close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

532.Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Основы организации научных исследований»

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО
УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
Кафедра «Охрана окружающей среды и рациональное
использование природных ресурсов»
Методические указания
по выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Основы организации научных исследований»
Уфа - 2010
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составители: Исхаков Ф.Ф., Ильясова А.И.
УДК 001.89(076.5)
М 54
Методические указания по выполнению лабораторных работ
по дисциплине «Основы организации научных исследований» /
Сост.: Ф.Ф. Исхаков, А.И. Ильясова – Уфа: Уфимская
государственная академия экономики и сервиса, 2010. – 23 с.
Методические указания по выполнению лабораторных работ
предназначены для студентов направления подготовки бакалавров
280200.62 Защита окружающей среды всех форм обучения, а также
могут быть использованы студентами специальности 280201.65
Охрана окружающей среды и рациональное использование
природных ресурсов всех форм обучения.
Методика расчетов выбросов разработана отраслевым НИИ
«Атмосфера», поэтому вполне может быть применима магистрами и
аспирантами при проведении научных исследований по
соответствующей теме.
© Исхаков Ф.Ф., Ильясова А.И., 2010
© Уфимская государственная академия
экономики и сервиса, 2010
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫБРОСОВ АВТОТРАНСПОРТА
В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Цель настоящих методических указаний:
 провести исследование по оценке выбросов загрязняющих
веществ от автомобильного транспорта.
Исходя из цели, ставятся следующие задачи:
 собрать экспериментальный (цифровой) материал;

систематизировать
его,
осуществить
необходимые
вычисления;
 описать и обобщить полученные данные, построить графики,
диаграммы,
линии
регрессии,
определить
коэффициенты
корреляции и т.д.;
 написать научную статью (объем 4-10 стр. м.п.), с
соблюдением требований, предъявляемым к письменным работам
(присутствие основных разделов, оформление списка литературы по
ГОСТу), с приведением в приложении не входящего в объем статьи
первичного, расчетного, вспомогательного материалов.
Постановка проблемы
В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного
воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными
предприятиями и автотранспортом, является одной из важнейших
проблем стоящих перед человечеством. Загрязнение воздуха
оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду.
Материальный ущерб, вызываемый загрязнением воздуха – огромен.
При интенсивной урбанизации и росте мегаполисов автомобильный
транспорт стал самым неблагоприятным экологическим фактором в
городах, влияющим на здоровье человека и природную среду.
Автомобиль, поглощая столь необходимый для протекания жизни
кислород, вместе с тем интенсивно загрязняет воздушную среду
токсичными компонентами, наносящими ощутимый вред всему
живому и неживому. Вклад автотранспорта в загрязнение
окружающей среды, в основном атмосферы составляет – 60-90 %.
Основными
источниками
загрязнения
воздушной
среды
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
автомобилей являются отработанные газы двигателей, картерные
газы, топливные испарения. Отработавшие газы, выбрасываемые
двигателем, содержат окись углерода, углеводороды, окислы азота,
бенз(а)пирен, альдегиды и сажу. Картерные газы – это смесь части
отработавших газов, проникшей через неплотности поршневых
колец в картер двигателя, с парами моторного масла. Топливные
испарения поступают в окружающую среду из системы питания
двигателя: стыков, шлангов и т.д. Распределение основных
компонентов выбросов у карбюраторного двигателя следующее:
отработавшие газы содержат 95 % окисла углерода, 55 %
углеводородов и 98 % окислов азота, картерные газы – по 5 %
углеводородов, 2 % окислов азота, а топливные испарения – до 40 %
углеводородов.
Главным загрязнителем атмосферного воздуха в Российской
Федерации свинцом является применение автотранспортом
этилированного бензина – от 70 и до 85 % общей эмиссии свинца.
При сжигании одной тонны этилированного бензина в атмосферу
выбрасывается 0,50-0,85 кг оксидов свинца. Проблема загрязнения
окружающей среды свинцом от выбросов автотранспортом
становится значимой в городах с населением свыше 100 тыс.
человек и для локальных участков вдоль автотрасс с интенсивным
движением. Радикальный метод борьбы с загрязнением
окружающей среды свинцом выбросами автомобильного транспорта
– отказ от использования этилированных бензинов. По данным 1995
года 9 из 25 нефтеперерабатывающих заводов России перешли на
выпуск неэтилированных бензинов. В настоящее время доля
неэтилированного бензина в общем объеме производства составила
68 %. Однако, из-за финансовых и организационных трудностей
полный отказ от производства этилированных бензинов в стране
задерживается.
