Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Охрана природной среды. Механизмы государственного регулирования
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Гидросфера

Рассмотрим вопрос математической идентичности оператора с имеемыми и используемыми в практике зависимостями распространения загрязняющих веществ при сбросах их в поверхностные водоёмы и моря. В частности рассмотрим разработанные в СССР прогностические уравнения [4], а также используемые в настоящее время в нормативных государственных документах Украины зависимости для проведения практического расчета разбавления ЗВ в поверхностных водоемах и морях [8].

Математическая модель разбавления загрязняющих веществ при сбросах в поверхностные водоёмы. Учитывая достаточно высокую сложность описываемых ниже процессов разбавления загрязняющих веществ в поверхностных водоемах и морях, приведем некоторые определения, используемые при изложении материала:

однородная диффузия — предполагает равенство коэффициентов

турбулентного переноса Пх = Пу = П2;

изотропная турбулентность — предполагает, что осредненная скорость потока постоянна по всей области течения. Одна из осей координат выбирается так, чтобы ее направление совпадало с направлением основного течения Ухср = Уср Ууср = Угсс = О ;

конвективный перенос — перенос, в том числе загрязняющих веществ, под действием сил инерции (напора) струи;

диффузионный перенос — перенос загрязняющих веществ под действием сил диффузии (проникновения) на уровне молекулярного переноса;

— 0Со х V х Н — тензор коэффициента турбулентной диффузии по оси X;

Оу -ав х Vycc х Н — тензор коэффициента турбулентной диффузии по оси У;

где ОСв — безразмерная величина, являющаяся характеристикой водоема.

В соответствии с [4] процесс конвективно-диффузионного переноса и превращения загрязняющих веществ при сбросе их в поверхностные водоемы можно представить схемой, включающей три зоны участка перемешивания, а именно:

  • 1 зона — струйная инерционная зона начального смешения;
  • 2 зона — выравнивания концентраций. В ней происходит трехмерная диффузия загрязняющего вещества, а при малой глубине — двухмерная;
  • 3 зона — полного смешения. В ней происходит полная диффузия загрязняющего вещества.

Таким образом загрязняющие вещества, попавшие в тот или иной район поверхностного водоема или моря, увлекаются течением и под влиянием турбулентного перемешивания распространяются в смежные струи потока. При этом происходит их разбавление по мере удаления от места сброса и концентрации постепенно снижаются. При наличии явлений самоочищения водоема концентрации загрязняющих веществ приближаются к фоновым величинам.

Рассмотрим уравнения конвективно-диффузионного переноса ЗВ для 1-ой, 2-ой и 3-ей зон смешения сточных вод.

Первая зона.

Принятые постулаты: осредненная скорость течения струи сточных вод в направлении перпендикулярном основному потоку (течению) очень мала по сравнению со скоростью основного потока (течения). Изменение основных параметров в направлении основного потока (течения) происходят достаточно медленно по сравнению с изменениями в поперечном направлении. При заданных условиях уравнение турбулентной диффузии для 1 зоны определится как

Вторая зона.

Принятые постулаты: коэффициенты турбулентной диффузии являются постоянными величинами Оу = Ог. Уравнение турбулентной диффузии принимает вид

или в случае изотропной однородной турбулентной диффузии Пх = Пу

Третья зона.

Принятые постулаты: отсутствие однородной диффузии Юу Ф П2 Ф 0 . Уравнение принимает вид

Практические расчеты разбавления загрязняющих веществ в поверхностных водоемах

Учитывая специфику описываемых ниже процессов разбавления загрязняющих веществ в поверхностных водоемах и морях, в соответствии с [8], приведем некоторые определения, используемые при изложении материала:

  • 1. Предельно-допустимый сброс (ПДС) загрязняющего вещества — показатель допустимого в единицу времени количества (массы) вещества, отводимого с возвратными водами в поверхностные и морские воды, который с учетом установленных ограничений на сброс этого вещества от других источников загрязнения гарантирует соблюдение норм его содержания в заданных контрольных створах (пунктах) водного объекта. Таким образом, величина ПДС веществ определяется и устанавливается для каждого из совокупности выпусков сточных вод, связанных единством водного объекта;
  • 2. Сточные воды — воды, образующиеся в процессе хозяйственно-бытовой и производственной деятельности, а также при отведении с застроенной территории стока атмосферных осадков;
  • 3. Расход воды — количество воды, протекающей через живое сечение в единицу времени;
  • 4. Фоновое качество (концентрация) воды — качество (концентрация) воды водного объекта, сформировавшееся под влиянием природных процессов и всех источников поступления загрязняющих веществ, за исключением рассматриваемого источника ЗВ.

