Орлов Контроль качества поверхностных вод

7.2.7.Раечет концентрации неконсервативных загрязняющих веществ

вводоемах

Вводоемах условия разбавления сточных вод зависят в основном от гидрометеорологической обстановки. Существенное значение имеет и характер поступления сточных вод (залповый или установившийся).

чет разбавления может быть выполнен, как и Для рек, путем решения уравнения турбулентной диффузии (7.16) методом конечных разностей.

Если сброс сточных вод осуществляется в период, когда скорости течения в водоеме малы по величине и неустойчивы по направ-

В этом случае расчет разбавления выполняется по уравнению турбулентной диффу-зии в цилиндрических координатах.

Дифференциальное уравнение турбулентной диффузии в цилиндрических координатах для неконсервативного вещества записывается следующим образом:

ложен алгоритм расчета с использованием метода конечных разностей. Предложенный мёТод связан с большим объемом вычис-

различных расстояниях от выпуска.

от места сброса или определить расстояние до изолинии с заданной концентрацией (изолинии концентрации представляют собой концентрические окружности с центром в начале координат, т. е. в месте сброса сточных вод). По оси абсцисс отложены значения безразмерного параметра X, рассчитываемого по формуле

Методика расчета максимальных концентраций загрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами в реки и водоемы, изложена в работе [10]. Методика основана на численном решении уравнения турбулентной диффузии по методу А. В. Караушева й реализована в виде номограммы.

Задача решается для водотока или зоны однонаправленных

которого перпендикулярна берегу, а длина фронта рассеивания равна L, сбрасываются сточные воды, содержащие растворенное консервативное загрязняющее вещество. Концентрация этого вещества в сточных k водах равна SCT. Оголовки расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Расход сточных вод Qcт

smax

равномерно распределяется между всеми оголовками и не меняется во времени. Скорость поступления сточных вод принимается равной скорости течения. Глубина на рассматриваемом участке водного объекта осредняется и принимается постоянной и равной Я. Течение считается установившимся и равномерным. Скорость его, осредненная по живому сечению, принимается равной v, коэффициент турбулентной диффузии в поперечном направлении— D, В качестве искомой будем'рассматривать безразмерную величину:

загрязняющего вещества на расстоянии х от места выпуска. Sma x является величиной, обратной кратности разбавления п и может изменяться в пределах от 0 до 1.

-В результате расчетов получены поля концентрации загрязняющего вещества. На рис. 7.14 приведен характерный'профиль'максимальной концентрации загрязняющего вещества, сбрасываемого 128

в водный объект через рассеивающий выпуск. По оси абсцисс отложена "безразмерная величина Р — число расчетных шагов вдоль оси х от места выпуска до данного створа. Это величина определяется по формуле

х8 x D H * v j 2

Впродольном распределении максимальной концентрации можно

выделить три участка. В пределах первого (АВ) наблюдается e-w

уменьшение S m a x от 1 у оголовков рассеивающего выпуска до не-

которого значения Sb в конце участка.

Поперечный профиль концентрации в пределах центральной струи представляет собой на этом участке симметричную волну. В процессе перемешивания происходит выравнивание концентрации в поперечном направлении. Створ, где выравнивание заканчивается, является-замыкающим створом первого участка. Отно-. сительная длина участка РАв и значение S B зависят от безразмерной величины К"—числа расчетных клеток между оголовками рассеивающего выпуска:

На втором участке (ВС) происходит дальнейшее перемешивание и расширение загрязненной струи. Однако в центральной части этой струи имеется гобласть, где концентрации выравнены, поперечный градиент и ^соответственно диффузионный поток равны нулю. Вследствие этого максимальная концентрация остается постоянной.

На третьем участке (СД) наблюдается перемешивание уже по всей ширине загрязняемой струи и дальнейшее уменьшение максимальной концентрации.

С учетом рассмотренных изменений величин, характеризующих

продольный профиль Smax. тгостроена номограмма (рис. 7.15), которая позволяет определить максимальную концентрацию загряз-

ния Р. Кривые в -верхней части номограммы определяют зависимость S-max от Р при различных значениях К. Нижняя часть номо-

перехода для каждой пары значений К и / является ломаная, состоящая из следующих звеньев: а) отрезок биссектрисы координатного квадрата от начала координат (точка Р — Р — 10) до вертикальной прямой, соответствующей заданному значению К.

W 60 100 200 Ш 600 10002000

WOO&p

Рис. 7.15. Номограмма Sm ax «=/(/, /С, Р)

Этот участок совпадает с участком АВ на рис. 7.1.4; б) участок вертикальной прямой от биссектрисы до пересечения с наклонной прямой линией, соответствующей заданному значению / (участок ВС); в) луч наклонной прямой вправо от. упомянутого пересечения

(участок СД). Примеры перехода от Р к Р и от Р к Smax При раЗДИЧНЫХ значениях Р для заданных / и К показаны на рис. 7.16. При использовании номограммы следует по формулам (7.48) и (7.49) рассчитать значения К и Р.

Рассчитанное значение К и заданное / позволяют выбрать нужную ломаную линию в нижней части номограммы. Затем из точки по оси ординат, соответствующей полученному значению Р, необ130 ,.

ходимо провести горизонтальную линию до пересечения с ломаной и подняться из точек пересечения вертикально вверх до пересечения с кривой, соответствующей нужному значению К. Горизонтальная линия, проведенная из точки последнего пересечения

^metx

in А

Рис. 7.16. Пример пользования номограммой для определения