrony Środowiska
Komisja Europejska Dyrekcja Generalna ds. Środowiska Instrument Finansowy Ochrony Ludności