Выполнение работы
Суммарное загрязнение воздушной среды города основными
индивидуальными компонентами выбросов автотранспортных
средств (АТС) рассчитывают по расходованию бензина, используя
методику НИИ «Атмосфера» [I:1-3, цит. по 4]. Согласно ей, АТС
подразделяются на легковые и грузовые автомобили и автобусы.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кроме того, 2 % легкового автотранспорта используют газовое
топливо, 28 % грузовых машин и 13 % автобусов – дизельное, что
также учитывается в расчетах.
Общую эмиссию АТС рассчитывают по числу автомобилей, их
пробегу и затратам топлива.
Алгоритм выполнения
Этап I. Подготовка и работа с первичными материалами
Шаг первый: сбор экспериментального (цифрового)
материала. Исходя из цели и задачи, выбираем участок улицы, где
будет проводиться учет АТС.
Подсчет АТС осуществляем отдельно для легкового, грузового
транспорта и автобусов в утренние, дневные и вечерние часы пик
один раз в неделю. Для этого, за определенный промежуток времени
подсчитывается количество АТС, которые затем пересчитываются
на 1 час и заносятся в ведомость подсчета (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Ведомость наблюдений интенсивности движения АТС, авт./ч
Дата
Тип АТС
Утро
День
Вечер
Легковые
Грузовые
Автобусы
Шаг второй: первичная обработка экспериментальных
данных. Если по каким-то организационным причинам или с целью
экономии времени не удалось подсчитать количество АТС
полностью в течение дня, то для восстановления отсутствующих
показателей нужно воспользоваться процедурой нормирования
данных. Покажем это на примере данных по легковому транспорту
(табл. 1.2).
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.2
Ведомость подсчета АТС, авт./ч
Дата
02.10.08.
07.10.08.
13.10.08.
21.10.08.
Тип АТС
Утро
День
Вечер
Легковые
1600
1573
1650
1599
2350
1900
2180
2010
Из таблицы 1.2 видно, что данные за 7 и 13 октября получены
только для утренних часов. Отсутствующие показатели восстановим,
проделывая следующие операции. Максимальный показатель,
полученный в течение дня, берется за 1,0. В нашем случае, за 2 октября
– это 2350 авт./ч, 21 октября – 2180 авт./ч. И далее, данные за утро и
вечер соотносим к этой единице по пропорции:
2350 - 1,0
1600 - хутро;
Хутро = 1600 * 1,0 / 2350 = 0,681
также поступаем с данными, полученными за вечер:
2350 - 1,0
1900 - хвечер
Хвечер = 1900 * 1,0 / 2350 = 0,808
Аналогично поступаем и с данными за 21 октября. Данные
табл. 1.2 пересчитанные в коэффициенты нормирования будут
выглядеть следующим образом (табл. 1.2а).
Таблица 1.2а
Нормирование данных
Дата
02.10.08.
07.10.08.
13.10.08.
21.10.08.
Тип АТС
Утро
День
Вечер
Легковые
1600 (0,681)
1573
1650
1599 (0,733)
2350 (1,0)
1900 (0,808)
2180 (1,0)
2010 (0,922)
Примечание: в скобках приведены коэффициенты нормирования.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Далее, выводим среднеарифметические значения коэффициентов
нормирования, полученных за 2 и 21 октября, которые затем
используем в процедуре восстановления данных. В нашем случае,
среднеарифметические значения коэффициентов нормирования
составили за утро – 0,707 и вечер – 0,863. Усредненные коэффициенты
нормирования подставляем к данным за 7 октября и 13 октября и по
следующим вычислениям восстанавливаем отсутствующие данные по
пропорции:
- дневное время
1573 - 0,707
х - 1,0
Хдень = 1573 * 1,0 / 0,707 = 2225,
- вечернее время
1573 - 0,707
х - 0,863
Хвечер = 1573 * 0,863 / 0,707 = 1920
Также восстанавливаем данные за 13 октября. После этих
процедур, данные табл. 1.2 будут выглядеть следующим образом
(табл. 1.2б):
Таблица 1.2б
Ведомость подсчета АТС, восстановленная с помощью
нормирования данных
Дата
Тип АТС
Утро
День
Вечер
02.10.08.
07.10.08.
13.10.08.
21.10.08.