Величина предельно-допустимого сброса (ПДС) загрязняющих веществ в поверхностные водоемы и моря определяется как произведение

3 ,

максимального часового расхода сточных вод q, м /час, на допустимую концентрацию загрязняющего вещества СщС , мг/л . При расчете

условий сброса сточных вод вначале определяется значение СПдК,

обеспечивающее нормативное качество воды в контрольном створе, далее определяется ПДС по формуле

В случае если фоновая концентрация загрязняющего вещества в поверхностном водоеме и море (ПВиМ) превышает ПДК в силу хозяйственных факторов, неподдающихся влиянию в срок достижения ПДС, то Спдс назначается исхода из перенесения нормативных требований к

качеству воды водоприемника непосредственно на сточные воды. Если фоновая концентрация загрязняющего вещества в ПВиМ превышает

ПДК по природным причинам, то СщС назначается исходя из условия

достижения в контрольном створе сформировавшегося природного фонового качества воды. Расчет ПДС веществ для отдельных вьпусков сточных вод в ПВиМ осуществляется в тех случаях, когда допускается отведение сточных вод в речную и морскую среды.

Как отдельный (изолированный) может рассматриваться выпуск, удаленный от остальных выпусков на расстояние более 5 км вдоль линии берега. С учетом разбавления сточных вод в водах водоприемников концентрация загрязняющего вещества в сточных водах СщС определяется зависимостью

где СщК — предельно - допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водоприемника, соответствующая виду его водопользования, мг/л;

п — кратность общего разбавления сточных вод в море при их переносе течением от места выпуска до контрольного створа;

Сф — расчетная фоновая концентрация загрязняющего вещества,

мг/л, определенная вне зоны влияния выпуска сточных вод (на расстоянии более 5 км от выпуска).

Кратность общего разбавления п определяется зависимостью

где пн и п0 — соответственно кратности начального и основного разбавления

В случае сброса в море, если сточная вода легче воды водоприемника и расчетная величина Ег (число Фруда) удовлетворяет условию

где Нв и й?0 — расстояние по вертикали от оголовка выпуска до поверхности моря, м и эквивалентный диаметр выпускного отверстия соответственно;

где % — ускорение свободного падения, м / с2;

р — плотность морской воды в месте сброса, т / м3;

рсв — плотность сточной воды, т / м3;

Усв — скорость вытекания сточной воды из отверстия, м/с.

то кратность начального разбавления определяется по формуле Рама-Цедервала

Если сточная вода тяжелее морской воды и расчетная величина Ег удовлетворяет условию

где X — угол вытекания сточных вод из выпускного отверстия относительно горизонта, то расчет кратности начального разбавления производится по формуле М.М. Лаптева

Кратность основного разбавления для сосредоточенного выпуска в море сточных вод может рассчитываться с использованием аналитического решения уравнения турбулентной диффузии по формулам

где функция , которая может принимать следующие значения

Z1 — безразмерная величина, вычисляемая по формуле

где X и X0 — параметры сопряжения, м; Z2 — параметр, определяемый из уравнения

где q — расход сточных вод, м3 / с ; II— скорость морского течения, м/с; Н — средняя глубина моря в районе выпуска, м; Ов — коэффициент вертикальной турбулентной диффузии, м2 / с;

Ог — коэффициент горизонтальной турбулентной диффузии, м2 / С .

Параметр сопряжения X рассчитывается по формуле

Значение параметра Х0 находится в зависимости от величины Z2.

где їп — длина начального участка разбавления, м определяется из выражения

где Л — диаметр загрязненного пятна, м; Л0 — диаметр выпускного отверстия, м;

и

т — рассчитывается по формуле т

^се

Параметр влияния ближайшего берега на кратность основного разбавления ^0 вычисляют из уравнения

где l — расстояние от места выпуска до контрольного створа, м; /0 — расстояние от выпуска до ближайшего берега, м;

Рассмотрев теоретические зависимости, определяющие разбавление загрязняющих веществ при сбросе их в водоемы [4], зависимости используемые для практического расчета разбавления, изложенные в инструкции [8] и структуру оператора поля divЕ можно сделать следующий вывод. Основным признаком определяющим математическую идентичность предложенных теоретических зависимостей [4] и оператора поля divЕ является факт изменения концентрации (уменьшение) загрязняющих веществ в водоемах с удалением их от источника сброса. Данный признак определяется уравнениями конвективно-диффузионного переноса ЗВ для 1-ой, 2-ой и 3-ей зон смешения сточных вод. Под математической идентичностью понимается идентичность дифференциальных уравнений, описывающих теоретические зависимости разбавления ЗВ при сбросе их в водоем [4] и уравнения описывающего структуру оператора поля ё^Е.

Математическая идентичность оператора поля и зависимостей используемых для практического расчета разбавления [8], проявляется не в явном виде.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші