книги из ГПНТБ / Зак, Г. Л. Самоочищение водоемов основы рационализации гидрологических и санитарно-технических расчетов
.pdfвыше температуры воды. |
Время протока воды составляет |
|
26000 |
1 КЛ |
и |
—-—=1,54 суток. Наконец, дефицит кислорода в на-
0,195 X 86400
чальной точке равен 10,09 мг/л.
Если бы на данном участке р. Уводи взвесь не отлагалась бы совершенно, то дефицит кислорода в конце участка -можно было бы определить по уравнению (53):
0J2L2L^(10 -0.121X1.54 _ 10-0.895X1.54) - 9 320 мг!л, 0,895- 0,121
При таком дефиците количество кислорода в конечной точке у с. Чаново было бы равно 10,09—9,32 — 0,77 мг/л, вместо факти ческого 0,14 мг/л. Суточный избыток кислорода составлял бы
в этом случае (0,77—0,140) 2,39X86,4 = 0,63X2,39X86,4 = 130 кг-
Это количество кислорода и идет на окисление продуктов распа
да взвеси. |
показатель |
продуктов |
распада — [3> |
|
||
Кислородный |
может |
|||||
быть найден из |
уравнения 74 500(3 = 130,0, откуда Р=- 1g 130,0 _ |
|||||
|
|
|
|
|
1g 74 500 ~ |
|
= 0,430, |
что соответствует коэффициенту |
турбулентной |
диффу- |
|||
зии г= 0,00 130, |
найденному ранее. |
|
Занга. |
|
||
В следующем примере |
рассматривается р. |
Расход |
||||
воды в реке — 26,5 м^/сек при температуре воды |
12,0°; |
средняя |
||||
скорость |
движения воды — 1,18 м/сек. |
Ширина |
реки — 50 м. |
Исследуемый участок имеет протяженность 16 км.
Количество взвешенных веществ, отлагающихся на данном участке, составляло 114,0—76,4 = 37,6 мг/л. Пятисуточная БПК
в начальном пункте 8,32 мг/л-, там же растворенного кислорода
8,08 мг/л, |
а в конечном — 7,93 мг/л. |
величину |
|
коэффициента |
|||||||
Соответствующие подсчеты |
дают |
|
|||||||||
турбулентной диффузии е = 0,00555. |
|
|
|
|
|
||||||
При указанной выше температуре воды константа скорости |
|||||||||||
потребления |
кислорода |
(см. |
приложение |
VIII) |
К, = 1,5Х |
||||||
Х0,0712 = 0,1063; |
константа реаэрации по номограмме |
(см. при |
|||||||||
ложение |
XXVII) |
/<2 = 2,78, а |
с |
поправкой |
на |
температуру |
|||||
/<2 = 0,89X2,78 = 2,48. Полная |
БПК в |
начальной |
точке |
будет |
|||||||
равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
БПК = -—------ = 11,8 жг/л. |
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
- 10 - 0.1063 |
Х5 |
|
|
|
|
|
|
Дефицит кислорода в начальной точке при имеющейся тем |
|||||||||||
пературе |
10,69—8,08 = 2,61 |
мг/л, а |
в |
конечной |
точке |
равен |
|||||
10,69—7,93 = 2,76 мг/л. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Если не учитывать донных отложений,'то дефицит кислорода |
|||||||||||
в конечной точке при времени протока----- — = 0.157 |
суток |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1,18 х 8640 |
|
ХЮ-°’39= |
||
будет ДДй63 л 774(1П~0'1С63х 0'157 - 10-2'48х°'157) V 2,61 |
|||||||||||
2., Яо — v. 1Обо |
кислорода в конечной |
|
|
|
|||||||
= 1,354 мг/л. |
Количество |
точке |
в этом |
89
случае было |
бы 10,69—1,354 = 9,336 мг/л, вместо 7,93 мг/л, |
||||||
имеющихся в |
натуре. |
|
|
|
|
|
|
Избыточное количество кислорода, расходуемое на окисление |
|||||||
продуктов распада |
донных |
отложений, |
составляет |
(9,336— |
|||
—7,93) X 26,5X86,4 = 3220 кг. |
|
|
|
|
|||
Суточное количество |
осаждающейся |
взвеси |
равно |
37,6 X |
|||
X26,5X86,4 = 86 000 |
кг. |
Потребность в кислороде |