Легковые
1600 (0,681)
(0,707)1573
(0,707)1650
1599 (0,733)
2350 (1,0)
(1,0) 2225
(1,0) 2334
2180 (1,0)
1900 (0,808)
(0,863) 1920
(0,863) 2014
2010 (0,922)
Примечание: курсивом – данные, восстановленные нормированием, в
скобках – сами коэффициенты.
Собранный
цифровой
материал
представляет
собой
вариационный ряд, то есть совокупность разбросанных данных,
имеющих некое минимальное и максимальное значение. В случае,
когда имеются сильно отличающиеся данные и есть подозрение, что
они являются промахом и грубой ошибкой, то необходимо методами
математической статистики их исключить. Для этого анализируем
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
результаты с использованием Q – критерия. Для его оценки, данные,
полученные в результате наблюдения, необходимо расположить в
возрастающем порядке. Находим величину Q – экспериментального,
которое вычисляется как отношение разницы выпадающего и
ближайшего к нему значения к размаху варьирования совокупности
результатов:
Qэкс = (Хmax - Х max-1) / ( Х max - Х min ),
(1.1)
где (Х max - Х min) – размах варьирования результатов, авт./ч;
Хmax – выпадающее значение, авт./ч;
Х max-1 – ближайшее к выпадающему значению результат, авт./ч.
Если полученное Qэкс больше Qкрит, то подозреваемый результат
является промахом, и в последующих расчетах его не учитываем.
Qкрит = 0,41.
Шаг третий: расчет среднеарифметических значений
показателей. В общем виде, среднеарифметическая величина
рассчитывается по формуле:
Х= (∑Хi)/n,
(1.2)
где Хi – число АТС, наблюдаемое в i-ый день, авт./ч;
n – число дней наблюдения.
Подсчет среднеарифметических параметров интенсивности
движения автотранспорта осуществляется по отдельным типам АТС
(табл. 1.3).
Таблица 1.3
Подсчет среднеарифметических показателей
№№
п/п
1.
2.
3.
4.
… .
пi
∑п
Ху,д,в=
Дата
Утро, ху
∑ ху=
∑ ху : п
Ху
День, хд
∑ хд=
∑ хд : п
Хд
Вечер, хв
∑ху +хд+хв
∑ хв=
∑ хв : п
Хв
∑Худв=
∑Худв: ∑ п
Худв
Хнаб=
Примечание: сумма (ху + хд + хв) по горизонтали, должна быть равной
сумме Худв по вертикали; если нет совпадения цифр, то это значит, что
допущена ошибка при суммировании
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для этого осуществляем суммирование показателей по
горизонтали и вертикали. Данные заносятся в соответствующие
графы.
Для
определения
среднеарифметических
показателей
осуществляем расчеты:
— среднедневной интенсивности движения: сумма показателей
по горизонтали (утро, день и вечер) делится на 3;
— интенсивности движения за утренние часы (Nу), дневные
(Nд) или вечерние (Nв): сумма данных по вертикали делится на
количество наблюдений (n);
— средневзвешенной на период наблюдений (Хнаб): сумма
показателей по горизонтали (∑ху+хд+хв) или по вертикали (∑Худв)
делится на общую сумму наблюдений (N = ∑ пi * 3).
Шаг четвертый: расчет приведенного пробегового выброса
для всех типов АТС. Существуют средненормативные показатели
по выбросам загрязняющим веществам (ЗВ) и корректирующие
коэффициенты,
учитывающие
особенности
эксплуатации
автотранспортных
средств,
которые
были
установлены
проведением соответствующих исследований (табл. 1.4).
Таблица 1.4
Приведенный пробеговый выброс
для различных видов транспорта
Коэффициенты
Тип АТС
Легковые
Грузовые
дизельные
Автобусы
бензиновые
Загрязняющие
вещества
СО
NO2
СН
SO2
СО
NO2
СН
SO2
сажа
СО
NO2
СН
SO2
Пробеговый
выброс, г/км
(mi)
13,0
1.5
2,6
0.076
2.8
8,2
1,1
0,96
0,5
67,1
9,9
5,0
0,25
9
Кri
КTi
0,87
0.94
0,92
1.15
0.95
0,92
0,93
1,15
0,8
0,89
0,79
085
1,15
1,75
1.0
1,48
1.15
1.6
1,0
2,1
1,15
1,9
1,4
1,4
1,4
1,1
Приведенный
пробеговый
выброс, г/км
(mij)
19,79
1.41
3,54
0.1
4.26
7,54
1,27
2,15
0,76
83,61
10,95
5,95
0,316
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Расчет приведенного пробегового выброса для всех типов
АТС ведется по формуле:
mij = mi * Kri * KT,i,
(1.3)
где mij – пробеговый выброс i-го загрязняющего вещества АТС, г/км
(см. табл. 1.4);
Kri – коэффициент, учитывающий изменение выбросов при движении
по населенным пунктам;
KT,i, – коэффициент, учитывающий влияние технического состояния
АТС на массовый выброс i-го загрязняющего вещества.
Шаг пятый: расчет массовых выбросов загрязняющих
веществ автотранспортом. Расчеты по массовым выбросам ЗВ и
типам машин ведем по формуле:
Мij = [mij * Хi * (L * Ч * Д)] * 10-6
(1.4)
где Мij – массовый выброс загрязняющих веществ, тонны;
mij – приведенный пробеговый выброс, г/км;
Хij – среднеарифметическая интенсивность движения, авт./ч;
(L * Ч * Д) – сущностный пробег за период наблюдений;
L – длина улицы, км;
Ч – продолжительность рабочего дня, смены (промежуток времени,
когда велось наблюдение в течение дня), ч;
Д – количество дней наблюдений или же рассчитываемое время, дни;
10-6 – коэффициент перевода выбросов в тонны.
В формулах подстрочный индекс в обозначениях относится к
отдельным видам загрязняющих веществ, а надстрочный – для типов
АТС. Нужно быть внимательным, это уменьшит вероятность
совершения ошибок при вычислениях.
Для легковых машин массовый выброс ЗВ рассчитывается
отдельно по видам загрязнителей:
МСО = [mij * Хл * (L * Ч * Д)] * 10-6 (1.5)
МNO2 = [mij * Хл * (L * Ч * Д)] * 10-6 (1.6)
МCH = [mij * Хл * (L * Ч * Д)] * 10-6 (1.7)
МSO2 = [mij* Хл * (L * Ч * Д)] * 10-6 (1.8)
где М – массовые выбросы с индексом загрязняющего вещества;
mij – приведенный пробеговый выброс, г/км;
Хл – средневзешенная интенсивность движения легкового
автотранспорта;
(L * Ч * Д) * 10-6 – как в формуле (1.4).
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Аналогично рассчитываются массовые выбросы отдельных ЗВ
для грузовых машин (добавляются данные по саже) и автобусов.
Данные по массовым выбросам отдельных загрязнителей нужны будут
для расчета категории опасности автомобиля. Если же необходимо
рассчитать только суммарный массовый выброс загрязняющих
веществ отдельным типом АТС, то формулы (1.5 - 1.8) после
преобразования примут следующий вид:
GJ = ∑МJ = [(mCOJ + mNOJ+ mCHJ+ mSОJ) * ХJ * (L * Ч * Д)] * 10-6 (1.9)
где GJ – суммарный массовый выброс ЗВ отдельным типом АТС;
∑МJ – сумма массового выброса;
mJ – приведенный пробеговый выброс соответствующего ЗВ;
ХJ – интенсивность движения определенного типа АТС;
(L * Ч * Д) * 10-6 – как в формуле (1.4).
Также можно рассчитать суммарный массовый выброс для
отдельного ЗВ всеми типами АТС:
GJ i = ∑М J i = ∑ [ (mij *NjJ) * (L * Ч * Д)] * 10-6
(1.10)
где GJ i – суммарный пробеговый выброс для отдельного ЗВ всеми
АТС;
∑М J i – сумма пробегового выброса i-вещества по отдельным типам
АТС;
NjJ – среднеарифметическая интенсивность движения по отдельным
типам АТС;
(L * Ч * Д) * 10-6 – как в формуле (1.4).
Формулой (1.10) можно воспользоваться и для расчета массового
выброса определенного ЗВ для конкретного типа автотранспорта.
Для выполнения расчетов целесообразно все данные сводит в
таблицу. Это намного упрощает процедуру проведения и проверки
расчетов, облегчает вычисления, в том числе при помощи
стандартной компьютерной программы «Microsoft Excel»
(табл. 1.5).
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1.5
Исходные данные и расчет выбросов автотранспорта
ЗВ
mi
mij
Хнаб
L
Ч
Д
МJ
GJ
Источник: 1 (вид АТС)
СО
NXOY
СН
SO2
Сажа
∑
Источник: 2 и т.д.
∑
Источник: i-ый
Примечание:
формулах.
