Linjalähde - Line source

Image
Pohjoinen-etelä Expressway in Malesiassa . Ajorata voi olla ilman ja melun pilaantumisen lähde, eikä sen tarvitse olla suora.

Linja lähde , toisin kuin pistekuormituksen , alue lähde , tai tilavuus lähde , on ilman lähde, melu, veden saastumisen tai sähkömagneettisen säteilyn, joka on peräisin lineaarisesta (yksiulotteinen) geometria. Näkyvin lineaariset lähteet ovat ajoradan ilmansaasteet , lentokone ilmaan päästöjä , ajorata melu , tietyntyyppisten veden saastumisen lähteitä johtuvatkin laajalla joen määrin pikemmin kuin diskreetti piste, pitkänomainen valoletkuja tiettyjä annos mallit lääketieteellisen fysiikan ja sähkömagneettiset antennit . Vaikka pistekuormituslähteet of pilaantumista tutkittiin vuodesta myöhään yhdeksästoista vuosisata, lineaarinen lähteistä ei saanut paljon huomiota tutkijoiden vasta 1960-luvun lopulla, kun ympäristömääräykset varten moottoritiet ja lentokentät alkoi ilmaantua. Samanaikaisesti tietokoneita, joilla on käsittelytehoa vastaamaan näiden yksiulotteisten lähteiden käsittelyyn tarvittavien tietokonemallien tietojenkäsittelytarpeita, tuli enemmän saataville.

Lisäksi tällä 1960-luvun aikakaudella ilmestyi ensimmäinen ympäristötutkija, joka ulottui näiden tutkimusten suorittamiseen vaadittavaan tieteenalaan. Esimerkiksi ilman pilaantumisalueen meteorologien, kemistien ja tietojenkäsittelytieteen tutkijoiden edellytettiin rakentavan monimutkaisia ​​malleja tieliikenteen ilman leviämismallinnuksen ratkaisemiseksi . Ennen 1960, nämä erikoisuuksia yleensä työtä omassa tieteenalojen, mutta kynnyksellä NEPA The Clean Air Act , The Noise Control Act Yhdysvalloissa, ja muut uraauurtava lainsäädäntö, aikakausi monitieteinen Environmental Science oli alkanut.

Sähkömagneettisten lineaaristen lähteiden osalta tietokonemallinnuksen tärkeimmät varhaiset edistysaskeleet syntyivät Neuvostoliitossa ja Yhdysvalloissa, kun toisen maailmansodan ja kylmän sodan loppua taisteltiin osittain sähköisen sodankäynnin , mukaan lukien aktiivisten antenniryhmien tekniikoiden, kehityksen myötä.

Lineaarinen ilmansaasteiden lähde

Pääartikkeli: Ajoradan ilman dispersiomallinnus

Ilman epäpuhtaustasot suurten moottoriteiden ja kaupunkien valtatien lähellä ovat Yhdysvaltojen kansallisen ilmanlaadunormien vastaisia, joissa miljoonat amerikkalaiset asuvat tai työskentelevät. Jopa rakennuksen sisätilat eivät todellakaan suojaa asukkaita huonolta ulkoilman laadulta, koska ulkoilma on tuloaukko, ja tiedetään, että sisäilman laatu on tyypillisesti huonompi kuin ulkoilma.

Moottoriajoneuvojen kuljettama tie voidaan idealisoida ilman epäpuhtauksia päästävällä linjalähteellä. Tämä matemaattinen ongelma ratkaistiin ensimmäisen kerran vuonna 1970 fysiikan , matematiikan ja tietojenkäsittelytieteen yhteistyöllä . Alkuperäisessä teoriassa oletettiin vakaan tilan liikenneolosuhteet ja meteorologia täysin suoralla ajoradalla. Tällä hetkellä mallit ovat kehittyneet vaihtelevan meteorologian, aikamuutosoperaatioiden ja monimutkaisten tienpinnan geometrioiden käsittelemiseksi. Nykyinen tekniikka antaa moottoriteiden suunnittelijoille ja kaupunkisuunnittelijoille mahdollisuuden analysoida vaihtoehtoisia ajoteiden kehittämissuunnitelmia ja arvioida ilmanlaadun vaikutuksia. Samaa perusmalliteoriaa voidaan soveltaa lentokenttien toimintaan, koska lineaarinen lähde on vain kalteva viiva. 1970-luvun alussa näitä ESL mallien jalostetaan alueelle lähde malleja Tuloslaskelma äärellinen leveys ajorata.

Lineaarinen melulähde

Pääartikkeli: Ajoradan melu
Image
New Jersey Turnpike oli yksi varhaisimmista verkkolähteet analysoitiin melun

Ajoradan melu on tärkein esimerkki lineaarisesta melulähteestä, koska se muodostaa noin 80 prosenttia ihmisten aiheuttamasta melumeluista maailmanlaajuisesti. 1960-luvulla, kun tämän ilmiön tietokonemallinnus oli täydellinen, lineaarisen lähdekohinan mallintamisen ensimmäisistä sovelluksista tuli systemaattisia. Läpikulun jälkeen National Environmental Policy Act ja äänitekniikka lain kysyntä yksityiskohtaisen analyysin noussut, ja päättäjiä alkoi etsiä akustisten tiedemiesten vastauksia suunnitteluun uusien teiden ja suunnittelussa meluntorjunta . Ajoradan melun voimakkuutta säätelevät seuraavat muuttujat: liikennetoiminta (nopeus, kuorma-autojen yhdistelmä, ajoneuvokannan ikä ), ajoradan pintatyyppi, rengastyypit, ajoradan geometriat, maasto, mikrometeorologia ja aluerakenteiden geometria.