нерастворен- |
||||
|
86 000 X 77 |
|
~ |
|
|
|
|
ных веществ---- --------- = 6600 |
кг О2 в сутки. |
|
|
При времени накопления осадка 120 дней потребность в кис лороде всех скопившихся за указанный срок отложений равна
—Ёбоо— / j--------- 1--------\ |
= 320 000 кг |
|
2,3X 0,008 I |
1Оо,008x 119 I |
|
Кислородный коэффициент продуктов распада определяется |
||
из уравнения 320 000 |
[3 = 3220, откуда |
= 0,63 при соответст |
вующем ему коэффициенте турбулентной диффузии е = 0,00555
В последнем примере рассматривается р. Кура при рас ходе воды 107 мР/сек, температуре воды 4° С и скорости течения 1,10 м!сек. Расчетный участок при средней ширине 47 м, протяженностью 27,9 км; вода протекает за 0,295 суток. Коли
чество отлагающихся взвешенных веществ на 6 мг/л.
Начальная пятисуточная ВПК воды 8,05 мг/л, а количество
растворенного кислорода в начальной точке равно |
10,98 |
м.г/л; |
||||||||
то же, в конечной 11,5 мг!л. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Константа скорости потребления кислорода при |
рассчитьг |
|||||||||
ваемой |
температуре |
К\ = 1,5 X 0,049 = 0,0738, |
а |
константа |
||||||
реаэрации /(2 = 6,457. |
Полная ВПК в начальной |
точке |
будет |
|||||||
------------------=14,0 мг/л. Дефицит кислорода |
в |
начальной |
точ- |
|||||||
j qO,0738 X 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ке равен |
12,9—10,98 = 1,92 |
мг/л, в конечной — 12,9—11,50 = |
||||||||
= 1,40 |
мг]л. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если осаждения взвеси не учитывать, дефицит кислорода |
в |
|||||||||
конечной точке будет |
* 14 ° |
(i 9-0,0738x0,295 _ ю-6’457*0'295) |
-|- |
|||||||
|
|
|
6,000 |
В этом случае количество раство |
||||||
4- (1,92 X 10-6’457х°-295) = 0,134. |
||||||||||
ренного кислорода в |
конечной точке 12,90—0,134 = 12,766 |
мг/л, |
||||||||
вместо существующих 11,5 мг[л. |
|
|
|
|
|
|
||||
Разница в кислороде, равная 12,766—11,50=1,266 мг/л, или |
||||||||||
за сутки |
1,266X 107,0X86,4 = 11,700 кг. |
|
|
|
|
|
||||
Количество выпавших осадков равно около 4,5 мг/л, что со |
||||||||||
ставит ,в |
сутки 4,5X107X86,4 = 41 500 кг. Суточная потребность |
|||||||||
взвеси |
в |
|
41 X i-Oil X 77 |
conn а |
т-т |
количестве |
||||
кислороде---------- ------- |
= 3200,0 /сг. |
При |
90
дней накопления донных отложений 120 потребность в кислоро де нерастворенных веществ, скопившихся за указанный период,
будет равна -——— |
( 1-------------------\ — 154000 кг. |
|
2,3 X 0,008 |
1 |
1Оо,оо8х12о |
Выделяющиеся ив донных отложений продукты распада бу
дут потреблять избыток кислорода. Находим его из уравнения
162 000 0=11 700, откуда 0 = 0,79.
Соответствующие расчеты в данном случае дают коэффици ент турбулентной диффузии е = 0,0147.
Результаты трех примеров распада сводятся в следующую таблицу (см. табл. 16).
|
Таблица 16 |
Названия рек |
Коэффициент г Коэффициент £ |
Уводь ......................................................... |
0,00130 |
0,43 |
Занга ........................................................ |
0,00555 |
0,63 |
Кура......................................................... |
0,01470 |
0,79 |
При построении по данной таблице графика зависимости ки слородного показателя продуктов распада от коэффициента турбулентной диффузии (см. приложение XXXIII) получается прямая линия.
