Взаимодействие речных и сточных вод

Вынос с болот большого количества органики связывает кислород и тем самым  снижает самоочищающую способность  реки. В бассейне Ваха функционируют  крупные нефтедобывающие комплексы, базирующиеся на известных месторождениях: Самотлорском, Сороминском, Хохряковском, Ершовском, Пылинском, Вахском, Коликъеганском и др. В связи с этим не удалось  рассчитать коэффициент самоочищения по нефтепродуктам, так как их концентрация вниз по течению реки все время  возрастает.

Конда - левый приток Иртыша. Имеет малые  уклоны, очень извилиста, бассейн  заозерен (озерность 6%) и заболочен (заболоченность 53%). Длина реки 1097 км, площадь водосбора 72,8 км. Сильная  зарегулированность болотами и озерами (особенно русловыми) способствует формированию своеобразного уровенного режима. Половодье  часто растягивается до зимнего  ледостава, который продолжается 6 месяцев. Температура воды в июле 16°С. Антропогенная  нагрузка на речные экосистемы здесь  ниже, чем на Вахе. Месторождения  нефти и газа разрабатываются  в верхнем течении. Самоочищая способность  Конды несколько лучше, чем Ваха.

    Расчет  самоочищающей способности Оби  выполнен между створами с. Белогорье - п. Октябрьский. Здесь река течет одним руслом, имеет значительные скорости течения и при своей большой водности обеспечивает хорошее самоочищение по сравнению с Кондой и Вахом.

    Для анализа самоочищающей способности  рек лесостепной зоны приняты  к анализу реки Ишим и Тобол. Продолжительность ледостава на этих реках не превышает 5 месяцев. Температура воды в июле достигает 20°С. Более значительные уклоны территории способствуют увеличению скоростей течения рек. Указанные обстоятельства являются причиной более высоких значений коэффициентов самоочищения.

Приведенные в таблице 2 коэффициенты самоочищения рек могут найти применение при  расчетах ПДС и прогнозах качества воды рассмотренных рек. Кроме того, данные реки способны выступать в  качестве аналогов для других рек  в зонах тундры, тайги и лесостепи. (Топников, 1992) 

2.3.Разбавления  сточных вод.

    Сброс хозяйственно-бытовых, производственных и иных сточных вод сопровождается загрязнением рек и водоемов.

    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. В озерах и водохранилищах, кроме того, влияет ветровое волнение и разного рода течения (стоковые, дрейфовые, градиентные), которые носят сложный и неустойчивый характер, особенно в прибрежной мелководной зоне.

    Для обеспечения как можно более  благоприятных условий разбавления сточных вод в реках иногда прибегают к строительству рассеивающих выпусков. Такой выпуск представляет собой трубу с расположенными на ней выходными патрубками. С учетом особенностей ледового режима и руслового процесса, а также требований судоходства труба может располагаться над водной поверхностью, на некоторой глубине от поверхности, на дне реки.

    Створ полного перемешивания. Это створ  на реке ниже места выпуска сточных  вод, где максимальная концентрация рассматриваемого загрязняющего вещества в поперечном сечении ненамного превышает среднюю концентрацию (примерно на 5—10%). Очевидно, что местоположение указанного створа непостоянное и зависит от расхода воды в реке и других причин. При рассеивающем выпуске сточных вод посредине реки расстояние до створа полного перемешивания уменьшается примерно в 1,5 раза по сравнению с сосредоточенным выпуском у берега. Важно и то, что струя с наибольшей концентрацией загрязняющего вещества находится при этом на стрежне, а не у берега.

    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 в районе 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 =,}

где l - 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.