Оценка опасности загрязнения взвешенными веществами водоема с направленным течением

    Задания:

1. Рассчитать допустимую концентрацию взвешенных веществ в сточных водах, сбрасываемых в водоем с направленным течением.

2. Рассчитать кратность разбавления сточных вод в водоеме с направленным течением.

3. Указать основные мероприятия по снижению опасности загрязнения водоема взвешенными веществами.

 

    Исходные данные

Номер варианта	Допуст. увелич. конц. в-в, Кд, г/м^3	Расход сбрасыв. сточных вод, Qв, м^3/с	Расход воды водоема, Q, м^3/с	Длина русла от выпуска до расч. створа, L, м	Расстояние от выпуска до расч. створа по прямой, Ln, м	Средняя скорость течения воды водоема, W, м/с	Глубина водоема, Н, м	Содержание взвеш. в-в в водоеме до сброса, С, г/м^3
0	0,25	0,08	72	1000	900	2,0	3,0	10,0
1	0,25	0,085	73	1002	902	2,1	3,1	9,1
2	0,25	0,09	74	1004	904	2,2	3,2	8,8
3	0,25	0,095	75	1006	906	2,3	3,3	8,5
4	0,25	0,10	76	1008	908	2,4	3,4	8,1
5	0,25	0,15	71	1010	910	2,5	3,5	9,5
6	0,25	0,20	70	1007	912	2,6	3,3	8,6
7	0,25	0,25	69	1005	911	2,0	3,2	8,4
8	0,25	0,30	68	1003	909	1,9	3,1	9,8
9	0,25	0,075	67	1001	907	1,8	3,0	9,5
10	0,25	0,07	66	1000	905	1,7	2,9	9,0
11	0,25	0,065	65	1002	903	1,6	2,7	9,8
12	0,25	0,06	64	1004	901	1,5	2,5	10,2
13	0,25	0,35	77	1008	914	2,8	2,9	9,9
14	0,25	0,08	72	1006	912	2,7	2,2	8,6
15	0,25	0,085	68	1003	915	2,6	2,0	10,5
16	0,25	0,09	69	1005	913	2,5	1,9	9,6
17	0,25	0,10	78	1001	916	3,0	2,6	8,7
18	0,25	0,15	76	1010	914	2,8	2,7	9,8
19	0,25	0,095	70	1009	902	2,5	2,1	8,9

 

     1. Расчет максимальной допустимой концентрации загрязняющих веществ выполняется с учетом характеристики водоема и преобладающего вида примеси в сточных водах.

     Максимальную допустимую концентрацию взвешенных веществ в очищаемых сточных водах (С_о, г/м³) определяют по формуле:

 

С_о = С + n∙ К_д,

где С – концентрация взвешенных веществ в водоеме до сброса в него сточных вод, г/м³; n – кратность разбавления сточных вод в водоеме; К_д – предельно допустимое увеличение концентрации, равное 0,25 г/м³.

     2. Кратность разбавления сточных вод в водоеме, характеризующая часть расхода воды водоема, участвующую в процессе перемешивания и разбавления сточных вод, определяется по формуле:

 

n = (Q _в + m ∙ Q)∙ Q _в,

где Q _в – расход сточных вод, м³/с; Q – расход воды водоема, м³/с; m - коэффициент смешения, рассчитываемый по формуле:

 

m =

где К = ψ∙φ - коэффициент, характеризующий гидравлические условия смешения, м^⅓; ψ – коэффициент, характеризующий положение выпуска сточных вод (для берегового выпуска = 1, для выпуска в русло = 1,5); φ = L / L_n – коэффициент извилистости русла; L – длина русла отсечения выпуска до расчетного створа, м; L_n – расстояние между этими же сечениями по прямой, м; D _Т = – коэффициент турбулентной диффузии в водоеме, м²/с; g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с², Н    – средняя глубина водоема, м; W – средняя скорость течения воды водоема, м/с; М = 22,3 м^0,5/с – функция коэффициента Шези для воды; С_ш = 40 м^0,5/с – коэффициент Шези;

     ехр(-К(L)^⅓) = , е = 2,18.

     Распространение загрязняющих веществ сточных вод происходит в направлении течений в водоеме, в этом же направлении увеличивается и кратность разбавления. При определенных условиях максимальную концентрацию загрязняющих веществ (С_max, г/м³) определяют по формуле:

 

С _max = C +(C ₀ - C)∙ехр(-К(L)^⅓).

Вычисление средней концентрации загрязняющего вещества при рассеивании облака загрязнения в реке

Задание: Рассчитать среднюю концентрацию загрязнения речного потока на расстояниях 2000, 5000 и 10000 м от места сброса сточных вод, используя данные варианта.

 

Исходные данные

№ вар-та	Средняя ширина реки, Вср, м	Средняя глубина реки, hср, м	Средняя скорость течения, Vср, м/с	Коэффициент Шези, С, м^0,5/сек	Начальная концентрация загрязнения, Sст, %	Начальная длина облака загрязнения, l0, м
0	31	2,58	1,12	35	100	200
1	30	2,56	1,14	25	99	210
2	29	2,54	1,16	20	98	220
3	28	2,52	1,18	15	97	230
4	27	2,50	1,20	40	96	240
5	26	2,48	1,22	45	95	250
6	25	2,46	1,24	50	94	260
7	24	2,44	1,26	55	93	270
8	23	2,42	1,28	60	92	280
9	22	2,40	1,30	35	91	290
10	21	2,76	1,32	25	90	300
11	20	2,74	1,32	20	89	310
12	19	2,72	1,34	15	88	320
13	18	2,68	1,36	40	87	330
14	17	2,66	1,38	45	86	340
15	16	2,64	1,40	50	85	350
16	15	2,62	1,42	55	84	360
17	14	2,60	1,44	60	83	370
18	13	4,00	1,46	35	82	380

Условие: в реку одновременно сбрасывается загрязняющее вещество повышенной концентрации, загрязнение речных вод происходит по всей ширине реки на участке длиной (l₀, м). По пути движения наблюдается рассеивание облака загрязнения и уменьшение концентрации загрязняющего вещества вследствие турбулентного перемешивания и влияния различных скоростей в поперечном сечении русла.

 

     Объем загрязненной части реки от момента сброса загрязняющего вещества (t) можно определить по формуле:

V = h _ср × В_ср × ((l ₀ + (j × V _ср × t)), м³,

где h_ср – средняя глубина реки, м; В_ср – средняя ширина реки, м; l₀ – начальная длина облака загрязнения, м; V_ср – средняя скорость течения, м/с; t – время, от момента сброса загрязняющего вещества до расчетных расстояний; j – параметр, зависящий от коэффициента Шези (определяется по табл. 1).

 

t = L / V _ср, сек,

где L – расстояние от места сброса загрязняющего вещества (2000, 5000, 10000 м).

Таблица 1

Значение параметра j

С	j	С	j
15	0,838	45	0,444
20	0,688	50	0,419
25	0,598	55	0,404
30	0,540	60	0,388
35	0,504	65	0,373
40	0,468	70	0,358

 

     Длина области загрязнения за время t находится по формуле:

l = l ₀ + (j × V _ср × t), м.

     Средняя концентрация загрязняющего вещества для всего объема загрязненной части водного потока вычисляется по формуле:

S _ср = , %.

Полученные данные сводим в таблицу:

Длина пути облака загрязнения, L, м	Объем загрязненной части реки, V, м^3	Время, t, сек	Длина области загрязнения, l, м	Средняя концентрация загрязняющего вещества, Sср, %
2000
5000
10000