16. Определение показателя БПК ,
Приведенные выше соображения и расчеты баланса кисло рода, определяющие процессы самоочищения сточных вод в во доеме, указывают на возможность нахождения некоторых невыявленных параметров по совокупности остальных известных ве личин. По такому же принципу можно определить показатель БПК и зависимость его от коэффициента турбулентной диффу
зии.
Вновь используются материалы по режиму ряда рек, рас смотренные нами выше.
Рассмотрим р. Оку на участке шириной 42 м при расходе во
ды 3,40 м3/сек, температуре воды 20,3° С. |
Время протока во |
ды— 0,114 суток, а скорость — 0,07 м/сек, |
БПК в начальной |
91
точке—7,09 лгг/л, в конечной — 6,59 мг/л-, концентрация осаж дающихся веществ—12,0 мг1л при их БПК—77 мг/л.
По аналогии с ранее приведенными 'расчетами находим ко эффициент турбулентной диффузии е = 0,00062. Полная су точная БПК в начальной точке будет 7,09Х3.4ОХ86,4 = 2080 кг,
а в конечной точке 6,59X3,4X86,4 = 1930 кг. Без учета взвеси полная суточная БПК в конечной точке была бы, согласно фор муле,
|
|
2080 |
|
|
оппп |
кг О, в сутки. |
|
|
|
|
||||
|
|
-------------— = |
2000 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
jqO.152 |
X |
0.114 |
|
2 |
|
J |
|
|
|
|
|
|
Количество взвеси |
равно |
12,0X3,4X86,4 = 3520 кг/сутки. При |
||||||||||||
БПК взвеси 77 г/кг суточная БПК взвеси |
3520x77 |
|
- |
|
кг. |
|||||||||
“— — 271,0 |
||||||||||||||
На основании уравнения |
(60) |
можно написать: |
2080—1930 = |
|||||||||||
= 2080—2000 + 27П |
откуда |
у =0,76. Причем показатель БПКТ |
||||||||||||
будет соответствовать |
коэффициенту |
турбулентной |
диффузии |
|||||||||||
8 = 0,00062. |
пример — участок в 55 км у р. |
Дон. |
Расход воды в |
|||||||||||
Второй |
||||||||||||||
реке—23,35 м3/сек; средняя температура воды |
17,6° С. Ско |
|||||||||||||
рость протока — 0,43 |
|
м/сек, |
ширина реки — 58 |
ж; |
БПКэ в |
на |
||||||||
чальной точке — 2,25 |
мг/л, в |
конечной—0,65 мг/л. |
Концентра |
|||||||||||
ция взвеси, |
отлагающейся на указанном участке, 11 мг/л. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
25 |
|
— |
Полная БПК в начальной точке будет равна -------- |
■’— ------ |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
доО,134x5 |
|
||
2,87 мг л. То же, |
в конечной точке |
— |
|
= 0,828. Суточ- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 — — |
|
|
|
|
|
|
ная БПК в |
|
|
|
|
|
|
|
|
10° |
|
|
|
|
|
начальном створе равна 2,87X23,35X86,4 = 5750 |
кг\ |
|||||||||||||
го же, в конечной точке 0,828x23,35x86,4=1660 кг. |
|
|
|
|||||||||||
Продолжительность |
протока |
воды |
на |
указанном |
участке |
|||||||||
при средней скорости о = 0,425 |
м/сек |
будет равна |
t = I ■ v — |
|||||||||||
55 х КИЮ |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—------------------- =1,49 суток. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
0,425 X 80X |
400 |
|
|
J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если бы взвеси на данном участке не выпадало, то полная |
||||||||||||||
БПК в конечной точке была бы |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
5750,0 |
|
одсп |
|
в сутки. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
---------------— 3660 кг О, |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
j0.0,134X1.49 |
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
||
Суточное количество |
взвеси |
11,0X23,35X86,4 = 22 100 |
кг, |
а |
||||||||||
БПК ее равна |
2200 У 77 |
|
|
|
|
|
Из уравнения |
|||||||
|
---- =1700 кг О2 в сутки. |
|||||||||||||
3660—1660 = 2000= 17001 |
найдем кислородный показатель осаж |
дения y = 1,023, который соответствует в данном случае коэффи циенту турбулентной диффузии е = 0,00328.
