Практическая работа № 5

ВЛИЯНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА СТОК

Цель работы: научиться определять расстояние в реке от места выпуска загрязняющего вещества до появления его при заданной концентрации загрязнения.

Дано:

Расход сбросных сточных вод Q_ст = 8 м³/с;

Ширина реки B = 18 м;

Средняя глубина h_ср = ,6 м;

Коэффициент Шези C = 30 м^0,5/с;

Коэффициент извилистости φ = 1,2;

Естественная концентрация загрязняющего вещества в речной воде S_с = 0; Концентрация загрязняющего вещества в сточных водах перед выпуском в реку S_ст =100 %;

Максимальная концентрация при заданном значении разбавлениям S_макс = 10 %. Расход воды в реке Q_95% = 91 м³/с.

Задание:

1. Вычислить показатель разбавления.

2. Определить расстояние от места выпуска, на котором будет наблюдаться заданное значение разбавления S_макс= 10 %.

Краткие теоретические сведения

В современных условиях широкого использования водных ресурсов и проведения агрономических, агролесомелиоративных и гидромелиоративных мероприятий на обширных территориях страны хозяйственная деятельность человека воздействует как непосредственно на сток, так и на условия его формирования. Создание водохранилищ (иначе говоря, увеличение озерности) вызывает увеличение потерь воды на испарение, а следовательно, и некоторое уменьшение стока, в особенности в засушливых районах. Но эта неизбежная издержка с избытком перекрывается пользой от водохранилищ, позволяющих уменьшать сток в периоды паводков и увеличивать в периоды межени.

Искусственное орошение в зоне недостаточного увлажнения требует водозабора из рек, создает совершенно новые условия водного режима почв, вызывает увеличение расхода воды на испарение и транспирацию и тем самым уменьшает величину стока рек.

Распашка территории, полевые лесонасаждения, мероприятия, проводимые по повышению плодородия почв, вносят изменения в структуру водного баланса и тем самым влияют на сток, главным образом в результате изменений водно-физических свойств почв. При социалистическом ведении сельского и лесного хозяйства эти изменения носили направленный характер. Многие мероприятия, преследующие цель повышения биологической продуктивности полей, состоят в регулировании почвенной влаги: увеличении влаги в почве путем задержания поверхностного стока или орошении в засушливых районах и ослаблении переувлажнения в районах избыточного увлажнения путем осушения.

Влияние земледелия на местный водный баланс территории и сток лучше изучено в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения.

Наиболее существенное влияние на преобразование водного баланса пахотных угодий в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения оказывает зяблевая вспашка (летне-осенняя обработка почвы, для подготовки земли к весенней посадке растений). Почва, вспаханная осенью, остается разрыхленной до весеннего снеготаяния и обладает способностью задерживать значительно большее количество талой воды за счет снижения поверхностного склонового стока по сравнению с почвой, вспаханной весной. Лесные полосы предохраняют поля от сдувания с них снега, аккумулируют влагу, перехватывая склоновый паводочный сток. Этот гидрологический эффект может быть различным в зависимости от расположения лесных полос на склоне (поперек или вдоль него) и в зависимости от структуры и типа почв. При легких почвах лесные полосы аккумулируют больше воды по сравнению с тяжелыми. Отрицательное действие на водный режим почв оказывает, например, нерегулируемый выпас скота. При длительном использовании земель под выпас скота происходит смена видового состава луговой растительности, снижается ее продуктивность, разрежается дернина, почвенный покров уплотняется. В результате, так же как при отсутствии зяблевой пахоты, инфильтрация в почву ухудшается и создаются условия для увеличения поверхностного стока. По сравнению с целиной валовое увлажнение степных участков, используемых под выпас скота, меньше, а поверхностный сток с них больше.

В зоне избыточного увлажнения земледелие, очевидно, является менее действующим фактором формирования водного баланса территории по сравнению с мелиоративными мероприятиями: лесомелиорацией и эксплуатацией леса, использованием болотных массивов и заболоченных земель и их осушением. Гидрологическая роль всех этих мер усиливается при повышении урожаев и продуктивности лесов на осушенных землях. Изучение влияния этих мероприятий на водный режим территорий и рек является одной из современных проблем гидрологии.

Ход решения

Метод расчета разбавления, применяемый в данной работе, называется экспресс метод.

За показатель разбавления принимается:

(16)

для данного примера S_П равна:

(17)

где S_МАКС – максимальная концентрация;

Q – расход реки, м³/с;

Q_СТ – расход загрязненных вод, м³/с;

S_СТ – концентрация загрязняющего вещества в сточных водах перед выпуском в реку, мг/л (мг/м³, г/м³, %);

S_e – естественная или фоновая концентрация этого же вещества в потоке ниже места выпуска сточных вод в створе достаточного перемешивания, т.е. там, где благодаря перемешиванию распределение вещества в сечении оказывается практически равномерным.

Показатель разбавления используется в случае, если расход реки неизменен по длине потока и при его изменении.

На основании анализа фактических данных установлено снижение показателя разбавления в зависимости от гидравлических характеристик потока, что позволило определить расстояние L, на котором наблюдается заданное разбавление:

(18)

где η – коэффициент разбавления по формуле (16);

φ – коэффициент извилистости;

B – ширина реки, метры;

N – коэффициент, принимаемый равным 82,6.

Величина вычисляется по формуле:

(19)

Подставляя известные значения, определяем расстояние L, на котором максимальная концентрация разбавления S_МАКС = 10 % от начальной концентрации.

Решение

1) Находим S_П:

2) Определяем показатель разбавления:

3) Вычисляем величину:

4) Определяем расстояние L, на котором наблюдается заданное разбавление:

Вывод: в данной практической работе вычислили показатель разбавления определили расстояние в реке от места выпуска загрязняющего вещества до появления его при заданной концентрации загрязнения, L=214,7 м.