книги из ГПНТБ / Зак, Г. Л. Самоочищение водоемов основы рационализации гидрологических и санитарно-технических расчетов

ях. Как видно из условия, количество взвеси, выделяющейся на

участке реки Дмитрове—Чаново, равно 96,0 мг/л, что соответ­ ствует 96,0x2,39x86,4=19 700 кг!сутки. Следовательно, ВПК

нерастворенных веществ, осаждающихся из речного потока в

отложения:

9,6 м2. Средняя глубина 0,57 м. Тогда гидравлический радиус

— 5139,0 кг О2 в сутки. Средний дефицит кислорода в точке А при /=15,3°С по таблице (см. приложение VIII) будет равен

79

В следующем примере рассмотрим р. Занту у г. Еревана. Рас­

ход воды в реке был равен 26,5 м^/сек, при температуре воды 12,6° С и средней скорости потока 1,18 м/сек. В качестве иссле­ дуемого участка взят пункт полного смешения городских вод с водами реки (точка III) у с. Шорлу, находящегося в расстоянии

16 км от пункта полного смешения. Количество взвеси в нача­ ле участка равно 114 мг/л, в конце — 6,04 мг/л, растворен­ ного кислорода соответственно 8,08 и 7,93 мг/л.

Отмечается значительное количество взвеси и донных отложе­

радиус сечения—:— = 0,44. Коэффициент С будет равен 33,ЗХ

51

Коэффициент т = 18,5 X 0,03 X 29,1 = 16,1.

Коэффициент турбулентной диффузии

гЛ100Л49Х1,18 =

Кислородный коэффициент, согласно номограмме (прило­

жение XXXIII) (3 = 0,66. Тогда количество кислорода, идущее на

80

нием свободного кислорода не за счет реаэрации, а за счет фо­ тосинтеза водной растительности, что приводит к увеличению константы *2АОб этом же говорит и автор исследований Яншина.

В обычных условиях нормальное значение константы К2 бы­ ло бы равно 0,61 вместо 0,91 по расчету.

Таким образом, благодаря фотосинтезу, числовое значение константы Ki увеличилось на 50%, как это видно на графике

(см. точку 2). Полученная величина может быть использована в качестве ориентировочной при учете водной растительности.

На примерах с реками Уводыо и Зангой видно значение дан­ ных отложений в кислородном режиме водоема.

Следует указать, что до последнего времени вопросы учета донных отложений оставались в тени и санитарные правила не касались их совершенно. Посвященная им докторская диссер­ тация С. А. Несмеянова указала на возможные пути учета дон­

ных отложений, по которым должен уточняться кислородный ре­ жим любого водоема. Этому вопросу, а также выяснению коли­ чественной зависимости учета этих отложений на характер из­ менения кислородного режима и посвящены следующие строки.

Начнем с р. Уводи. Согласно вышеприведенным данным, ко­ личество кислорода в начальной точке А равно нулю. При пол ном отсутствии взвеси количество кислорода в конечной точке

можно было бы определить по формуле (53) по дефициту.

Свободного кислорода в конечной точке Б должно было быть 10,09—8,86=1,23 мг/л, вместо 0,14 мг/л в действительности. Вот к чему привел бы недостаточный учет взвеси и донных отложе­ ний.

Такие же расчеты для р. Занги показывают, что если не учи­ тывать взвесь и донные отложения, то дефицит кислорода в ко­

нечной точке будет следующим:

точке 10,69—2,12 = 8,57 мг/л, тогда как в действительности там оказалось только 7,93 мг/л.

Таким образом, недостаточный учет донных отложений мо­

жет исключить из кислородного баланса несколько тонн кисло­ рода в сутки, идущих на окисление.

82

14. Определение фактической концентрации взвеси

по ее потенциальной концентрации б

Потенциальная концентрация взвеси (максимально возмож

ная ее концентрация) в речной воде, как правило, превышает фактическую концентрацию. Для определения зависимости фак­ тической концентрации от потенциальной рассмотрим следую­ щие наблюдения.

На участке В — Г — Д р. Оки за 15 июля расход воды был

21,5 м2/сек при общей продолжительности протекания воды 0,06 суток. Для определения времени протекания отдельно по участкам В—Г и Г — Д учитываем, что скорость на первом участке будет в 1,7 раза больше чем на втором. При протяжен­

ности участков соответственно 990 и 690 м находим скорость на первом, равной 0,416 м/сек и на втором 0,245 м/сек.

Гидрологические расчеты по первому участку дают следую­

0,416 X 21,5 X 3600 X 0,66 = 51 100 м2.

Количество взвеси, находящейся в этой воде,

w = В • F = 0,467 X 990 X 45 = 20 900 кг.

Потенциальная концентрация взвеси будет

= 20 900 : 51 000 = 0,41 кг’м* = 410 mi!л.

weod

Фактическое количество ее, по данным наблюдений.

48,0 мг/л, т. е. значительно меньше.

Аналогичные расчеты выполняются для участка Г-Д.

Живое сечение будет равно

R = -5- = 21,5 : 0,245 = 87,5 м2. v

Средняя глубина

h = F-.B = 87,5 : 42,0 = 1,94 м.

