Взаимодействие речных и сточных вод (стр. 5 из 5)

Применительно к выпуску сточных вод можно выделить в пределах водоема три зоны:

1) зона начального разбавления. Здесь скорость течения струи выпуска намного больше скорости течения остальной воды. Размеры ее исчисляются десятками, иногда сотнями метров. Разбавление происходит тем интенсивнее, чем значительнее глубина и ветровое волнение;

2) прибрежная зона водоема с частой сменой направления течения и, как следствие, пятнистого распределения загрязнений. Причины этого: воздействие ветра и взаимодействие водных масс прибрежных и центральных районов;

3) центральная зона водоема с более или менее устойчивой формой циркуляции водных масс; характер циркуляции предопределяется морфометрией, стоком впадающих и вытекающих рек, ветром, градиентами температуры воды по акватории и глубине.

Чаще всего наиболее неблагоприятные гидрометеорологические условия врайоне выпуска сточных вод создаются тогда, когда наступает длительный период с безветренной погодой или со слабыми ветрами переменных направлений. При этом происходит стабилизация поля загрязнений.

«Тяжелые» сточные воды распространяются преимущественно в придонных слоях речного потока, а в водохранилищах по бывшим руслам рек. Известно немало примеров, когда воды притока долгое время не смешиваются с водой основной реки.

Расчеты разбавления сточных вод в озерах и водохранилищах из-за сложного и неустойчивого характера течений, наличия ветрового волнения, а также значительной роли биотических факторов — задача более трудная, чем в реках. (Нежиховский, 1990).

ГЛАВА 3: ОЦЕНКА РАССТОЯНИЯ ДО СТВОРА ПРАКТИЧЕСКИ ПОЛНОГО СМЕШИВАНИЯ

Створы практически полного перемешивания сточных вод с водой рек при русловом выпуске будут расположены ближе к месту выпуска по сравнению с береговыми. Поэтому створ практически полного перемешивания, установленный по береговому выпуску будет представительным (репрезентативным) и для выпусков в центре потока или на определенном расстоянии от берега и поверхности воды.

Расстояние от места выпуска сточных вод до створа практически полного перемешивания зависит от наполнения русла (расхода воды) и его морфометрических характеристик на участке перемешивания.

В качестве примера представлена номограмма для оценки створа практически полного перемешивания по р. Тагил ниже п. Верхний Тагил в Свердловской области в зависимости от расхода воды в реке и расхода сточных вод (рис.2)

Рис. 2.

Зависимость расстояния от места выпуска сточных вод до створа практически полного перемешивания их с речными от расходов воды в реке (Q, м³/с) и сточных вод (q, м³/с). Река Тагил ниже п. Верхний Тагил а) период открытого русла; б) период ледостава: начало, _ _ _ _ конец. (По И.С. Шахову, 2000)

Из приведенного рисунка видно, что, например, при расходе воды в р. Тагил, равном 20 м³/с, а расходе сточных вод 0,1 м³/с, расстояние до створа практически полного перемешивания от места выпуска сточных вод (Z) составляет около 1,8 км. Если расход сточных вод составляет 10 м³/с, то Z возрастает до 14 км. Это убедительно подтверждает необходимость осуществления контроля качества воды на различных расстояниях от мест выпуска сточных вод при различных наполнениях русла и расходах сточных вод. Репрезентативный створ можно установить по наибольшему расстоянию. В этом случае независимо от наполнения русла и расхода сточных вод концентрации примесей будут близки к средним по сечению. (Шахов, 2000)

При сбросе сточных вод и расчета НДС предполагается установление расстояния до контрольного створа. При этом оно не должно быть менее 500м. Однако может оказаться так, что сточные воды в потоке не будут перемешиваться с водами реки и будут идти отдельной струей с высокой концентрацией загрязняющего вещества. Возникает необходимость определения расстояния, на котором достигается практически полное перемешивание, реально на 80-90% сточных вод с водами водоприемника.

Здесь можно использовать методику УралНИИВха. При выпуске в центре потока применяется формула:

l_{цент =}

_.

При береговом выпуске:

l_{берег =}

_,

гдеl- расстояние полного перемешивания, м; H,B- средняя глубина и ширина потока в контрольном створе, м;

Величина Р определяется по формуле:

P=

,

Где В₁,Н₁ – средние ширина и глубина на участке смешения; С – коэффициент Шези, определяемый для периода открытого и закрытого русла.

