Тема 11. Процес формування якості води.

Процес формування якості води у водному об'єкті можна представити таким чином:

1) розчинені і завислі речовини поступають у водний об'єкт із зосереджених або дифузійних джерел;

2) під впливом гідравлічних чинників (перенесення і перемішування) відбувається кількісний перерозподіл речовин у водному потоці;

3) під впливом фізичних, хімічних і біологічних чинників відбувається якісна трансформація речовин.

Склад води у водних об’єктах формується і постійно змінюється під впливом автохтонних та алохтонних чинників. Процеси забруднення та самоочищення вод відбуваються одночасно.

Склад води водних об’єктів формується головним чином консервативними речовинами. Він повинен задовольняти умовам проживання гідробіонтів і вимогам споживання води для питних та інших потреб людини. Це можливо забезпечити шляхом обмеження негативного впливу алохтонних чинників та підвищенням позитивного впливу на формування складу природних вод автохтонних чинників.

Але перш за все треба з’ясувати ту межу, за якою вода може стати непридатною як середовище проживання або як споживний природний ресурс. За цими ознаками визначається якість води водних об’єктів.

Тема 12. Консервативні та неконсервативні речовини.

Здатність піддаватися якісній зміні властива не всім речовинам.

Речовини, що надходять до водних об’єктів від джерел забруднення, поділяються на консервативні і неконсервативні.

Консервативні речовини не зазнають деструкції у водному середовищі. Зменшення питомого вмісту цих речовин до безпечних концентрацій досягається шляхом розбавлення, седиментації, поглинання гідробіонтами.

Неконсервативні речовини піддаються у водному середовищі деструкції під впливом фізичних, хімічних та біологічних чинників.

Характеристикою, що кількісно визначає спроможність речовини піддаватися трансформації є коефіцієнт неконсервативності (К), який визначає швидкість зменшення концентрації речовини у воді.

Неконсервативні речовини поділяються на м’які, що швидко окислюються у воді (К0,13 ¹/добу), жорсткі, що важко піддаються біохімічному окисленню (К0,025 ¹/добу), і проміжні (0,025≤ К ≤0,13 ¹/добу).

Тема 13. Гідравлічні процеси формування якості води.

Гідравлічні чинники є єдиними чинниками (внутрішньоводоймними), які визначають якість води за консервативними речовинами.

Природна вода є розчином із складним хімічним складом. Вода є тим фізичним середовищем, в якому водна екосистема здійснює кругообіг речовини і енергії. Крім того, для консервативних речовин гідравлічні процеси є єдиними з внутрішньоводоймних, що впливають на їх концентрацію.

Характер перенесення речовини потоком залежить від виду руху рідини, який у свою чергу визначається типом водного об'єкту і його гідравлічними характеристиками. У водотоках істотну роль у формуванні якості води грає конвективне перенесення.

Реальні водотоки є безнапірними турбулентними потоками, рух води в яких в сталих умовах має нерівномірний характер. Це пояснюється непризматичним характером русел реальних водотоків. Проте розрахункові залежності для нерівномірних потоків досить складні і незручні в практичному використанні. Тому в інженерно-екологічних розрахунках приймають, що на окремих ділянках водотоків рух води має рівномірний характер.

Складнішим завданням є врахування ефекту турбулентності. Відмінною рисою турбулентного режиму течій є пульсація швидкостей. Тобто безперервна їх зміна в кожній точці потоку за величиною і напрямом. Основними джерелами виникнення турбулентності є зони розриву швидкостей, тобто такі області, де спостерігається різкий стрибок швидкостей між прилеглими шарами рідини. Пульсаційний рух обумовлює обмін між сусідніми шарами рідини. Цей процес отримав назву турбулентного перемішування. Турбулентне перемішування завжди направлене на вирівнювання концентрацій або температур. Оскільки цей процес за своїм результатом аналогічний процесу молекулярної дифузії, то турбулентне перемішування називають також турбулентною дифузією.

Турбулентна дифузія приводить до перемішування забруднених струменів рідини з суміжними, чистішими. Результатом цього процесу є розбавлення стічних вод основним потоком. Інтенсивність і характер перемішування стічних вод з водою водних об'єктів залежить від гідравлічних характеристик водного об'єкту, кількості і способу вступу стічних вод. Спосіб вступу стічних вод визначається типом випуску.

Для кількісної оцінки процесу розбавлення використовують різні методи. До числа найбільш використовуваного відносять метод Фролова-Родзіллера – для водотоків, метод Руффеля – для водоймищ і метод Караушева, що має універсальний характер.