92
Все приведенные здесь расчеты относились к ре,кам цент1
ралыюй России. В целях учета разнообразных условий два пос ледних примера взяты для рек южных областей Союза.
Упомянутая ранее р. Занга имеет значительный уклон, что
увеличивает турбулентность |
потока. |
5,8° С, ши |
Расходы воды в реке—19,3 мъ/сек, температура |
||
рина реки — 50 м, средняя |
скорость протока—0,91 |
м/с-ек. Ис |
следуемый участок протяженностью 12 км имеет ВПК воды в начале 5 мг/л, в конце—1 мг/л. Концентрация оседаемой взве си 40 мг/л. Время протока воды 0,153 суток.
По расчету коэффициент турбулентной диффузии равен
0,00413, что значительно превосходит этот показатель во всех предыдущих случаях.
ВПК в начальной точке будет равна |
|
5 0 |
|
|
|
||||||||
--------- ---------=8,4 мг{л, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1— jqO.078 X 5 |
|
|
|||
а в |
конечной |
--------—— = 1,68 мгл. |
Суточная |
ВПК |
в |
||||||||
|
|
|
~~ |
■] qO.078 У 5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
начальном створе |
8,40X19,3X86,4 = 14 000 |
кг. |
в |
конечном — |
|||||||||
1,68 |
19,3X86,4 = 2800 |
кг. |
Без учета |
взвеси в |
реке |
суточная |
|||||||
БПК |
в |
конечной |
точке |
составит--------------- |
= 13 600 кг. |
Су- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
100,078X0,153 |
|
|
|
J |
||
точное |
количество |
взвеси |
40,0 X 19,3 X 86,4 = 66,300 |
кг, |
а ее |
||||||||
I? n TZ |
Л |
|
|
66 х 300 X 77 |
Г 1 |
ЛА |
кг |
ГЛ |
|
|
|||
БПК |
|
будет |
равна------ ----------- |
= 5100 |
О2 в сутки. |
||||||||
Показатель |
БПК |
определяется |
из |
|
уравнения: |
13600— |
|||||||
. —2800=10800 = 5100', |
откуда7 = 1,08 при соответствующей ве |
личине е = 0,00413.
Вкачестве последнего примера рассмотрим р. Куру.
Температура |
воды |
в |
реке |
равна |
13,3° С, |
расход |
воды — |
|||||||
107,0 м?/сек |
|
при |
средней |
скорости |
течения |
|
воды |
1,20 м/сек: |
||||||
ширина |
реки — 47 |
м, |
а |
|
длина |
участка |
|
27,9 км. БПКй |
||||||
в начальной точке 8,05 мг/Л, |
в |
конечной — 3,2 |
мг/л. |
Количество |
||||||||||
взвеси в воде на исследуемом участке равно около 4,5 мг)л. |
||||||||||||||
Коэффициент |
турбулентной |
диффузии |
g |
= 0,01490, |
что в |
|||||||||
значительной степени больше, чем в предыдущем случае. |
||||||||||||||
БПК в начальной точке с учетом температуры воды |
равна |
|||||||||||||
8.05 |
, |
, |
о |
|
мг л. |
‘ |
1о же, в |
конечной точке |
|
3,2 |
||||
--------- j------ |
= 11,2 |
|
——лт7Г~ — |
|||||||||||
|0O,11 X 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— 4,46 мг/л. |
Исследуемый |
участок |
вода |
пройдет |
за время |
|||||||||
/ = 7.:п =---------------= 0,269 |
суток. Сеточная |
БПК в |
начальной |
|||||||||||
|
1,20 X 86400 |
|
|
|
|
|
то же. в конечной |
|||||||
точке равна |
|
11.20X107,0X86,4=103800 кг: |
93
точке 4,46X107,0x86,4 = 41200 кг |
Без |
учета взвеси суточная |
|||
БПК в конечной точке была бы равна |
—-03800— = 96 800 кг. |
||||
|
|
r |
|
|q0,11XO,269 |
|
Суточное количество взвеси будет равно |
4,5X107,0X86,4 = |
||||
= 41 500 кг, а |
ее суточная |
БПК------------------ |
-=3195 кг. |
||
Показатель |
БПК находим из |
уравнения |
103 800—41 200 = |
||
= 103 800—96 800 + 3 1957,. откуда |
у — 1,35. |
|
|||
Найденные здесь зависимости |
у от е на логарифмической |
||||
сетке (см. приложение XXXII) дают прямую линию. |
|||||
|
Глава восьмая |
|
|
||
ПРОГНОЗ КИСЛОРОДНОГО РЕЖИМА В ВОДОЕМАХ |
|||||
17. Гидрологические расчеты кислородного режима |
|||||
Предшествующие главы |
имели |
определенную цель—нако |
|||
пление материалов, позволяющих |
выявить зависимость между |
рядом параметров, входящих в расчет сложного процесса само очищения водоемов, а также нахождение абсолютных значений
этих параметров.