Можно использовать формулу ВНИИВОДГЕО без учета места водовыпуска:

l=

,

где

- коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке;y- коэффициент смешивания, принимается равным y= 0,8. (Калинин, 2008).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Водоотведение – это сброс в какой-либо приемник (реку, пруд водохранилище т др.) использованных вод, которые по-другому называются сточными водами. Сточные воды подразделяются на несколько типов: хозяйственно-бытовые, талые снеговые и дождевые, производственные и сельскохозяйственные. С хозяйственно-бытовыми сточными водами в водоприемник поступают отходы жизнедеятельности людей и домашних животных. Данные сточные воды служат обычно основным источником поступления в реки и водоемы соединений азота.С хозяйственно-бытовыми сточными водами поступает и основная масса синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ).

Талые снеговые и дождевые воды смывают с территории городов и выносят в гидрографическую сеть разнообразные загрязняющие вещества и предметы: мусор, опавшую листву, продукты разрушения дорожных покрытий, выпавшие из атмосферы аэрозоли, нефтепродукты от транспорта, частицы грунта и пр. Интенсивный смыв взвешенных веществ с городской территории при весеннем снеготаянии или выпадении дождевых осадков есть своего рода аварийный выброс. В некоторой мере, аналогичное положение и с другими загрязняющими веществами: органическими, нефтепродуктами, солями и т. д.

Производственные сточные воды, в отличие от хозяйственно-бытовых вод, очень разнообразные по составу. Это относится в целом к промышленности, а в ряде случаев и к отдельным предприятиям. Именно для предприятий характерны залповые сбросы из-за неполадок на локальных очистных сооружениях, переполнения емкостей, разного рода аварий и пр., поэтому промышленность – основной загрязнитель природных вод.

По очевидным причинам в пределах сельского населенного пункта невозможно выделить хозяйственно-бытовые, производственные и поверхностные воды, так как они образуют единый поток. К основным видам загрязнений от сельскохозяйственного производства относятся пестициды, и минеральные удобрения.

2. Одним из наиболее ценных свойств природных вод является их способность к самоочищению. Самоочищение вод - это восстановление природных свойств воды в реках, озерах и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате протекания в них взаимосвязанных физико-химических, биохимических и других процессов (турбулентная диффузия, окисление, сорбция, адсорбция и т.д.). Хорошим биологическим фильтром служит, например, тростник обыкновенный, который может расти в сильно загрязненных водах на полях фильтрации, в шлаконакопителях и очищать их. В последние годы получила распространение искусственная аэрация - один из эффективных способов очищения загрязненных вод, когда процесс самоочищения резко сокращается при дефиците растворенного в воде кислорода, но загрязненных водах на полях фильтрации, в шлаконакопителях и очищать их.

3. По мере удаления от места выпуска струя сточной воды постепенно расширяется и концентрация загрязнений в ней уменьшается вплоть до полного перемешивания. В реке это происходит в силу турбулентной диффузии, наличия внутренних течений и водоворотных зон. Для обеспечения как можно более благоприятных условий разбавления сточных вод в реках иногда прибегают к строительству рассеивающих выпусков. Расчеты разбавления сточных вод в озерах и водохранилищах из-за сложного и неустойчивого характера течений, наличия ветрового волнения, а также значительной роли биотических факторов — задача более трудная, чем в реках.

4. Расстояние от места выпуска сточных вод до створа практически полного перемешивания зависит от наполнения русла (расхода воды) и его морфометрических характеристик на участке перемешивания. Может оказаться так, что сточные воды в потоке не будут перемешиваться с водами реки и будут идти отдельной струей с высокой концентрацией загрязняющего вещества. Возникает необходимость определения расстояния, на котором достигается практически полное перемешивание, реально на 80-90% сточных вод с водами водоприемника. Здесь можно использовать методику УралНИИВха и ВНИИВОДГЕО.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.Авакян А.Б., Широков В.М. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. Екатеринбург: Издательство «Вектор», 1994. 319 с.

2. Башлаков Я.К., Черкасов А.Е., Петухова Н.А. Гидрологические аспекты улучшения экологического состояния водных ресурсов Среднего Приобья и Тюменского Севера // Тр. 5 Всесоюзного гидрологического съезда, Т. 5. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 300-305.

3.Добежина Н.Л., Калинин В.М. Количественное состояние вод малых и средних рек Ханты-Мансийского автономного округа // Проблемы географии и экологии Западной Сибири. в.5. Тюмень: Издательство «Вектор-Бук», 2003.

4.Калинин В.М. Экологическая гидрология. Учебно-методический комплекс. Тюмень: Издательство ТюмГУ, 2007. 30 с.

5. Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. Харьков: ВНИИВО, 1990. 113 с.

6.Нежиховский Р.А. Гидролого-экологические основы водного хозяйства. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 202 с.

7. Топников В.Е., Вавилин В.А. Сравнительная оценка математических моделей самоочищения рек // Водные ресурсы. 1992. №1. С. 59-76.

8.Шахов И. С. Водные ресурсы и их рациональное использование. Екатеринбург: Издательство «Аква-Пресс», 2000. 288 с.