Министерство Образования Российской Федерации
Кафедра промышленной
экологии и БЖД
Курсовая работа
Расчет прогноза уровня загрязнения водного объекта
(фенолы)
Работу выполнил:
Ст. гр. ЭКО-01
Работу принял:
Доцент
Братск 2005
Задание
Определитьводный объект, в который поступают сточные воды с повышенным содержанием(указать ингредиент).
Определитьисточник загрязнения.
Привестигидрологические параметры, необходимые для расчета.
Привестикраткое описание методов расчета (не менее 2-х) прогноза уровня загрязнения.
Выполнитьрасчет прогноза уровня загрязнения не менее чем 2-мя методами.
Привестисхему водного объекта с изолиниями концентраций загрязняющего вещества дляплоской задачи.
Датьсравнительную оценку полученных результатов расчетов по разным методам.
1. Краткая характеристика водного объекта
/>
Бирюса (внижнем течении Она) — берет свое начало на северном склоне Саянского хребта,водораздельный гребень которого покрыт снегом. Высота истоков Бирюсы достигает1700 метров. Соединяясь на севере Канского округа с р. Удой (Чуна), Бирюсаобразует р. Тасеево, слева впадающую в р. Ангара, в нижнем течении от устья р. Илимназывается еще Верхней Тунгуской. В верховьях Бирюса типичная горная река,протекающая среди дикой местности, местами в узкой и широкой долине. В нижнемтечении спокойна и широка, долина ее доходит до 400 метров. Общая длина Бирюсы 1012км, площадь бассейна 55,8 тыс. квадратных километров.
В 25 км вышеБирюсинска идет сужение русла до 7-8 м, с продольными каменными гребенками иотдельными камнями, в большую воду высота валов достигает 2 м. За сужениемБирюса имеет ширину до 30 м и до заброшенного пос. Сергеевского на участкедлиной 16 км представляет собой несложную шиверу. Через 3 км ниже поселкарасположен Сергеевский порог длиной 200 м. Порог имеет 3 ступени, водопадноготипа, с общим падением ем при ширине реки 10-15 м, просмотр (и возможный обнос)- по правому берегу.
Далее долинареки расширяется, много завалов, почти полностью перегораживающих реку. Нижеместа сброса сточных вод гидролизного завода долина Бирюсы снова сужается, поправому и левому склонам появляются старые гари.
Затемначинается Муркинская система порогов, протяженностью около 18 км. Наиболеесложные пороги находятся за устьем левого притока — Прямой Мурки. За правымповоротом реки — плес 1,5 км потом сужение русла до 10 м. На участке 1,5 кмрека падает на 12 м уступами до 1,7 м. Правый берег — крутая каменная осыпь.
Наблюденияна реке Бирюса проводятся в трех пунктах, пяти створах (четыре – третьей, один– четвертой категории). Номер пункта наблюдений Река – Пункт наблюдений Расстояния от пункта наблюдений до устья, км Створы Вертикали Горизонты Номер Место-положение Номер Место-положе-ние Кол-во Место-положение от пов-ти 19089 Р. Бирюса – Участок Нерой 902 1908901 В черте уч-ка Нерой ГП-1 190890102 0,5 1 0,3 19023 Р. Бирюса – г. Бирюсинск 568 1902301 0,5 Выше г. Бирюсинска, 17,8 км выше сброса сточных вод гидролизного завода 190230102 0,5 1 0,3 545,7 1902302 20,3 км. Ниже г. Бирюсинска, 4,5 км ниже сброса сточных вод гидролизного завода 190230102 0,5 1 0,3 536,6 1902303 29,4 км. Ниже г. Бирюсинска, 13,6 км ниже сброса сточных вод гидролизного завода 190230302 0,5 1 0,3 19096 Р. Бирюса р. п. Шиткино 467 1909601 В черте р. п. Шиткино, 101 км ниже сброса сточных вод гидролизного завода 190960102 0,5 1 0,3
Похимическому составу вода у поселка Шиткино относится к гидрокарбонатному классу(54,3-111 мг/л), группе кальция (14,6-27,4 мг/л). Жесткость определялась от0,098 ммоль/л в период летних паводков (очень мягкая вода) до 2,06 ммоль/л вконце зимней межени (мягкая вода).
Содержаниерастворенного в воде Бирюсы кислорода в1998 году изменялось в пределах 6,81 –14,25 мг/л (с крайними значениями у поселка Шиткино).