Однако основное назначение данной работы заключается в- умении дать прогноз самоочищения водоема на основе парамет-
ров, имеющихся в начале процесса.
Попытаемся найти соответствующую методику расчетов на.
примерах водоемов, гидрологический и кислородный режимы ко торых здесь уже приводились.
Расход в р. Днепре, на участке ниже г. Смоленска, был равен
23,35 мЧсек; длина участка—55 км, средняя скорость протока
воды — 0,425 |
м/сек, время протока — 1,49 суток, |
температура |
воды 17,6° С; |
количество выпадающей взвеси— 11 |
мг/л. Началь |
ная БПК воды 2,87 мг/л, а содержание растворенного кислоро да — 9,35 мг/л. Требуется найти конечную БПК воды и содержа ние в ней кислорода.
Суточное количество выпадающей взвеси будет равно
11,0X23,35X86,4 = 22100 кг, а |
ее |
биохимическая потребность в |
2з 100 х 77 |
. |
|
кислороде достигает--- —~----- = |
1700 кг О2 в сутки. |
|
Без учета взвеси полная БПК в конечной точке определялась |
||
бы по уравнению ■—пд 49 |
= 1,81 мг/л. Фактически же БПК |
воды в конечной точке будет меньше вследствие поглощения взвесью части кислорода из воды. Без учета взвеси количество кислорода в конечной точке определилось бы по уравнению (53)
дефицита кислорода. При начальном дефиците кислорода 9,62—
—9,35 = 0,27 мг!л, коэффициентах Ki = 0,134 и /<2= 1,76, получим
9 — °-134 X 2,87 -0,134X1.49_ 1 о—1,76х 1,49) + 0 27 X Ю-1'76х1’49 =
*1,76-0,134 V
94
— 0,6283 мг/л. В этом случае количество кислорода в конечной точке было бы равно 9,62—0,63 = 8,99 мг/л.
Дефицит кислорода в конечной точке определялся из уравне
ния |
(61) |
513 = (0,6283— DB ) |
23,35X86,4, |
или 0,6283 — DB = |
|
= 0,254, |
откуда |
1~>б =0,628—0,254 = 0,374. |
Количество кислоро |
||
да в |
конечной |
точке реки |
будет равно |
Os =9,62—0,374 = |
= 9,246 мг/л, вместо 9,26 мг/л в натуре. Таким образом, указан
ные величины почти совпадают. Водоемы, ранее рассмотренные
ской части СССР, в основном к ее центральному району и от части к Кавказу.
