4.5 Осадження зважених забруднюючих речовин у водному середовищі

Осадження зважених забруднюючих речовин у водному середовищі та вторинне забруднення водних мас за рахунок змиву з поверхні дна частинок, що осіли на ньому за певних умов, суттєво впливає на баланс речовин у воді. Рівняння балансу зважених речовин на певній (контрольованій) ділянці річкового потоку можна виразити так:

Qп + Qб – Qн – Qк = 0 , (4.27)

де Qп і Qк – відповідно витрати (за одиницю часу) зважених речовин (наносів) у початковому і кінцевому створах ділянки;

Qб – сумарні витрати наносів усіх бокових притоків, у т.ч. стічних вод, річок, ручаїв, рівчаків тощо на цій ділянці;

Qн - сумарні вертикальні витрати наносів.

Сумарні вертикальні витрати наносів визначають деформацію русла. Вони є результатом наносів, що відкладаються у межах даної ділянки за рахунок надходжень з розмиву русла і пойми та за рахунок відкладень (осаджень) з води потоку, тобто

Qн = ∑ Qр + ∑ Qв , (4.28)

де Qр - сумарні витрати частинок розмиву русла і пойми;

Qв - сумарні витрати частинок відкладень (осаджень) з води потоку.

Рівняння розподілу концентрації зважених частинок Сі по довжині водотоку в розрахунковому створі на певній віддалі Х від початкового створу ділянки має вигляд

С_і = Ст_і + (Сп_і – Ст_і) е ^m , (4.29)

де Сп_і - концентрації зважених частинок на початку ділянки при Х = 0 (каламутність води, г/куб.м);

Ст_і - концентрації зважених частинок на ділянці, що відповідає транспортувальній здатності водотоку, г/куб.м;

m - показник степеня.

Показник степеня у цій формулі має значення

m = Х В (d + Ко_і) / Q , (4.30)

де Х - віддаль від початкового створу ділянки до розрахункового створу;

В – ширина русла річки;

Q – витрати води водотоку річки;

d – середня гідравлічна крупність зважених частинок на досліджуваній ділянці русла;

Ко_і – коефіцієнт умов динамічної рівноваги русла, при якому середні на ділянці русла вертикальні витрати зважених частинок, що переносяться через одиницю поверхні русла (одиничні вертикальні витрати), дорівнюють нулю.

Концентрації Ст_і зважених частинок на ділянці (каламутність води), що відповідає транспортувальній здатності водотоку, мають значення

Ст _і = 0,01 αі b Nт Wт / g Н , (4.31)

де Wт - швидкість течії водотоку ріки;

Н - глибина русла ріки;

N_т – параметр турбулентного потоку (ф.3.15);

αі – відсотковий вміст зважених забруднюючих речовин у водному середовищі у складі донних відкладень;

b - коефіцієнт, що залежить від коефіцієнта Ксх схилу русла (для рівнинних рік, для яких має місце 20 ≤ Ксх ≤80, він має значення b = 650, а для гірських рік при 10≤ Ксх ≤20 він дорівнює b = 450 );

g = 9,81 м/с – коефіцієнт вільного падіння.

Швидкість Wос осадження зважених частинок під дією тяжіння обчислюється за формулою

Wос = g d ² (Р -1) / 18 ν , (4.32)

де d – середня гідравлічна крупність зважених частинок;

Р - питома вага частинок;

ν - кінематична в’язкість води.