Суммаорганических веществ по ХПК составила 9,4 – 30,4 мгО2/л (пос. Шиткино), по БПК5– 0,46 – 3,78 мгО2/л.
Наиболеезагрязнена вода в районе г. Бирюсинска и пос. Шиткино, где основным источникомзагрязнения являются сточные воды гидролизного завода. Максимальныеконцентрации загрязняющих веществ у пос. Шиткино составляли: нефтепродуктов0,17 мг/л, азота аммонийного 0,17 мг/л, нитратного – 0,47 мг/л.
2. Источник загрязнения
Главнымисточником загрязнения реки Бирюса являются сточные воды Бирюсинскогогидролизного завода. Вид деятельности завода: производство сельскохозяйственнойпродукции, биосырья, сельскохозяйственного сырья, в частности кормовых дрожжей,этилового спирта и фурфурола.
В воде рекиобнаруживаются следующие специфические вещества гидролизного производства: фурфурол,метанол, органические кислоты (уксусная, масляная), фенолы, нефтепродукты и др.
В 1998 годуиз этих веществ с максимумом у города Бирюсинска обнаруживались фурфурол 0,080мг/л, органические кислоты – масляная 0,35 мг/л, нелетучие 3,62 мг/л.
ФЕНОЛ — простейший ароматический спирт, бесцветные розовеющие на свету кристаллы;исходный продукт для производства синтетических смол и других химикатов. ФЕНОЛприменяют также в качестве дезинфицирующего средства в медицине. Вдыханиевлечет за собой раздражение слизистых оболочек, контакт с кожей — ожоги.Хроническое отравление приводит к поражению печени и почек, а также кизменениям со стороны крови. ФЕНОЛ оказывает вредное действие нанаследственность. По поводу канцерогенного и тератогенного действия ФЕНОЛАимеются противоречивые мнения. Смертельной одноразовой дозой являются 10 — 15г.
ФЕНОЛ — этосильный яд для водоемов. Уже малые количества ФЕНОЛА приводят к изменению вкусаупотребляемых в пищу рыб. Значительно превосходят ФЕНОЛ по токсичности широкораспространенные хлорфенолы, напр, применяемый для консервации деревапентахлорфенол (ПХФ).
ПревышениеПДК по фенолам было в 4 раза. В этой работе я попытаюсь определить. На какомрасстоянии от данного створа концентрация загрязняющих веществ достигает уровняПДК
3. Гидрологические параметры, необходимые для расчета
Для расчетапрогноза уровня загрязнения водного объекта нам необходимы следующие параметры:расход реки (Qp — [м3/сек]), расход сточных вод (Qст — [м3/сек]) ширина реки (B — [м]),средняя глубина реки (H — [м]), концентрация загрязняющеговещества (Cст — [г/м3]). Также для расчета коэффициентатурбулентной диффузии нам необходим уклон водной поверхности (I- ‰)
4. Описание методов расчета
Моделикачества воды должны быть достаточно простыми в практическом исполнении, нетребовать большого количества исходной информации, включать основные факторыформирования качества воды, обладать универсальностью и давать достаточнонадежные результаты (или иметь хорошую оправдываемость).
Примоделировании качества воды необходимо учитывать динамику распределениязагрязнений и их трансформацию по длине реки или по объему водоема(перемешивание и разбавление вод). Поэтому расчетные модели могут быть одно —,двух — или трехмерными.
Однако существенноеразличие в методах расчета обычно сказывается вблизи места выпуска сточных вод,а в случае, когда это расстояние превышает 30 м, различные методы дают близкиерезультаты. Расхождение расчетных данных вблизи места выпуска объясняетсясложностью учета характера начального разбавления.
Как пример необходимогоколичества исходной информации при математическом прогнозе поля загрязнения вслучае проектирования выпуска сточных вод может служить набор основных данных,позволяющих рассчитать распределение концентрации консервативного инеконсервативного загрязняющего вещества, а также дефицит кислорода в воде прибереговом выпуске сточных вод:
— минимальныйрасход воды 95% — ной обеспеченности в створе выпуска,
— средняяглубина и ширина потока,
— площадьпоперечного сечения потока,
— гидравлическийуклон и радиус русла потока,
— средняя идинамическая скорость течения,
— фоноваяконцентрация и фоновый дефицит кислорода,
— коэффициентскорости биохимического потребления кислорода,
— коэффициентскорости реаэрации,
— расходсточных вод на выходе из выпуска,
— концентрацияконсервативного и неконсервативного загрязняющего вещества в сточных водах привыпуске.