Гидравлический радиус

R = F : О = 87,5 :45,0 = 1,83 м.

Множитель

с = = 33,3 х 1,83‘/« = 36,8.

п

Мощность потока

_ туз _ 1000x0,2453 _ п

“С2 — 36,82 —0,010»,

Придонная скорость

vd = 0,1 ■ v 1/2-04 * с2 = 0,0245 1/ 2,04 х 1354 _ 0,0855.

Придонная сила

Pv = N : va = 0,0109 : 0,0855 = 0,128 кг/М2.

Время протока

t = I: <v = 690 :0,0915 X 3600 = 0,78 час.

Объем воды w80d — 21,5 X 3600 X 0,78 = 60 500 мА. Количество взвеси

— Рд ' F = 0,128 X 690 X 45 = 3980 кг.

Потенциальная концентрация взвеси будет равна

3980 : 60 X 500 = 0,066 кг мЛ = 66 мг)л.

Фактическое количество взвеси оказалось 427 мг!л.

Проверим зависимость между потенциальной и фактической

84

Коэффициент

С = —0,782'/» = 32.

0,03

Энергетические элементы потока будут таковы:

vd = 0,1 х 0,59 1/ 2,04 Х.3_ = 0,196;

вместо 15,3 мг/л, наблюдаемых в действительности. Как видно из данного расчета, фактическая концентрация взвеси составля­ ет ничтожную часть потенциальной (т. е. максимально возмож­ ной) при имеющихся энергетических ресурсах реки.

Те же расчеты, относящиеся к конечному пункту-створу у

с. Тусино, дают потенциальную концентрацию взвеси 115,0 жг/л, вместо 3,2 мг/л, имеющихся в действительности.

В качестве последнего примера рассмотрим канал, впадаю­

85

гидравлический радиус сечения

коэффициент

С = 33,3X0,2/»*14 = 25,8.

Время, в течение которого вода в реке пройдет путь 1 км, со­ ставляет

Объем воды, который протечет по каналу за этот период,

0,275X360X0,49 = 486,0 ж3. Количество взвеси, находящееся в этой воде, 1,275X1000X1,66 = 2110,0 кг. Потенциальная концен­

трация взвеси будет равна -21<У = 4,325 кг/м?, или 4325 мг/л,

486

вместо 731,0 мг/л, которое наблюдается в действительности.

Те же самые расчеты для точки II того же канала: при рас

ходе воды 213,0 л/сек, средней скорости 0,354 м/сек, ширине ка нала 2,8 м и его живом сечении 0,213 : 0,354 = 0,605 м2 дают по­ тенциальную концентрацию взвеси 2220 мг/л, вместо 628 мг/л,

наблюдаемых в натуре.

Рассмотренные примеры расчета потенциальной концентра­ ции взвеси для различных гидравлических и энергетических эле­

86

Данными указанной таблицы можно воспользоваться для вывода зависимости фактической концентрации взвеси от по­ тенциальной (см. главу пятую).

Для определения числового значения показателя степени 6, который условно можно назвать показателем взвеси, нами со­ ставлена номограмма (см. приложение XXXI).

По оси абсцисс отложены величины потенциальной концент­

рации взвеси в начальном створе , изменяющиеся в преде­ лах 100—10 000 мг/л-, по оси ординат — величины б, лежащие в границах 0,28—'1,03.

Пусть необходимо найти фактическую концентрацию взвеси в конце участка реки, если известна начальная фактическая кон­

центрация. Определяем потенциальные концентрации взвеси в начале и конце участка. Далее, по значению по номограмме XXXI находим показатель взвеси б.

Подставляя полученные величины в указанную формулу, на­ ходим Вк.

Приведенные выше расчеты нуждаются в уточнении на осно­ вании дальнейших исследований.

15. Определение кислородного показателя продуктов распада взвеси р

Количество кислорода в расчетной точке кислородного про­ гиба, определяемое по уравнению (53), будет соответствовать действительности при условии, что на исследуемом участке нет донных отложений, подверженных анаэробным процессам и вы­ деляющих продукты распада, которые потребляют растворен­ ный в воде кислород.

При наличии донных отложений количество свободного кис­

лорода, растворенного в воде, следует определять по формуле (61), учитывающей кислород, поглощаемый продуктами распа да донных отложений. Для определения кислородного показате­ ля продуктов распада |3 рассмотрены некоторые примеры.

В р. Уводь у г. Иваново (рис. 18), о которой уже упомина­

лось выше, на участке Дмитрове—Чаново расход воды соста­ вил 2,39 м?]сек\ средняя температура воды равна 15,3° С; сред­ няя скорость течения в реке равна 0,195 м!сек. Протяженность участка 26 км, средняя ширина реки 17 м, полная ВПК воды в начальной точке 81,5 мг/л, количество взвеси, отлагающееся на данном участке, равно 96 мг)л. Растворенный кислород в начальной точке отсутствует, а в конечной точке количество его достигает 0.14 мг/л.

87

Рис. 18. План р Уводи.

где 0,008 — средняя величина константы скорости окисления взвеси (по С. А. Несмеянову).

Константа скорости потребления кислорода равна К\ —

= 0,121, а константа реаэрации будет 0,895, с учетом указанной

88