-
расшифровка
показателей
представлены
выше
в
Шаг шестой: расчет категории опасности автомобиля.
Расчет ведется для получения ответа на вопрос: «Какой из вредных
компонентов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания,
вносит наибольший вклад в экологическую опасность?» и
вычисляется по формуле:
КОА = ∑КОВi = ∑(Mi / ПДКi)ai , м3 / с
(1.11)
где КОА – категория опасности автомобиля;
∑КОВi – категория i-го вещества, входящего в состав отработавших
газов, м3/с;
ПДКi – максимально-разовая предельно допустимая концентрация i-го
вещества, г/м3;
ai – безразмерная константа, учитывающая класс опасности i-го
загрязняющего вещества.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Шаг седьмой: расчет категории опасности улицы ведется по
формуле:
КОУ=КОА+КОД
(1.12)
где КОУ – категория опасности улицы;
КОА – категория опасности АТС;
КОД – категория опасности дороги.
Так как оценить КОД, мы не имеем возможности, вследствие
сложности расчета, то КОУ определяем как сумму КОА для каждого
типа АТС:
КОУ =∑КОАi
(1.13)
Для расчетов используем значения ПДК максимально разовые:
ПДК (СО) = 0,005 г/м3,
ПДК (SО2) = 0,0005г/М3,
ПДК (NО2) = 0,000085 г/м3,
ПДК (УВ) = 0,001г/м3,
ПДК (сажа) - 0,00015 г/м3,
СО – 4 класс опасности; а = 0,85;
SO2 – 3 класс опасности; а = 1;
NO2 – 2 класс опасности; а = 1,3;
УВ – 4 класс опасности; а = 0,85;
Сажа – 3 класс опасности; а = 1.
Этап II. Подготовка иллюстраций
После проведения всех вычислительных операций, определения
среднеарифметических показателей интенсивности движения АТС,
массовых выбросов ЗВ, необходимо провести корреляционный и
регрессионный анализы полученных данных с помощью стандартных
процедур программы «Excel» [I: 6,7]. Полученные кривые должны
максимально близко описывать полученные экспериментальные
данные, то есть должна быть выбрана та функция, которая имеет
наиболее высокий коэффициент аппроксимации, там же должно
приведено соответствующее уравнение регрессии.
Необходимо четко определиться с факторными (под действием
которых изменяются другие признаки) и результативными признаками
(зависящие от факторных признаков) [I: 5]. Это поможет
квалифицированно составлять пары сравнения. Нелишне будет
напомнить, что обычно факторный признак располагается на оси
абсциссы (х), а результативный – на оси ординат (у) в системе
координат.
Для ввода данных при расчетах в программе «Excel» необходимо
их предварительно свести в таблицы, что намного облегчает, во-
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
первых, сам процесс ввода и, во-вторых, выбор вводимых вариантов
сравниваемых пар данных. Предположим, мы имеем данные
наблюдений за один календарный месяц, какого-то показателя, в
нашем случае – (G) и т.д. (табл. 1.6).
Таблица 1.6
Экспериментальный материал, подготовленный
для корреляционно-регрессионного анализов
День наблюдений
Дата
(а)
(б)
…(G) …
13.10.
15.10.
22.10.
26.10.
30.10.
05.11.
14.11.
13
15
22
26
30
36
45
1
3
10
14
18
24
33
7
13
12
18
22
28
23
….
…
….
Для построения графика, при вводе данных, за начало отсчета
можно взять как 13-й день от начала месяца (а), и по второму варианту
– (б), когда за начало берется 13 октября – как первый день
наблюдений и т.д. Этот выбор будет зависеть от задачи, которая стоит
перед исследованием. Если нас интересует картина изменения
параметра (G) в зависимости от даты конкретного месяца наблюдения,
то можно воспользоваться вариантом (а); если же нужно узнать это
изменение за определенный промежуток времени, без увязки с датой –
вариантом (б). В первом случае после получения уравнения регрессии
может быть прогностирована величина функции у по уравнению или
же экстраполяцией кривой на начало месяца, в нашем случае на 1
октября. Ввод данных по второму варианту (б) удобен тогда, когда мы
рассматриваем изменение показателя за определенный промежуток
времени (в нашем случае – 1 месяц), без увязки с конкретной датой,
времени.