Взависимости от характера взаимодействия выброса и водного объекта и применяемоймодели вид и количество составляющих будут несколько меняться. Степеньсложности модели определяется количеством и надежностью исходной информации,возможностью использования вычислительных машин и их мощностью.
Наличиеразнообразных моделей прогнозирования качества вод обусловливает возможностьвыбора конечных результатов на основании оценки экономической эффективностирассматриваемых вариантов, в свою очередь учитывающих возможности управленияводохозяйственными системами и их преобразования. При этом основными путями являютсяувеличение степени очистки сточных вод, усовершенствование или создание регулирующихводохранилищ. Преимущество отдается варианту. имеющему наименьшие капитальныевложения и эксплуатационные затраты при сохранении допустимых норм качестваводы.
Детальными методамибудем называть численные методы решения уравнений турбулентной диффузии,позволяющие получать полу концентраций вещества в пределах всей расчетнойобласти, начиная от источника загрязнения до некоторого расчетного створа. Вобщем, дифференциальном уравнении значения dc,dx,dy,dzзаменим их конечными приращениями ∆с, ∆x, ∆y, ∆z. 4.1 Расчет детальным методом по схеме плоской задачи в координатах (х,z)
1. На планереки или водоема обозначается место поступления сточных вод, и через него проводятпоперечник. Ниже — речной поток схематизируют и делят на расчетные клетки. Скоростьсточных вод, сбрасываемых в водный поток в месте поступления, принимаетсяравный скорости течения реки. Вычисляется условная площадь поперечного сеченияпотока, в месте его впадения притока по следующей формуле:
/>
2. Прирешении плоской задачи для расчета распределения концентраций Сст. Вкоординатах – x,z необходимоопределить ширину загрязненной струи потока в начальном створе.
B />
3. Величина b необходимая для назначения ширины расчетной клетки ∆z. Наибольшая допустимая величина ∆zпри впадении сточных вод у берега принимается равной:
/>/> b />
При выпускесточных вод на некотором расстоянии от берега или на середину потока, тогда ∆z может быть равна половине ширины загрязненной струи.
4. При расчететурбулентной диффузии рассматриваемую часть потока делят на клетки,соответствующие ∆x и ∆z,получая при этом расчетную сетку. Клетки, попадающие в струю притока сточныхвод в начальном поперечнике заполняются числами, выражающие начальнуюконцентрацию вещества, т.е. концентрацию вещества в сточных водах, остальныеклетки заполняются числами, выражающими естественную концентрацию загрязняющеговещества в реке — это могут быть и нулевые концентрации.
Если размерыклеток получаются очень малыми, то расчет с принятым делением ведется доопределенного створа, в котором загрязняющее вещество окажется распределенным в20-50 клетках. После этого клетки объединяют по 2-4 — для плоской задачи и по4-9-для пространственной. Получая новые средние значения концентрации в клеткахи новые линейные размеры клеток. Новые концентрации получаются как средниеарифметические из объединенных клеток. Линейные размеры получаютсоответствующем умножением имеющихся размеров ∆zи ∆y.
∆X укрупненной клетки определяется так:
∆Xукр=∆Xпред•m2
5. Длянахождения промежутка, через который нужно устанавливать следующий створрассчитаем величину m является функцией коэффициента Шези С и для пределов 10 £ С ³60 связана с С следующей зависимостью:
m = 0,7 С +6
при С ³ 60 m = const = 48.
6. Коэффициенттурбулентной диффузии, являющийся основным параметром при расчете перемещения впотоке, вычисляется по формуле
/>
где v ср — среднеезначение скорости на участке распространения загрязняющих веществ, м. c; Нср — средняяглубина на расчетном участке, м; g — ускорение свободного падения = 9, 81 м / с.
7. Теперь,зная расстояние между створами, строим поле концентрации загрязняющего вещества.Расчетные уравнения при решении плоской задачи –имеет следующий вид:
/>4.2 Экспресс-метод ГГИ
Методразработан М.А. Бесценной. В качестве характеристики загрязняющего вещества влюбом заданном створе/сечении принята величина χ.
Показатель χможет быть использован как при неизменности расходов воды, так и в тех случаях,когда на рассматриваемом участке происходит изменение расхода потока.
