Расчет гидрологических показателей средней загрязненности и общей нагрузки речного потока консервативными загрязняющими веществами
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Российский
Государственный Гидрометеорологический Университет
Кафедра
прикладной экологии
Практическая
работа №1
по
дисциплине
Мониторинг
окружающей среды
Расчет
гидрологических показателей средней загрязненности и общей нагрузки речного
потока консервативными загрязняющими веществами
Вариант № 8
Выполнил
ст.гр.
Э- 455
Прохорова
Юлия
Проверила
Лебедева
А.А.
Санкт-
Петербург 2010
Цель работы
Ознакомиться с основными гидрологическими показателями,
используемыми для оценки качества вод.
Основные задачи
. Расчет гидрологических показателей качества
вод.
. Расчет зоны распространения загрязнения.
Задание на выполнение
ü рассчитать абсолютный показатель
общей нагрузки Sn при заданных обеспеченных расходах воды в реке;
ü построить график обеспеченности
средней концентрации загрязняющего вещества;
ü рассчитать показатель превышения и
непревышения загрязненности над нормой (Pзаг и Pчист);
ü рассчитать показатель относительной
нагрузки потока ЗВ при расчетном расходе 95 % обеспеченности;
ü оценить качество вод по величине
показателя относительной нагрузки потока ЗВ;
ü определить расстояние, на котором
концентрация в максимально загрязненной струе потока достигнет ПДК;
ü рассчитать максимальную концентрацию
загрязняющего вещества на расстоянии 200 м от источника загрязнения;
ü дать анализ полученных результатов.
загрязняющий вода река превышение
Исходные данные
ü В реку с расходом Q0,
м3/с = _____ около поселка А сбрасываются сточные воды предприятия, содержащие
загрязняющее вещество (Sст
= 10,0 мг/дм3, ПДК, мг/дм3 =_____), концентрация этого же ЗВ в реке Se=0
мг/дм3. Расход сточных вод Qст=0.1Q0
м3/с. Коэффициент извилистости русла реки равен j = 1.3.
Относительная глубина H=0,026.
Характеристическое число турбулентного потока N=13,3.
Ширина реки B=58,0 м.
Теоретические положения
Одной из задач экологического мониторинга
является оценка степени загрязненности водных экосистем. При этом все
показатели качества вод можно подразделить на три группы: гидрохимические,
гидробиологические и гидрологические.
К последней группе относят величину абсолютного
показателя общей нагрузки (Sn)
при заданных обеспеченных расходах воды в реке; показатель превышения
загрязненности над нормой (Pзаг); показатель непревышения загрязненности над
нормой (Pчист); показатель относительно нагрузки потока загрязняющим веществом
при расчетном расходе 95 %-ной обеспеченности (F).
Абсолютный показатель общей нагрузки
характеризует среднюю насыщенность потока загрязняющим веществом. Общая
нагрузка может быть выражена средней концентрацией (Sn)
загрязняющей примеси в потоке, принимающим сточные воды. Величина Sn
является истинным значением концентрации загрязняющего вещества в так
называемом створе полного перемешивания, для выше расположенных створов она
может служить служить условным показателем общей нагрузки. Для вычисления Sn
используется следующая формула:
(1)
где Qр, Qст - соответственно расходы
реки и сточных вод, м3/с; Sст - концентрация загрязняющего
вещества в сточных водах, г/м3; Se - концентрация того же
вещества в речных водах до места сброса стоков (естественная концентрация).
Если Se=0, то
(2)
Оценку изменчивости показателя Sn можно
представить как функцию обеспеченности P суточных
расходов реки многолетнего ряда наблюдений. Если считать, что Qст=const, Sст=const и Se=0, то Sn как функция
обеспеченности запишется следующим образом:
(3)
Последнее соотношение может быть
представлено графически или в табличной форме. При использовании формулы (3)
вычисления ведутся для нескольких расходов заданной обеспеченности, например 8,
20, 50, 75, 95 %. Это позволят достаточно точно построить кривую обеспеченности
Sn(P%).
Зная величину Sn, можно
вычислить максимальну концнтрацию на заданных расстояниях L от места
сброса сточных вод:
(4)
где N -
безразмерное характеристическое число турбулентного потока, 
-
коэффициент извилистости реки, В - ширина реки, 
- относительная глубина,
характеризующая форму русла, L - расстояние, где будет наблюдаться
величина концентрации Smax.
Используя последнее соотношение (3)
и формулы 1 и 2, можно рассчитать расстояние до створа полного перемешивания,
решая обратную задачу.
Показатель относительной нагрузки
консервативными загрязняющими веществами F определяется
следующим образом. Полагаем, что средняя концентрация загрязняющего
консервативного вещества в реке, поступающего в нее со сточными водами, может
быть вычислена по формуле (1) и не должна превышать установленные нормативы
качества вод (ПДК). Учитывая последнее утверждение, производим подстановку:
≤ПДК (5)
и записываем
(6)
Отсюда получаем
(7)
или
. (8)
Выражение, стоящее в левой части
неравенства, называют показателем относительной нагрузки потока загрязняющим
веществом (F). Если Se=0, то
зависимость принимает вид:
(9)
Предельно допустимая нагрузка должна
отвечать следующему условию F≤1.
Показатель превышения загрязненности
над нормой (Pзаг) выражает процент обеспеченности превышения загрязненности
потока над ПДК (по числу дней или других единиц времени). Значение определяется
из соотношения:
заг =100- Pчист (10)
Расчетная часть
Таблица 1.1 - Абсолютный показатель
общей нагрузки потока для расходов различной обеспеченности
|
Pq
|
Qp
|
Qст
|
Sст
|
Qp+Qст
|
Qст*Sст
|
Sn
|
Psn
|
К
|
96,12
|
5,4
|
10
|
101,52
|
54
|
0,53
|
92
|
1,78
|
|
20
|
62,1
|
|
|
67,5
|
|
0,8
|
80
|
1,15
|
|
50
|
39,64
|
|
|
45,04
|
|
1,2
|
50
|
0,734
|
|
75
|
30,83
|
|
|
36,23
|
|
1,49
|
25
|
0,571
|
|
90
|
23,49
|
|
|
28,89
|
|
1,87
|
10
|
0,435
|
|
95
|
19,6
|
|
|
25
|
|
2,16
|
5
|
0,363
|
Рисунок 1.1 - Кривая обеспеченности средней
концентрации загрязняющих веществ.
Выводы по работе
В данной работе был произведён расчет
гидрологических показателей средней загрязненности и общей нагрузки речного
потока консервативными загрязняющими веществами. Был рассчитан абсолютный
показатель общей нагрузки (Sn)
при заданных обеспеченных расходах воды в реке. Наиболее высокое значение Sn
приобретает при обеспеченности в 95% ( при P=95%
Sn=2,16г/м3) . Так же
был рассчитан показатель применения загрязненности над нормой Рзаг (Рзаг=42%) ,
показатель относительной нагрузки F
(F=1,87 г/м3) и
другие гидрологические показатели. Проанализировав полученные данные и
построенную кривую обеспеченности, можно сделать вывод о том, что в данную реку
производится несанкционированный сброс сточных вод, т. к Sn
превышает ПДК (ПДК=1,3г/м3).