Muuttujien monimutkaisuuden vuoksi linjalähteen akustisen mallin on oltava tietokonemalli, joka voi analysoida melutasoja tien läheisyydessä. Ensimmäiset merkitykselliset mallit syntyivät 1960-luvun lopulla ja 1970-luvun alussa. Kaksi johtavaa tutkimusryhmien olivat BBN vuonna Bostonissa ja ESL Inc. Sunnyvale, Kalifornia. Molemmat ryhmät kehittivät monimutkaisia matemaattisia malleja, jotka mahdollistivat vaihtoehtoisten ajoratojen suunnittelun, liikennetoiminnan ja melun vähentämisstrategioiden tutkinnan mielivaltaisessa ympäristössä. Myöhemmät mallimuutokset ovat tulleet laajalle levinneeksi valtion liikenneministeriöiden ja kaupunkisuunnittelijoiden keskuudessa , mutta varhaismallien tarkkuudessa on tapahtunut vain vähän muutoksia 40 vuoden aikana.

Yleensä linjalähteen akustiset mallit jäljittävät äänisädekimput ja laskevat leviämishäviöt sekä sädekimppujen divergenssin (tai lähentymisen}) taittumisilmiöistä. Diffraktioon puututaan yleensä asettamalla toissijaisia ​​säteilijöitä mihin tahansa topografisen tai antropomorfisen "terävyyden" pisteeseen (kuten melunesteet tai rakennuksen pinnoille. Meteorologyn voidaan käsitellä tilastollisesti tavalla, joka mahdollistaa todellisten tuuli nousi ja tuulen nopeus tilastoja (yhdessä termokliinin tiedot).

Veden pilaantumisjohdon lähde

Image
Colorado-joki , joka vastaanottaa tehokkaasti lineaarisen lietelähteen Grand Canyonin sivuilta .

Vähemmän yleisiä ovat linjalähteiden sovellukset veden epäpuhtauksien leviämisen alalla. Tämä ilmiö syntyy yleensä, kun pintavuoto pesee maaperän epäpuhtaudet maaperän ylemmistä kerroksista ja kuljettaa nämä epäpuhtaudet lineaariseen vastaanottoveteen, kuten jokeen. Maanhoitokäytännöt, jotka johtavat tällaisiin vesien pilaantumislähteisiin, ovat hakkuut , torjunta-aineiden levitys, rakentamisen luokittelu, kaatumis- ja palamistoiminta ja kaupunkien sadevesien vuoto.

Jälleen tarvitaan tietokonemalleja tällaisen pidennetyn lineaarisen purkauksen monimutkaisuuden käsittelemiseksi dynaamiseen väliaineeseen, kuten virtaavaan veteen. Tuloksena olevaa epäpuhtauksia kuljettavaa pintavettä voidaan pitää joen tai puron vuotavana linjalähteenä. Tämän pintavuodon kemiallista koostumusta voidaan luonnehtia pintavuodemallilla, kuten USGS: n valumisaostusalgoritmilla , kun taas virtausliikenne voidaan analysoida dynaamisella jokien epäpuhtausmallilla, kuten DSSAM .

Valopäästölinjan lähde

Image
Yhteinen T8 loisteputki valaistus putkia käytetään toimistoissa

Valaistustutkimuksessa monet lähteet ovat luonteeltaan lineaarisia, yleisimmin fluoresoiva putki . Sisävalaistuksen suunnitteluprosessin aikana on tärkeää laskea valon voimakkuus työasemilla tai muilla käyttöalueilla, ei vain riittävän valon varmistamiseksi. on läsnä, mutta vielä tärkeämpää ylivalaistuksen ja siihen liittyvän energianhukan sekä haitallisten terveysvaikutusten välttämiseksi . Siten valonläpäisylaskelmiin osallistuvat tutkijat käyttävät tietokonemalleja, jotka tunnistavat lineaariset lähteet, kun käytetään fluoresoivia valaisimia. Tyypillisessä ympäristössä voi olla satoja rajallisen pituisia valonlähteitä, jotka käsittävät valotehon toimistoympäristössä. Tähän liittyvä käsite ovat fototerapiassa käytetyt ultraviolettiputket , joissa putken ulostulosäteily voidaan mallintaa tarkasti käsittelemällä putkea linjalähteenä. On suuremmassa mittakaavassa, valaistu tie voi toimia linja lähteenä valon pilaantumista .

Katso myös

Viitteet

  1. ^ Michael Hogan, teoreettinen perusta ilmakehän diffuusiolle lineaarisesta lähteestä , ESL Inc., Environmental Systems Laboratory, julkaisu IR-29, Sunnyvale, Ca., 4. toukokuuta 1970
  2. ^ Richard J. Venti, Ilmakehän diffuusiomallit ajoradan lähteille , ESL Inc., Environmental Systems Laboratory, Julkaisu ET-22, Sunnyvale, Ca., 5. lokakuuta 1970.
  3. ^ Julkilaki nro 92-574, 86 Stat. 1234 (1972) Noise Pollution and Abatement Act of 1972 , kodifikaatio muutettu 42 USC 4901-4918 (1988)
  4. ^ John Shadely, New Jersey Turnpike -laajennushankkeen akustinen analyysi Raritanin ja East Brunswickin , Bolt Beranekin ja Newmanin välillä, 1973
  5. ^ Yhdysvaltain geologian tutkimuskeskus valumia sademäärä algoritmi arkistoituja 2007-06-10 klo Wayback Machine
  6. ^ David Robert Grimes , Chris Robbins, Neil John O'Hare. Annosmallinnus ultraviolettivaloterapiassa , lääketieteellinen fysiikka, 37 (10) lokakuu 2010

Ulkoiset linkit