Some aspects of the integrated approach to air quality management based on optimization techniques

• Autorzy: Holnicki P.

Warianty tytułu

PL

Wybrane aspekty zintegrowanego zarządzania jakością powietrza z wykorzystaniem technik optymalizacyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The quantitative evaluation of environmental impact of emission sources is an important step of integrated modeling and the air quality decision support. The problem is especially difficult in the case of a complex, multi-source emission field. The approach discussed in the paper is based on the forecasts of the Eulerian type models of air pollution transport. The aim is to get a quantitative assessment of the contribution of the selected sources, according to the specified, environmental objective function. The approach utilizes the optimal control technique for distributed parameter systems. The adjoint equation, related to the main transport equation of the forecasting model, is applied to calculate the sensitivity of the cost function to the emission intensity of the specified sources. An example implementation of a regional scale, multi-layer dynamic model of SO2 transport is discussed as the main forecasting tool. The test computations have been performed for a set of the major power plants in a selected industrial region of Poland.

PL

Jedną z istotnych funkcji zintegrowanego systemu oceny jakości powietrza atmosferycznego jest ilościowe oszacowanie wpływu poszczególnych źródeł emisji na zagrożenie środowiska. Problem ten jest szczególnie trudny w przypadku dużych aglomeracji miejsko-przemysłowych charakteryzujących się bardzo złożonym opisem pola emisji i dużą liczbą źródeł. W podejściu prezentowanym w pracy, jako podstawowe narzędzie prognostyczne wykorzystano eulerowski model rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń atmosferycznych w skali regionalnej. Wyniki prognoz modelu wykorzystano do oszacowania ilościowego udziału wybranych (dominujących) źródeł emisji w zagrożeniu środowiska. Udział ten jest określany z punktu widzenia przyjętego wskaźnika jakości powietrza atmosferycznego. Sformułowanie matematyczne ma postać zadania sterowania optymalnego dla systemu o parametrach rozłożonych (opisanego odpowiednim układem równań transportu zanieczyszczeń). Równanie sprzężone wykorzystano do oceny wrażliwości przyjętego wskaźnika jakości ze względu na wielkość emisji poszczególnych źródeł sterowanych. Podejście to wykorzystano do sformułowania i rozwiązania zadania sterowania emisją w czasie rzeczywistym. Przedstawiono przykładowe wyniki dotyczące implementacji zadania dla wybranego regionu przemysłowego.

Słowa kluczowe

EN

air pollution; mathematical modeling; decision support; emission control

PL

jakość powietrza; zanieczyszczenia powietrza; modelowanie matematyczne; wspomaganie procesów decyzyjnych; kontrola emisji

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 36, no. 1
• Strony: 145--159
• Opis fizyczny: bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Holnicki P.

• Systems Research Institute of the Polish Academy of Sciences ul. Newelska 6, 01-447 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Carlson D.A., A. Haurie, J.-P. Vial, D.S. Zachary: Large-scale convex optimization methods for air quality policy assessment, Automatica, 40, 385-395 (2004).
• [2] Chang M.E.: New Directions: Sustainability in strategic air quality planning, Atmospheric Environment, 34, 2495-2496 (2000).
• [3] Ciechanowicz W., P. Holnicki, A. Kałuszko, A. Partyka, Z. Uhrynowski, A. Żochowski: Energy and environment - problems of sustainable development, Control and Cybernetics, 25, 1261-1271 (1996).
• [4] Cofała J., M. Amman, F. Gyarfas, W. Schöpp, J.C. Bourdi, L. Hordijk, C. Kroeze, Junfeng Li, Lin Dai, T.S. Panwar, S. Gupta: Cost-effective control of SO2 emissions in Asia, Journal of Environmental Management, 72, 149-161 (2004).
• [5] Cofała J., M. Amman, W. Asman, I. Bertok, C. Heyes, Z. Klimont, W. Schöpp, F. Wagner: Integrated Assessment of Air Pollution and Greenhouse Gasses Mitigation in Europe, [in:] Enviroinfo 2007 - Environmental Informatics and Systems Research, O. Hryniewicz, J. Studziński, A. Szediw (eds), Shaker Verlag, Achen 2007, pp. 259-266.
• [6] Haurie A., J. Kubler, A. Clappier, H. van den Berg: A Metamodeling approach for integrated assessment of air quality polices, Environmental Modeling and Assessment, 1 (9), 1-12 (2004).
• [7] Holnicki P., A. Kałuszko: Decision support for optimal emission reduction, Management of Environmental Quality, 15, 250-257 (2004).
• [8] Holnicki P.: On the real-time emission control - case study application, Control and Cybernetics, 2, 1-17 (2006).
• [9] Holnicki P.: Air Quality Forecasting Models Applied in Environmental Quality Control (Polish), EXIT Publishers, Warszawa 2006.
• [10] Juda-Rezler K.: The universal cost function for integrated models for evaluation of environmental impact of air pollution (Polish), Warsaw University of Technology Publ., Warszawa 2004.
• [11] Lions J.L., E. Magenes: Optimal problemes aux limites non homogenes, Dunod, Paris 1968.
• [12] Lions J.L.: Optimal Control of Systems Governed by Partial Differential Equations, Springer Verlag, Berlin 1971.
• [13] Martchuk G.I.: Adjoint Equations and Analysis of Complex Systems, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1995.
• [14] Stańczak J.: Biologically inspired methods for control of evolutionary algorithms, Control and Cybernetics, 32(2), 411-433 (2003).