Караушев Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод

31

32

Таблица 23

Классификация водотоков по площади водосбора

33

В типизации учитывается изменчивость расходов воды на основе оценки их обеспеченности. Для всех типов и групп рек построены осредненные кривые вероятности превышения (обеспеченности) сред­ них суточных расходов воды по данным многолетних наблюдений на реках различных районов Советского Союза. Путем линеаризации осредненных кривых обеспеченности и с использованием метода наи­ меньших квадратических отклонений получены аналитические уравне­ ния кривых для всех типов рек. Указанные уравнения приведены в табл. 2.1, графа 9. Зная средний годовой расход за многолетний период Q0 (м3/с) реки определенного типа и группы, по этим уравнениям можно определить средний суточный расход Q (м3/с) заданной обеспе­ ченности т. Здесь т —относительная величина, доля общей продолжи­

тельности времени, описываемой кривой вероятности превышения (т. е. одного года).

где Т — продолжительность года в принятых в расчете единицах вре­ мени (сутки, секунды и т. д.) ; t —время в тех же единицах.

Аналитические уравнения осредненных типовых кривых распреде­ ления установлены для области вероятности превышения от 5 до 95 %. Значения числовых коэффициентов уравнений а, Ь, с, г для различных групп рек приводятся в табл. 2.2. Учет изменчивости расходов воды позволяет оценить возможность сброса загрязненного стока при различ­ ных гидрологических ситуациях, для отдельных фаз гидрологического режима, а также решить задачу об использовании аккумулирующих ем­ костей при регулируемых сбросах загрязняющих веществ в реки.

Предложенная типизация рек может использоваться для решения различных водохозяйственных и водоохранных задач на стадии проек­ тирования.

2.1.3. Типизация водоемов

Типизация водоемов учитывает внешний и внутренний водообмен. Внешний водообмен характеризуется проточностью водоема, внутрен­ ний —интенсивностью переноса водных масс, турбулентностью и кон­ вективными процессами, которые связаны с размерами водоема (пло­ щадью зеркала, глубиной).

В основу разделения водоемов на типы и группы положены факто­ ры, характеризующие внешний и внутренний водообмен: проточность, глубина, площадь водной поверхности. Всего выделены четыре типа (табл. 2.4, графа 1). Каждый тип разделен на четыре группы в зависи­ мости от площади водной поверхности (графа 2). Разделение водоемов на группы производится в соответствии с табл. 2.5.

34

Типам и группам приписан определенный индекс, который исполь­ зуется для сокращенной записи при картографировании. Индекс сос­ тоит из арабской цифры, обозначающей тип, буквы в —водоем и бук­ вы, обозначающей группу (к, б, с, м, т. е. крупнейшие, большие сред­ ние, малые).

В типизации использована характеристика внешнего водообмена (условное время внешнего водообмена), определяемая зависимостью

где W03 —объем воды в водоеме при среднем многолетнем уровне, м ; QB — средний многолетний годовой сток воды, вытекающей из озера или водохранилища, м3/год.

Условное время водообмена Тусл, выражаемое в годах, используется

втипизации как показатель времени пребывания загрязняющего ве­ щества в водоеме или соответственно как показатель времени форми­ рования качества воды в водоеме; он указывает среднее время дейст­ вия внутриводоемных (специфических для данного водоема) процес­ сов (табл. 2.4, графа 4).

Существенным показателем процесса формирования качества воды

вводоеме является относительная продолжительность ледостава

ло дней в году.

Во время ледостава в водоеме создаются условия, благоприятствую­ щие накоплению загрязняющего вещества в местах их сброса, так как в этот период отсутствуют ветровые течения и волнение и соответствен­ но ветро-волновое перемешивание. Наличие ледяного покрова затруд­ няет аэрацию водных масс, что в ряде случаев приводит к ухудшению качества воды, а в мелководных слабопроточных водоемах —даже к анаэробным процессам.

Относительная продолжительность ледостава приведена в типизации (графа 6).

Типизация рек и водоемов областей и крупных хозяйственных райо­ нов по предлагаемой схеме позволит предварительно оценить водные объекты района с точки зрения возможного их использования как приемников сточных вод без нарушения норм качества воды для суще­ ствующего и перспективного водопользования. Такая оценка должна способствовать более рациональному планированию развития народно­ го хозяйства региона.

35

36

37

38

Таблица 2.5 Классификация озер и водохранилищ

по площади водной поверхности

*

При составлении таблицы использована классификация А. Б. Авакяна и В. А. Шарапова /46/.

39

2.2.Исходные данные для расчета разбавления

иосаждения веществ в реках

2.2.1. Замечания о назначении расчетного расхода воды и типовые кривые вероятности превышения

При расчетах процессов самоочищения и, в частности, турбулентного перемешивания в реках прежде всего следует назначить расчетные рас­ ходы воды. В настоящее время в качестве основного расчетного расхо­ да принимают расход 95 %-ной обеспеченности. При наличии наблюде­ ний можно принять в расчет минимальный из наблюденных расходов. Для определения расхода 95 %-ной обеспеченности по кривым вероят­ ности превышения средних суточных расходов воды за многолетний период для каждой группы рек получены зависимости Q95 ^ от Последний соответствует значению среднего суточного расхода продол­ жительностью 180 дней и приводится в одной из таблиц справочника ОГХ. Линии связи Q^5 ^ = f (Q49 строились с применением метода наименьших квадратов. "Полученные зависимости Q95 ^ от Q4g ^ для всех групп рек удовлетворяют условию о наименьшей сумме квадра­ тов отклонений Q95 вычисленных по формуле, от наблюденных зна­ чений:

^9 5 % ~ к Т ^49 %>

где k j —числовой коэффициент.

Значения коэффициента kj для каждой группы рек помещены в табл. 2.6. Пример зависимости Q95 ^ от Q49 ^ для средних равнинных рек приводится на рис. 2.1.

В зависимости от поставленной задачи назначаются также и другие расчетные расходы, вплоть до расхода малой обеспеченности идаже максимального. Решение таких задач может выполняться на основе типовых или характерных хронологических графиков расходов воды, построенных для данной реки или обобщенных для рек данного типа. Практически более удобным является использование кривых вероят­ ности превышения (обеспеченности) расходов воды. Полезным при этом является применение типовых кривых обеспеченности, аналити­ ческие уравнения которых приведены в табл. 2.1. Для построения типо­ вых кривых вероятности превышения средних суточных расходов воды использовались данные многолетних наблюдений в 115 пунктах на ре­ ках Дагестана, Закавказья, Алтая, Карпат, бассейнов Оби, Енисея, Анга­ ры, Северного края, Верхне-Волжского района, Украины и других райо­ нов Советского Союза. Кривые построены для всех типов и групп рек по рассмотренной выше типизации. Построение велось по средним мно­ голетним (за 10—40-летний период) характерным расходам воды про­ должительностью 30. 90. 180, 240 и 355 дней. Средние многолетние

40