Необходимо рассмотреть варианты: как меняются объемы выбросов
по отдельным видам ЗВ, типа транспорта; времени суток; динамику
изменения этих показателей в течение наблюдаемого периода; их
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
процентное соотношение в общей сумме и т.д., то есть рассмотреть все
возможные варианты, чтобы «выудить» для себя нужную информацию,
которая не может быть получена лишь расчетами по формулам. Для
этого, необходимо проделать всевозможные манипуляции с цифрами и
составить диаграммы. Их конкретный вид (гистограмма, линейный,
круговой, объемный и др.) зависит от задачи и показательности
описываемых параметров. Все эти операции с экспериментальными
данными помогают выявить скрытые от простого взгляда,
закономерности.
В большинстве случаев для выявления трендов (тенденций)
изменения каких-либо параметров применяют графические типы
диаграмм. Они подразделяются на следующие по функциям виды:
 линейная
у = а + вх;
 гиперболическая
у = а + в/х;
 показательная
у = а  вх;
 параболическая
у = а + вх + сх2;
 степенную
у = ахв;
 логарифмическую
у = а + в lg х;
 экспоненциальную
y = ebx+a.
Расчет функции у по конкретным показателям проводится с
выявлением коэффициентов аппроксимации, по которым делается оценка
близости описываемой функции к экспериментальным данным:
выбирается та функция, которая имеет наибольшее значение
коэффициента аппроксимации (рис.).
30
35
y = 14,619Ln(x) - 29,236
R2 = 0,81
логарифмическая
функция
25
20
25
20
a
15
y = 0,5583x + 2,6573
R2 = 0,75
линейная
функция
30
б
15
10
10
5
5
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
Логарифмический (Ряд1)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Линейный (Ряд1)
Рис. Тренд изменения показателя G в зависимости от заданных функций
(а) и (б)
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Графики рисунка составлены по данным таблицы 1.6. Речь идет о
построении плавных кривых, показывающих тенденцию изменения
параметра (рис. (а)), а не зигзагообразное соединение точек прямыми
отрезками (рис. (б)). Такая «пила», как и столбики диаграммы
выигрывают перед таблицей в наглядности, но уступает ей в
информативности и документальности.
Приведем алгоритм построения графиков по программе «Excel»:
1. Вводим значения х и у в столбцы.
2. В окне «Вставка», выбираем «Диаграмма».
3. В окне «Тип диаграммы», выбираем «График», здесь же
выбираем вид «График с маркерами», помечающими точки данных, в
окне «Исходные данные» выбираем «Ряд».
4. Присваиваем имя графику, выбираем «Значение»: для «у» и
«х» графика.
5. Наводим курсор на поле графика + одно нажатие правой
клавишей мыши + одно нажатие левой, далее выбираем «Добавить
линию тренда».
6. В окне «Линия тренда» выбираем «Параметры», отмечаем
галочкой:
- «показать уравнение на диаграмме»;
- «пометить на диаграмме величину аппроксимации R2».
7. Последовательно просчитываем все тренды (линейная,
степенная и т.д.).
8. По максимальной величине R2, выбираем функцию, близко
описывающую экспериментальные данные.
Отобранные удачные, информативные иллюстрации затем
используются при обобщении материалов, составляющих основной
каркас будущей научной статьи.
Этап III. Работа над рукописью
Все полученные графики, таблицы, диаграммы анализируются,
выбираются основные. Интересный материал, с точки зрения
объяснения и выявления закономерностей описывается. Делаются так
называемые заготовки, которые позже с помощью логических
переходов доводятся до формы научной статьи. Структура и
содержание, требование, оформление научной работы подробно
описаны и приведены в работе [I: 5].
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа над статьей должна начаться сразу же, когда будут
получены первые результаты расчетов, тогда же стоит их
предварительно описать. По прошествии определенного времени к
этим результатам необходимо вернуться и заново посмотреть. В этой
ситуации выявляются изъяны в интерпретации полученных данных,
что позволяет критически посмотреть на них и найти более удачные
формулировки и объяснения.