На основанииграфических построений выполнен анализ связи между интенсивностью сниженияпоказателя разбавления χ вдоль потока и гидравлической характеристикипотока получена зависимость:
/>
где х –расстояние, отсчитываемое вдоль потока от источника загрязнения до створа, накотором показатели разбавления принимают конкретное значение χ
φ –параметр извилистости реки
/>
Lфар – длина фарватера реки
Lпр – длина реки по прямой
/> - безразмернаявеличина, определяемая из соотношения ширины и длины реки.
5. Расчет прогноза уровня загрязнения
Метод 1.
Расчетдетальным методом по схеме плоской задачи в координатах (x;z).
В рекуБирюса сбрасываются сточные воды Бирюсинского гидролизного завода. В створе,расположенном в 4,5 км ниже сброса сточных вод наблюдается превышение ПДК пофенолу, вычислим, через какое расстояние, концентрация загрязняющего веществабудет ниже ПДК.
Данные за 28.04.98
Qp = 266 м3/с
Vcp = 0,66 м/с
Qcт = 0,23 м3/с
Н = 2,99 м
В = 167 м
Сст = 0,013г/м3 = 13 мкг/л
Ср = 0 г/м3
I = 0.23 0/00
ПДК (фенолы)= 0,001 мг/л
Определимплощадь струи начальном сечении:
/>
Определимширину загрязненной части в начальном створе:
/>
Предположим,что размер расчетной клетки равен Δz = 0,02 м,тогда количество клеток, расположенных в зоне загрязнения равно b/Δz=0.12/0.02 = 6 клеток.
Рассчитаемкоэффициент Шези по формуле:
/> м1/2/с
Найдемфункцию коэффициента Шези:
M = 0,7 • Cш + 6 =0,7 · 25,1 + 6 =23,57
Рассчитаемкоэффициент турбулентной диффузии
/> м2/с
Определим,через какой промежуток устанавливать следующий створ:
/>
7. Находимконцентрацию загрязняющего вещества в каждом створе через промежуток 0,4 метра.Строим поле концентрации фенола: 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,02 0,01 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,01 0,03 0,02 0,04 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,03 0,01 0,04 0,03 0,06 0,04 0,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,02 0,01 0,04 0,03 0,07 0,04 0,10 0,06 0,13 0,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 0,01 0,04 0,02 0,08 0,04 0,11 0,07 0,15 0,10 0, 19 0,13 0,23 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03 0,02 0,08 0,04 0,13 0,08 0,18 0,11 0,24 0,15 0,29 0, 19 0,33 0,23 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,06 0,03 0,14 0,08 0,22 0,13 0,29 0,18 0,36 0,24 0,42 0,29 0,48 0,33 0,53 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,13 0,06 0,25 0,14 0,36 0,22 0,45 0,29 0,53 0,36 0,60 0,42 0,66 0,48 0,72 0,53 0,00 0,00 0,00 0,00 0,25 0,13 0,44 0,25 0,58 0,36 0,69 0,45 0,78 0,53 0,85 0,60 0,91 0,66 0,96 0,72 1,01 0,00 0,00 0,00 0,50 0,25 0,75 0,44 0,91 0,58 1,02 0,69 1,10 0,78 1,16 0,85 1,21 0,91 1,26 0,96 1,29 1,01 0,00 0,00 1,00 0,50 1,25 0,75 1,38 0,91 1,45 1,02 1,51 1,10 1,55 1,16 1,58 1,21 1,61 1,26 1,63 1,29 1,64 0,00 2,00 1,00 2,00 1,25 2,00 1,38 2,00 1,45 2,00 1,51 2,00 1,55 2,00 1,58 2,00 1,61 2,00 1,63 1,99 1,64 4,00 2,00 3,00 2,00 2,75 2,00 2,63 2,00 2,55 2,00 2,49 2,00 2,45 2,00 2,42 2,00 2,38 2,00 2,36 1,99 2,33 4,00 4,00 3,00 3,50 2,75 3,25 2,63 3,09 2,55 2,98 2,49 2,90 2,45 2,83 2,42 2,77 2,38 2,72 2,36 2,67 2,33 4,00 4,00 4,00 3,50 3,75 3,25 3,56 3,09 3,42 2,98 3,31 2,90 3,21 2,83 3,13 2,77 3,05 2,72 2,98 2,67 2,91 4,00 4,00 4,00 4,00 3,75 3,88 3,56 3,75 3,42 3,63 3,31 3,52 3,21 3,42 3,13 3,33 3,05 3,24 2,98 3,15 2,91 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 3,88 3,94 3,75 3,84 3,63 3,74 3,52 3,63 3,42 3,53 3,33 3,43 3,24 3,33 3,15 3,24 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 3,94 3,94 3,84 3,84 3,74 3,74 3,63 3,63 3,53 3,53 3,43 3,43 3,33 3,33 3,24 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 4 4,4 4,8 5,2 5,6 6 6,4 6,8 7,2 7,6 8
Так какзагрязняющее вещество оказалось больше, чем в 20 клетках, то клетки можнообъединить по формуле:
∆Xукр=∆Xпред•m2
где m — количество клеток, которые мы собираемсяобъединять в одну.