Хотя расходы воды находи
лись в широких |
пределах |
(от |
|
|
|||||||
0,275 |
до |
250,0 м3/сек), |
а |
ха |
|
|
|||||
рактер |
водоемов |
по |
своим |
|
|
||||||
гидрологическим, |
|
химическим |
|
|
|||||||
и |
биологическим |
|
свойствам |
|
|
||||||
был весьма разнообразен, хо |
|
|
|||||||||
телось |
бы рассмотреть |
водоем |
|
|
|||||||
с |
совершенно |
своеобразным |
|
|
|||||||
режимом |
и |
расходами |
воды. |
|
|
||||||
Таким |
|
водоемом |
|
является |
|
|
|||||
р. |
Обь |
у г. Новосибирска, |
|
|
|||||||
подробно |
обследованная |
Ин |
|
|
|||||||
ститутом |
коммунальной |
гигие |
|
|
|||||||
ны |
и |
местным |
Санитарным |
|
|
||||||
институтом |
[16]. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
На р. Оби—большое число |
|
|
||||||||
протоков, |
островов |
и перека |
|
|
|||||||
тов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характерная |
|
особенность |
течения и |
изменчи |
||||||
.реки — относительно |
небольшие скорости |
||||||||||
вость |
фарватера под |
влиянием весенних |
паводков. |
Протекая |
среди берегов и островов с рыхлыми породами, р. Обь все время их разрушает. Исчезновение островов и образование новых— постоянное явление.
Расход воды в реке подвержен весьма резким колебаниям:
минимум в зимние месяцы (декабрь — март) 400 м3/сек-, в поло
водье же (середина мая) — до 6 300 м/сек.
Новосибирск расположен по обе стороны р. Оби. Притоки ее в районе города: Иня, Камышинка, Плющиха, Каменка, две Ельцовки, Тула (рис. 19).
Почвы, на которых расположен город, представляют собой полосу подзолов, под ними лёссовидные суглинки и супеси, кото рые в свою очередь лежат на гранитном основании, имеющем многочисленные выходы на берегах Оби и ее притоков. Эти вы ходы обычно совпадают с выходом грунтовых вод.
95
Изрезанность города оврагами приводит к тому, что как есте
ственные, так и |
промышленные стоки перехватываются этими |
|
оврагами и попадают в одну из речек, а затем в Обь. |
||
Рассмотрим |
случай, |
когда расход ,р. Оби был равен |
1452,0 мъ/сек при температуре воды 1,5° С. Выбран'ный участок |
||
был ниже пункта полного |
смешения сточных вод города с -реч |
|
ной водой. Длина участка — 7430 м. Количество свободного кис |
лорода в начальной точке равно нулю, а БПК — 902,0 мг/л, ко личество взвеси — 565,0 мг/л. Задача состоит в определении ос
новных параметров в конечной точке участка. |
протока воды |
|
||||||||||||||
При -ширине |
реки 650 м и |
средней скооости |
|
|||||||||||||
0,82 м/сек живое |
сечение реки |
. |
|
равно |
1452,0 |
|
1//0 |
лг |
9 |
; |
||||||
будет |
|
Q |
|
|
||||||||||||
средняя глубина |
|
1770 |
2,725 м; гидравлический радиус |
|
||||||||||||
потока---- = |
|
|||||||||||||||
1770 |
|
_ |
|
|
650 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициент С— |
2,7,/« = 39,3. |
|
|
|
|
|
|||||||||
---- = 2,7 м; |
|
|
|
|
|
|||||||||||
655 |
|
|
|
|
|
|
|
1000 x 0,823 |
п , |
|
|
|
|
|||
Мощность потока равна |
|
|
|
при- |
||||||||||||
—---------- = 0,357 ",кги* |
/сек/м, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
39,З2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
донная скорость 0,1 X 0,821/I’04-* |
39,3 |
= 0,232 ,и'сек; |
сила потока |
|||||||||||||
0Д57 |
. |
с. |
. |
, |
' |
2,7X0,82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
„ |
|
|
|
|
|
|
|
концентра- |
|
|||||||
——— = |
1 |
,о4 |
кг]М-. |
Для определения потенциальной |
