Целью работы является научное обоснование универсального способа управления экологической безопасностью, который использует многофазные дисперсные структуры, в условиях действия естественных и техногенных факторов опасности разного генезиса и его практическое использование. Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи: - анализ современных научных разработок для обеспечения [ экологической безопасности в условиях действия естественных и техногенных факторов опасности разного генезиса; - создание методологических основ исследований и разработки эффективных систем управления экологической безопасностью, использующих многофазные дисперсные структуры; - исследование возможности обеспечения экологической безопасности в условиях действия естественных и техногенных факторов опасности разного генезиса на основе численного моделирования процесса создания многофазных дисперсных структур; - моделирование процессов управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур при наличии опасности, вызванной естественными или техногенными факторами; - экспериментальные исследования процессов управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур; - разработка и внедрение универсального способа управления экологической безопасностью в условиях действия естественных и техногенных факторов опасности разного генезиса. Объект исследования - процессы формирования экологической опасности техногенного и естественного характера, негативное влияние которых может быть уменьшено с помощью применения многофазных диспергированных систем. Предмет исследования - теоретические и практические принципы применения многофазных диспергированных систем в управлении экологической безопасностью в условиях действия опасных факторов. ОГЛАВЛЕНИЕ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 7 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ ОПАСНОСТИ РАЗНОГО ГЕНЕЗИСА 17 1.1. Развитие концептуальных основ управления экологической безопасностью 17 1.2. Состояние проблемы создания системы управления экологической безопасностью экономичными и высокопроизводительными методами при возникновении лесных и степных пожаров 25 1.3. Состояние проблемы управления экологической безопасностью при проведении работ в угольных шахтах 28 1.4. Состояние проблемы управления экологической безопасностью при проведении погрузочных и разгрузочных работ в морских портах 43 1.5. Цель и задачи исследования 48 2. СОЗДАНИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКИ ЭФФЕКТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ, КОТОРЫЕ ИСПОЛЬЗУЮТ МНОГОФАЗНЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СТРУКТУРЫ 50 2.1. Системный подход к исследованиям и разработке систем управления экологической безопасностью, использующих многофазные дисперсные структуры 50 2.2. Системы управления экологической безопасностью, использующие многофазные дисперсные структуры, как сложная организационно-технологическая система 51 2.3. Функции системы СОТС и ее компонентов 59 2.4. Системный подход как условие повышения эффективности систем управления экологической безопасностью, использующих многофазные дисперсные структуры 63 2.5. Формирование концепции создания модели процессов управления экологической безопасностью, использующие многофазные дисперсные структуры 64 2.6. Методологическая схема решения поставленных задач исследования.. 67 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ ОПАСНОСТИ РАЗНОГО ГЕНЕЗИСА НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ МНОГОФАЗНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СТРУКТУР. 69 3.1. Использование многофазных дисперсных структур при обеспечении экологической и техногенной безопасности 69 3.2. Численная модель процесса постановки мелкодисперсных водяных завес 71 3.2.1 Физико-математическая постановка задачи 72 3.2.2 Модель газовой фазы 72 3.2.3. Модель дисперсной фазы 76 3.2.4. Модель межфазного взаимодействия 81 3.2.5. Расчетная область и расчетная сетка 82 3.3. Исследование процесса постановки мелкодисперсной водяной завесы численным методом 84 3.3.1. Метод численного интегрирования уравнений газовой фазы 84 3.3.2. Обеспечение устойчивости, сходимости и точности численного решения 91 3.3.3. Метод численного интегрирования уравнений дисперсной фазы 92 3.4. Результаты численного моделирования процесса постановки мелкодисперсной водяной завесы 93 3.5. Расчетная область и расчетная сетка для условий транспортирования мелкодисперсных капель в зону возникновения опасности природного или техногенного характера различного генезиса 101 3.6 Результаты численного моделирования для условий транспортирования мелкодисперсных капель в зону возникновения пылевого загрязнения 104 3.7. Выводы по разделу 124 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОФАЗНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СТРУКТУР ПРИ НАЛИЧИИ ОПАСНОСТИ, ВЫЗВАННОЙ ПРИРОДНЫМИ ИЛИ ТЕХНОГЕННЫМИ ФАКТОРАМИ .. 125 4.1. Аналитический обзор математических методов моделирования газодинамических процессов, используемых при разработке систем управления экологической безопасностью 126 4.2. Математическая модель экологических процессов в атмосфере 134 4.3. Метод представления и численное решение задач смешения газов в атмосфере 143 4.4. Расчет распада разрыва 149 4.5. Разработка объектно-ориентированной информационной технологии и компьютерной системы инженерного анализа газодинамических процессов смешения газов в атмосфере 155 4.6. Моделирование системы управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур при наличии опасности, вызванной степными или лесными пожарами 162 4.7. Моделирование системы управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур при наличии опасности, вызванной взрывом метановоздушной смеси и угольной пыли в подземных горных выработках угольных шахт 174 4.8. Моделирование системы управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур при наличии опасности, вызванной запылением воздушной среды 177 4.9. Выводы по разделу 180 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОФАЗНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СТРУКТУР 182 5.1. Разработка устройств типа "атомайзер" для систем управления экологической безопасностью 182 5.2. Методика проведения испытаний атомайзера для систем управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур 185 5.3. Результаты экспериментальных исследований атомайзера для систем управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур 188 5.4. Разработка однофазных струйного и струйно-центробежного распылителей для систем управления экологической безопасностью 189 5.5. Результаты экспериментальных исследований однофазных струйного и струйно-центробежного распылителей для систем управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур 195 5.6. Разработка водовоздушных эжекторных распылителей для систем управления экологической безопасностью 216 5.7. Результаты экспериментальных исследований водовоздушных эжекторных распылителей для систем управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур 231 5.8. Разработка двухфазных распылителей для систем управления экологической безопасностью 240 5.9. Результаты экспериментальных исследований двухфазных распылителей для систем управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур 246 5.10. Выводы по разделу 247 6. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ ОПАСНОСТИ РАЗНОГО ГЕНЕЗИСА 249 6.1. Метод прогнозирования последствий и модель автоматизированной системы управления экологической безопасностью опасного производства при возникновении аварийных ситуаций 249 6.2. Разработка и внедрение системы управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур при наличии опасности, вызванной степными или лесными пожарами 260 6.3. Разработка и внедрение системы управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур при наличии опасности, вызванной взрывом метановоздушной смеси и угольной пыли в подземных горных выработках угольных шахт 263 6.4. Разработка и внедрение системы управления экологической безопасностью с использованием многофазных дисперсных структур при наличии опасности, вызванной запылением воздушной среды 266 6.5. Выводы по разделу 277 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 280 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 284 Приложения 322