Рассчитаемновое расстояние между створами:
∆Xукр=0,4 · 22 = 1,6 м0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,15 0,16 0,17 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,04 0,06 0,07 0,09 0,10 0,12 0,13 0,15 0,17 0,18 0, 20 0,21 0,23 0,24 0,25 0,01 0,01 0,03 0,04 0,06 0,07 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0, 20 0,23 0,25 0,27 0,28 0,30 0,32 0,34 0,35 0,37 0,02 0,05 0,07 0,10 0,13 0,16 0, 19 0,22 0,25 0,28 0,31 0,33 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,49 0,50 0,08 0,13 0,18 0,22 0,27 0,31 0,35 0,39 0,42 0,45 0,48 0,51 0,54 0,56 0,58 0,60 0,62 0,63 0,65 0,66 0,67 0,23 0,31 0,37 0,44 0,49 0,54 0,58 0,62 0,66 0,69 0,71 0,74 0,76 0,78 0,79 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,53 0,62 0,70 0,76 0,81 0,86 0,89 0,92 0,95 0,97 0,99 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,05 1,05 1,06 1,06 1,06 1,01 1,09 1,15 1, 19 1,22 1,25 1,27 1,28 1,29 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,30 1,29 1,29 1,28 1,28 1,27 1,26 1,64 1,67 1,68 1,69 1,68 1,68 1,67 1,66 1,64 1,63 1,61 1,60 1,58 1,56 1,55 1,53 1,51 1,50 1,48 1,47 1,45 2,33 2,28 2,23 2,18 2,13 2,09 2,04 2,00 1,96 1,93 1,89 1,86 1,82 1,79 1,76 1,74 1,71 1,68 1,66 1,63 1,61 2,91 2,79 2,68 2,58 2,49 2,41 2,34 2,27 2,21 2,16 2,10 2,05 2,01 1,97 1,93 1,89 1,85 1,82 1,79 1,76 1,73 3,24 3,08 2,93 2,80 2,69 2,59 2,50 2,42 2,35 2,28 2,22 2,16 2,11 2,06 2,01 1,97 1,93 1,89 1,85 1,82 1,79 8 9,6 11,2 12,8 14,4 16 17,6 19,2 20,8 22,4 24 25,6 27,2 28,8 30,4 32 33,6 35,2 36,8 38,4 40
Сноваукрупним клетки
∆Xукр=1,6 · 22 = 6,4 м0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,03 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,02 0,04 0,03 0,05 0,04 0,06 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,06 0,05 0,07 0,06 0,08 0,08 0,00 0,00 0,00 0,01 0,02 0,03 0,03 0,05 0,05 0,07 0,06 0,09 0,08 0,10 0,09 0,12 0,11 0,14 0,00 0,01 0,02 0,03 0,06 0,05 0,08 0,07 0,11 0,09 0,13 0,12 0,15 0,14 0,17 0,16 0, 19 0,17 0,01 0,05 0,06 0,10 0,09 0,14 0,12 0,17 0,14 0, 19 0,17 0,22 0, 20 0,24 0,22 0,26 0,24 0,28 0,09 0,12 0,18 0,15 0,21 0,18 0,25 0,22 0,28 0,25 0,31 0,27 0,33 0,30 0,35 0,32 0,37 0,33 0,23 0,31 0,23 0,33 0,27 0,36 0,31 0,39 0,35 0,42 0,38 0,44 0,40 0,46 0,42 0,47 0,43 0,48 0,53 0,34 0,48 0,40 0,51 0,45 0,54 0,48 0,56 0,51 0,58 0,53 0,59 0,54 0,59 0,55 0,59 0,55 0,44 0,65 0,57 0,69 0,62 0,71 0,65 0,73 0,67 0,73 0,68 0,73 0,68 0,73 0,68 0,72 0,67 0,71 0,77 0,80 0,90 0,85 0,92 0,86 0,92 0,85 0,90 0,84 0,88 0,83 0,87 0,81 0,85 0,80 0,83 0,78 1,16 1,15 1,13 1,15 1,10 1,12 1,06 1,08 1,02 1,04 0,98 1,00 0,95 0,97 0,92 0,94 0,89 0,91 1,53 1,46 1,40 1,34 1,31 1,25 1,24 1,18 1,17 1,12 1,12 1,07 1,07 1,03 1,03 0,99 0,99 0,96 1,76 1,65 1,55 1,48 1,41 1,36 1,31 1,27 1,23 1, 20 1,16 1,14 1,11 1,09 1,06 1,04 1,02 1,00 40 46,4 48 49,6 51,2 52,8 54,4 56 57,6 59,2 60,8 62,4 64 65,6 67,2 68,8 70,4 72
Ответ: нарасстоянии 72 метров концентрация фенолов достигнет уровня ПДК и станет равной1 мкг/л
Метод 2.