|
|||||||||||
0,2о2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции взвеси в начальном сечении подсчитаем количество воды,
протекающей на 1 км пути. Оно будет равно при времени про
тока у” =1220 сек. |
1452X1220=1770000 м3. |
Количество взве- |
|||
си вместе с водой составит 1,54Х65ОХ 1000= 1 |
000 000 кг. Потен- |
||||
циальная концентрация взвеси |
будет равна |
—о ооо = ^^ мг/л, |
|||
что совпадает с |
фактическим содержанием взвеси. |
||||
|
Коэффициент количества движения потока равен: 18,5Х0,03Х |
||||
X 39,3 = 21,8, а |
коэффициент |
турбулентной |
диффузии $ = |
||
_ |
9,81 X 2,725 X 0,82 |
nmOQn |
|
|
|
— |
----------------------------- |
= U,UlZoU. |
|
|
|
|
2x21,8x39,3 |
|
|
|
Такой же расчет производится для конечного сечения. При ши рине русла около 900 м и средней скорости течения 0,34 м/сек,
живое |
сечение |
составит |
1452,0 |
= 4260ж2, |
|
средняя |
глуоина |
|||
--------- |
|
|||||||||
4260 |
. -7 Л |
|
0,34 |
|
4260 |
|
|
|
||
гидравлический |
радиус |
= 4,70 м, |
а |
коэф- |
||||||
-- = 4,/4.и, |
909,5 |
|||||||||
фициент С= 2~х 4170‘- = 42,85. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
Коэффициент количества движения is этом случае будет pa |
||||||||||
вен 18,5X0,03X42,85 = 23,8, а коэффициент |
турбулентной |
диф- |
||||||||
, |
9,81X4,74X0,31 |
0,00777. |
|
|
|
|
|
|
||
фузии |
———--------- — = |
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 X 23,8 X 42,85 |
|
|
|
|
|
|
|
96
.. |
|
|
составляет |
1000 x 0,343 |
ллл1, |
, |
, , |
|||||
Мощность потока |
-----------— |
= 0,0214 кгсек>м2. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
42,852 |
|
|
' |
|
|
Придонная |
скорость |
равна |
0,1 |
X 0,34 |
I/ —--------—----- |
= |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
4,7X0,34 |
|
|
= 0,103 м/сек, |
а придонная сил а |
|
= 0,2085 кг/м2. |
|
|
|||||||
Количество |
воды |
на 1 |
км при |
времени протока |
0,3+ |
= |
||||||
= 2940 сек. |
Тогда weod = 1452,0 X 2940 = 4 250 000 м\ |
|
||||||||||
|
|
|||||||||||
Количество извеси, |
|
находящейся в этой воде, |
будет равно |
|||||||||
0,2085X900X1000=188 000 |
кг. |
Потенциальная |
концентрация |
|||||||||
взвеси в воде, |
таким образом, |
будет равна |
---------- ~ 44,0 мг л. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 250 000 |
|
|
|
Для определения фактического количества взвеси, отлагаю |
||||||||||||
щейся на |
исследуемом |
Участке, |
воспользуемся |
номограммой |
||||||||
(см. приложение XXXI), по которой и определяем показатель |
||||||||||||
взвеси б. При начальном фактическом |
количестве |
взвеси |
||||||||||
565,0 мг/л, |
показатель взвеси |
будет |
равен |
о, =0,861. |
Далее, |
для определения истинной концентрации взвеси в конечной точке
/ 565 \ 565,0 -— 0,861
используем |
уравнение |
\ 565 / |
(59)--------—:---------- = 44,0 мг/л вместо |
||
40,1 мг/л в |
натуре. |
565 |
|
Как видно из приведенного расчета, в тех случаях, когда на чальная потенциальная концентрация взвеси совпадает с дейст вительным количеством ее, фактическая концентрация взвеси в конечном сечении будет примерно равна потенциальной, что яв ляется вполне естественным.
Установив, что на исследуемом участке выпадает 565—44,0 = =521,0 мг/л взвеси, можно перейти к уточнению кислородного
режима в конечном расчетном сечении реки. Полная биохими ческая потребность в кислороде по формуле (40) будет равна
—22L2—= 17 300 мг/л.