Примерная структура научной статьи выглядит следующим
образом:
 УДК – универсальная десятичная классификация;
 Ф.И.О. авторов;
 название статьи;
 название организация, учебного заведения;
 вводная часть (до 1/2 – 2/3 страницы машинописи);
 краткий обзор литературы по проблеме, здесь же стоит привести
причины и возможные пути ее решения;
 описание методики, со ссылкой на источники, если имеются
какие-то особенности – то их кратко описать;
 непосредственные результаты, надо стараться их описать
отдельно от обсуждения;
 объяснение и обобщение эффектов, таблиц, графиков;
необходимо искать внутренние связи и постараться выстроить
последовательную цепь причин и следствий;
 выводы, их надо сформулировать таким образом, что они
содержали в себе ответ на вопрос, поставленный во введении; объем
выводов должен быть не более 1/2 страницы машинописи;
 список литературы, оформленный по ГОСТу;
 приложение; весь первичный цифровой, расчетный, в том числе
черновой материалы должны быть представлены в этом разделе; объем
их неограничен; они служат в качестве архива, банка данных, к
которым можно обратиться в случае необходимости уточнений или
пересмотра излагаемых в статье положений.
Список литературы:
1. Методика проведения и инвентаризации выбросов
загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных
предприятий (расчетным способом). – М.: НИИАТ, 1998.
2. Дополнение к «Перечню и кодам веществ, загрязняющих
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
атмосферный воздух». – СПб.: НИИ Атмосфера, 2002.
3. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю
выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. – СПб.: НИИ
Атмосфера, 2002.
4. Экология. Сборник задач, упражнений и примеров: Учебное
пособие для вузов / Н.А. Бродская, О.Г.Воробьева, А.Н.Маковский и
др. – М.: Дрофа, 2006. – 508 с. [C. 162-174].
5. Исхаков, Ф.Ф. Организация научных исследований в области
защиты окружающей среды: Учебное пособие / Ф.Ф. Исхаков,
В.И. Егоров, И.В. Егоров. – Уфа: Уфимская государственная
академия экономики и сервиса, 2007. – 145 с.
6. Голышева, А.В. Excel 2007 «без воды». Все, что нужно для
уверенней работы / А.В. Голышева, В.И. Корнеев. – СПб: Наука и
Техника, 2008. – 192 с.
7. Соломенчук, В.Г. Excel 2007. Начали! / В.Г. Соломенчук. –
СПб: Питер, 2007. – 128 с.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА
НАД АВТОМАГИСТРАЛЯМИ
Рекомендации по выполнению лабораторной работы:
последовательность действий такая же как в лабораторной работе № 1,
а именно выполнений всех операций по этапам: I – сбор
экспериментального материала; их первичное обобщение, при
необходимости – оформление иллюстраций, согласно пунктов этапа II,
далее проведенных расчетов по ниже приведенным зависимостям. И
наконец, на завершающем III этапе – оформление работы в виде
научной статьи.
Расчетная часть
Концентрацию оксида углерода (II) – CCO над магистралью
можно приблизительно оценить по зависимости:
Cco = (0,5 + 0,01 *N * KT) * Kа * Kу * Kс * Kвл * Kп
(2.1)
где 0,5 – фоновое загрязнение воздуха, мг/м3;
N – суммарная интенсивность движения автомобилей на дороге, авт./ч;
KT – коэффициент токсичности автомобиля по выбросам в
атмосферный воздух CO (табл. 2.1);
Kа – коэффициент аэрации местности (табл. 2.2);
Kу – коэффициент изменения загрязнения воздуха CO в зависимости от
продольного уклона (табл. 2.3);
Kс – коэффициент изменения концентрации CO в зависимости от
скорости ветра (табл. 2.4);
Kвл – коэффициент изменения концентрации CO зависимости от
влажности воздуха (табл. 2.5);
Kп – коэффициент увеличения загрязнения атмосферного воздуха CO у
пересечений (табл. 2.6).
Коэффициент
токсичности
автотранспортного
потока
определяется как средневзвешенная для потока автомобилей:
KT = Σ Pi * KTi
(2.2)
где Pi – состав автотранспорта в долях единицы;
KTi – коэффициент токсичности автомобилей определенного типа
(табл. 2.1).