Экспресс-методГГИ
Длясравнения определим расстояние до места, на котором концентрация загрязняющеговещества не превышает ПДК другим методом.
Условие тоже, а именно: в реку Бирюса сбрасываются сточные воды Бирюсинского гидролизногозавода. В створе, расположенном в 4,5 км ниже сброса сточных вод наблюдаетсяпревышение ПДК по фенолу, вычислим, через какое расстояние, концентрациязагрязняющего вещества будет ниже ПДК.
Данные за 28.04.98
Qp = 266 м3/с
Vcp = 0,66 м/с
Qcт = 0,23 м3/с
Н = 2,99 м
В = 167 м
Сст = 0,013г/м3 = 4 мкг/л
Ср = 0 г/м3
Сш = 25,1м1/2/с
М = 23,57
ПДК (фенолы)= 0,001 мг/л = 1 мкг/л
Найдемотношение глубины реки к ее ширине:
/>=H/B=2,99/167=0.0179
Найдембезразмерную величину, характеризующую турбулентный поток.
/>
3. Найдемконцентрацию загрязняющего вещества в потоке:
/> мг/л
4. Зная, чтовеличина χ рассчитывается по формулам:
/>
/>
определимрасстояние от места сброса сточных вод, на котором концентрация загрязняющеговещества не будут превышать ПДК, которое равно 1 мкг⁄л.
/> м.
Ответ: КонцентрацияПДК достигнет уровня ПДК на расстоянии 4,2 метра.
Сравнительнаяоценка полученных результатов расчетов:
Результатырасчетов по детальному методу и экспресс-методу ГГИ довольно сильноразличаются, хотя теоретически они должны быть одинаковы. Это можно попытатьсяобъяснить несколькими причинами. Во-первых, вполне вероятна ошибка в расчетах,во-вторых довольно большую погрешность может давать большая разница объеместочных вод и расходе реки. Далее, в первом методе поле концентрации строитсяпо длине и ширине реки, не учитывая глубину. Может быть, еще одной причинойявляется то, что все-таки второй метод и называется экспресс-методом, т.е. онпозволяет быстро определить концентрацию вещества на любом расстоянии, неучитывая многих параметров.
Все-такидовольно большая разница в окончательных цифрах представляется мне довольностранной. К сожалению, проверить точность расчетов другими методами непредставляется возможным поскольку расчет детальным методом по схемепространственной задачи затруднен тем, что при расчетах размер клеткиполучается очень маленький, и, следовательно, количество слоев по глубинеполучается очень большое. Расчет общего разбавления детальным методом с учетомначального разбавления также невозможен по причине того, что сброс сточных водв нашем случае осуществляется с берега, а не в середину живого сечения. Комбинированныйметод затруднен тем, что мы не знаем некоторых начальных данных, таких каксреднее значение абсолютной величины поперечной составляющей скорости навертикали и максимальную глубину на данном участке реки.
Список использованных материалов
1. Барабаш О.И. Лекции по предмету
2. Большая Советская Энциклопедия, т.7, 11
3. http: // skitalets. ru/books/reki_altsib/about. htm
4. Государственный Водный кадастр. Ежегодные данные о качествеповерхностных вод суши. 1998 год, Том I (19)