1 __ 1о°-ом
Если бы взвеси в реке не было совершенно, то ВПК в ко нечной точке была бы равна по уравнению (39) при времени пре
тока воды 0,252 суток |
Lb = 17 300Х Ю -о^2* 0'2020 = 1 670 |
м?!л. |
|||||
Для нахождения |
истинного |
значения |
ВПК в |
пользуемся |
|||
уравнением |
(60), где показатель у определяется по номограмма |
||||||
(см. приложение XXXII). Согласно приведенным выше рас |
|||||||
четам AS| = 1670Х 1452X86,4 = 208 500 000 кг |
О2. Потребность в |
||||||
кислороде нерастворенных веществ, осаждающихся |
за |
сетки, |
|||||
„ |
521,0 X 1452 х- 86,4 X 77 |
с лол ллл |
|
в |
сутки. |
п |
|
оудет равна------------ ---------------- |
=5 030 000 кг О2 |
Для |
|||||
определения |
К„. нужно знать имеющийся |
здесь |
коэффициент |
турбулентной диффузии, который по расчетам, произведенным
< Заказ 1702
выше, |
, |
среднем |
0,01280 + 0,00777 nninocn |
|
будет равен в |
---------- -------- — =0,010280. Пока |
|||
затель, |
соответствующий |
имеющемуся значению е, составит |
1,25. Вставляя найденные выражения в указанное выше урав
нение |
(60), |
получим: 208500000—Z.^ =5 030 0001,25 = 207 666 000, |
|||||
откуда L/;i |
=208 500 000—207 666 000 = 834 000 |
кг |
О2 в сутки. |
|
|||
Полученная величина будет равна БПКь;, |
|
т. е. 1452X86,4, |
|||||
откуда |
БПК=834 000 : |
126 000 = 6,65 мг/л. |
Пятисуточная |
||||
БПК^ |
в этом случае, |
с |
учетом расчетов, |
проделанных выше |
|||
по определению БПКа, |
будет равна 6,65X0,52 = 3,46 мг/л, т. |
е. |
|||||
она в точности совпала с |
ВПК, имеющейся в натуре, в точке |
Б. |
|||||
Перейдем к прогнозу |
|
количества свободного растворенного |
кислорода, имеющегося в конечной точке. Начальное содержание
кислорода, как указывалось выше, |
равно нулю, в то время как |
||||
выше города оно равняется 15,08 мг/л. |
|
||||
Переходим к определению потребности в кислороде нераство- |
|||||
ренных |
веществ в отложениях от |
конца паводка |
(примерно |
||
1 мая). Количество дней (по день |
наблюдений 28 |
сентября) |
|||
равно |
151. По формуле |
(57) будем иметь |
|
||
7 |
- |
5’030000 (1 |
- Ю-одах 15’^255000000кг О.. |
||
отл |
2,3X0,008 |
|
|
|
|
Далее определяем по номограмме (см. приложение XXXIII) |
|||||
кислородный |
коэффициент продуктов распада, который при сред |
нем имеющемся коэффициенте турбулентной диффузии 8 = 0,01028
будет равен |3 = 0,72. Тогда количество |
кислорода, идущее |
на |
|||||||
окисление продуктов распада, окажется |
равным 25b 000 0000’72= |
||||||||
= 1 123 000 |
кг. Составляя |
уравнение |
21,78 — ОБ = —V230oQg"~7 |
> |
|||||
найдем Об |
=12,88 мг/л, |
вместо 14,34 мг!л, |
|
1452 X 86,4 |
|
||||
наблюдаемых в на |
|||||||||
туре. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты расчета в сравнении с фактическими наблюдени |
|||||||||
ями имеют следующий вид (табл. 17). |
|
|
Таблица |
17 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Показатели |
Содержание |
ВПК конеч |
Конечное содер |
||||||
жание кислоро |
|||||||||
взвеси, мг/л |
ное, |
мг/л |
|||||||
|
|
да, мг/л |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
По расчету .................... |
|
44,0 |
3,46 |
|
12,88 |
|
|||
В натуре ....................... |
|
40,1 |
3,46 |
|
14,34 |
|
Полученное здесь довольно близкое совпадение данных тео ретических исследований с натурными показателями говорит о возможности составления прогноза кислородного режима водо
емов в первом приближении.
93