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2.1
Коэффициент токсичности автомобилей
Тип автомобиля
Коэффициент KTi
Легковой
Легкий грузовой
Средний грузовой
Тяжелый грузовой (дизель)
Автобус
1,0
2,3
2,9
0,2
3,7
Таблица. 2.2
Коэффициент аэрации местности
Характеристика местности по степени
аэрации
Транспортные тоннели
Транспортные галереи
Магистральные улицы и дороги с
многоэтажной застройкой с двух сторон
Жилые улицы с одноэтажной застройкой,
улицы и дороги в выемке
Пешеходные тоннели
Городские улицы и дороги с односторонней
застройкой, набережные, эстакады, виадуки,
высокие насыпи
Коэффициент Kа
2,7
1,5
1,0
0,6
0,3
0,4
Таблица 2.3
Коэффициент изменения загрязнения воздуха
оксидом углерода (II) в зависимости от продольного уклона
Продольный уклон, градус
Коэффициент Kу
0
2
4
6
8
1,0
1,06
1,07
1,18
1,55
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2.4
Коэффициент изменения загрязнения воздуха
оксидом углерода (II) в зависимости от скорости ветра
Скорость ветра, м/сек
1
2
3
4
5
6
Коэффициент Kс
2,7
2,0
1,5
1,2
1,05
1,0
Таблица 2.5
Коэффициент изменения концентрации оксида углерода (II)
в зависимости от влажности воздуха
Относительная влажность, %
100
90
80
70
60
50
Коэффициент Kвл
1,45
1,3
1,15
1,0
0,85
0,75
Таблица 2.6
Коэффициент увеличения загрязнения атмосферного
воздуха оксидом углерода (II) у пересечений улиц
Тип пересечений
Регулируемое пересечение:
- со светофорами обычное
- со светофорами управляемое
-саморегулируемое
Нерегулируемое:
- со снижением скорости
- кольцевое
- с обязательной остановкой
Коэффициент Kп
1,8
2,1
2,0
1,9
2,2
3,0
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В теплый период года высокая интенсивность ультрафиолетового
излучения Солнца и значительном автомобильном движении
токсичность отходящих газов автомобилей может резко возрастать за
счет фотохимических реакций.
Пример: Определите концентрацию оксида углерода (II) в
воздухе над перекрестком с управляемым светофором на
магистральной улице города с многоэтажной застройкой.
Интенсивность движения автомобилей составляет 450 авт./ч. Состав
транспорта смешанный: легковой транспорт – 70 %, автобусы – 20 %,
легкий грузовой – 10 %. Продольный уклон магистрали – 20, скорость
ветра – 2 м/с, относительная влажность воздуха – 80 %.
Решение. По табл. 2.1 и формуле (2.2) определяем коэффициент
токсичности автотранспортного потока:
KT = 0,7 * 1 + 0,2 * 3, 7 + 0,1 * 2,3 = 1,67
По табл. 2.2 - 2.6 определяем коэффициенты и рассчитываем по
формуле (2.1) концентрацию оксида углерода (II) (мг/м3):
CCO = (0,5 + 0,01 * 450 * 1,67) * 1 * 1,06 * 2 * 1,15 * 2,1 = 41,04
Список литературы:
1. Дьяков, А.Б. Экологическая безопасность транспортных
потоков / Под ред. А.Б. Дьякова / А.Б. Дъяков, Ю.В. Игнатьев,
Е.П. Коншин и др. – М.: Транспорт, 1989.
2. Федорова, А.И. Практикум по экологии и охране окружающей
среды / А.И. Федорова, А.Н. Никольская. – М.: ВЛАДОС, 2003.
3. Снижение экологических нагрузок на окружающую среду при
работе автомобильного транпорта / Под ред. В.Н. Луканина / Итоги
науки и техники. Сер.: Автомобильный и городской транспорт. – М.:
ВИНИТИ, 1996. – Т. 19.
4. Луканин, В.Н. Автотранспортные потоки и окружающая среда /
В.Н. Луканин, А.П. Буслаев, М.В. Яшина; под ред. В.Н. Луканина. –
М.: ИНФРА-М, 2001.
5. Луканин, В.Н. Промышленно-транспортная экология /
В.Н. Луканин, Ю.В. Трофименко. – М.: Высшая школа, 2001.
6. Николайкина, Н.Е. Промышленная экология: Инженерная
защита биосферы от воздействия воздушного транспорта /
Н.Е. Николайкина, Н.И. Николайкин, А.М. Матягина. – М.:
Академкнига, 2005.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составитель: ИСХАКОВ Фанис Фаннурович
ИЛЬЯСОВА Асия Иргалиевна
Методические указания
по выполнению лабораторных работ по дисциплине
«Основы организации научных исследований»
Технический редактор: А.Ю. Кунафина
Подписано в печать 16.02.10. Формат 60×84 1/16.
Бумага писчая. Гарнитура «Таймс».
Усл. печ. л. 1,34. Уч.-изд. л. 1,75. Тираж 120 экз.
Цена свободная. Заказ № 14.
Отпечатано с готовых авторских оригиналов
на ризографе в издательском отделе
Уфимской государственной академии экономики и сервиса
450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145; тел. (347) 241-69-85.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа