Усовершенствование математической модели необходимого количества машин для выполнения технологических операций уплотнения на полигоне твердых бытовых отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Винницкий национальный технический университет Украина, Винница

Усовершенствование математической модели необходимого количества машин для выполнения технологических операций уплотнения на полигоне твердых бытовых отходов

О.В. Березюк

Ежегодно в украинских населенных пунктах образовывается более 46 млн. м³ твердых бытовых отходов (ТБО), основная часть которых захоранивается на 4530 полигонах и свалках [5]. Постановление Кабмина Украины № 265 [10] стало основой для разработки Национальной стратегии обращения с ТБО. Способами уменьшения темпов роста площадей под захоронение ТБО являются: их уплотнение на карте полигона с помощью бульдозеров и увеличение высоты складирования. Поэтому усовершенствование математической модели необходимого количества бульдозеров для выполнения технологических операций уплотнения ТБО является актуальной научно-технической задачей.

В статье [1] предложена математическая модель прогнозирования распространенности захоронения ТБО в разных странах. В работе [2] определена регрессионная зависимость затрат на захоронение ТБО от уровня доходов населения. В статьях [3, 7] определены с помощью однофакторного регрессионного анализа зависимости площади полигона ТБО и необходимого количества бульдозеров для уплотнения ТБО, соответственно. Однако многофакторные модели необходимого количества бульдозеров для уплотнения ТБО, в результате анализа известных публикаций, нами не выявлены.

Целью исследования является усовершенствование математической модели необходимого количества бульдозеров для уплотнения ТБО для разработки стратегии, комплекса машин и оборудования для обращения с ТБО, а также уменьшение темпов роста площадей земельных участков под их захоронение. Основными задачами исследования оказались: усовершенствование зависимости площади полигона захоронения ТБО от их высоты складирования и численности обслуживаемого населения, построение усовершенствованной математической модели количества бульдозеров для уплотнения ТБО, построение поверхностей откликов полученных целевых функций.

Материалы и методы

Предмет исследования - математическая модель необходимого количества бульдозеров для уплотнения ТБО на полигоне.

Объект исследования - полигоны твердых бытовых отходов.

При выполнении работы применялась методология планирования эксперимента.

Результаты

Результаты исследования показали, что потребность в бульдозерах для уплотнения ТБО на карте полигона, может быть определена по формуле [9]

, (1)

где с_б - плотность ТБО после трех проездов бульдозера, кг/м³; v_б - эксплуатационная скорость бульдозера, м/ч (до 3 км/ч); К_в - коэффициент использования бульдозера за смену по времени; b_б - ширина полосы, уплотняемой за один проезд бульдозера, м; с - плотность ТБО, выгружаемых на полигоне, кг/м³; d - толщина слоя ТБО, формируемого за один проезд, м; Т - продолжительность рабочей смены, ч.

На основе данных работы [8], используя планирования эксперимента с помощью ротатабельного центрального композиционного планирования второго порядка, применяя разработанное программное обеспечение, защищенное свидетельством на произведение [4], получена зависимость площади полигона захоронения ТБО от их высоты (глубины) складирования и разной численности обслуживаемого населения

, (2)

где h - высота (глубина) складирования ТБО, м; n - средняя численность обслуживаемого населения, тыс. чел.

Установлено, что по критерию Фишера гипотезу об адекватности регрессионной модели (2) можно считать правильной с 95%-ю достоверностью. Коэффициент множественной корреляции для уравнения (2) составил 0,9939, что свидетельствует о его достаточной точности. По критерию Стьюдента выявлено, что в большей мере площадь полигона захоронения ТБО зависит от его высоты, а в меньшей - от средней численности обслуживаемого населения.

Отношение плотностей ТБО после и до проезда бульдозера может быть выражено через коэффициент их уплотнения

. (3)

Согласно работе [5], коэффициент уплотнения ТБО существенно зависит от высоты полигона h и может быть описан гиперболической регрессионной зависимостью

. (4)

После подстановки зависимостей (2) - (4) в уравнение (1) получим

. (5)

На рис. 1 показаны графические зависимости площади полигона захоронения ТБО и количества бульдозеров для выполнения технологических операций уплотнения ТБО от параметров влияния, построенных с помощью моделей (2) и (5), соответственно.

а) б)

Рис. 1. Поверхности откликов целевых функций: площади полигона захоронения ТБО (а) и количества бульдозеров для выполнения технологических операций уплотнения ТБО (б)

В результате исследования предложена усовершенствованная адекватная математическая модель необходимого количества бульдозеров для уплотнения ТБО от высоты полигона и численности обслуживаемых жителей, которая может быть использована для разработки стратегии, комплекса машин и оборудования для обращения с твердыми бытовыми отходами, а также уменьшения темпов роста площадей земельных участков под их захоронение. Выявлено, что в большей мере площадь полигона захоронения ТБО зависит от его высоты, а в меньшей - от средней численности обслуживаемого населения.

Литература

захоронение бытовой отходы

1. Березюк О.В. Визначення параметрів впливу на шляхи поведінки з твердими побутовими відходами // Сучасні технології, матеріали і конструкції у будівництві. - Вінниця, 2011. -№ 2 (10). - С. 64-66.

2. Березюк О.В. Визначення регресійних залежностей витрат на управління твердими побутовими відходами від рівня доходів населення // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2012. - № 5. - С. 24-26.

3. Березюк О.В. Встановлення регресій параметрів захоронення відходів та потреби в ущільнювальних машинах на основі комп'ютерної програми "RegAnaliz" // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2014. - № 1. - С. 40-45.

4. Березюк О.В. Комп'ютерна програма "Планування експерименту" ("PlanExp") / Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 46876 // власник свідоцтва О.В. Березюк. - К.: Держ. служба інтелект. власн. України. - Дата реєстрації: 21.12.2012.

5. Березюк О.В. Математичне моделювання прогнозування об'ємів утворення твердих побутових відходів та площ полігонів і сміттєзвалищ в Україні // Сучасні технології, матеріали і конструкції у будівництві. - Вінниця, 2009. -№ 2. - С. 88-91.

6. Березюк О.В. Определение регрессии коэффициента уплотнения твердых бытовых отходов от высоты полигона на основе компьютерной программы "RegAnaliz" // Автоматизированные технологии и производства. - 2015. - № 2 (8). - С. 43-45.

7. Березюк О.В. Регрессия количества машин для уменьшения темпов роста площадей земельных участков под захоронение твердых бытовых отходов // Формирование инфраструктуры развития регионального АПК: теория и практика: материалы XIV Междунар. научно-практ. конф. - Барнаул, 2015. - С. 356-359.

8. Карлова О.А. Технології виробництва в міському господарстві: навч. посібник. - Харків,: ХНАМГ, 2005. - 156 с.

9. Полігони твердих побутових відходів. Основи проектування: ДБН В.2.4_2_2005. - [Чинний від 2006-01-01]. - К.: Держбуд України, Мінприроди України, 2005. - 35 с. - (Національні стандарти України).

10. Постанова Кабінету Міністрів України від 4 березня 2004 року № 265 «Про затвердження Програми поводження з твердими побутовими відходами» / Кабінет Міністрів України - URL: http://zakon1.rada.gov.ua/laws/show/265-2004-%D0%BF.

Размещено на Allbest.ru