Министерство образования Российской Федерации
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Факультет заочного обучения
Кафедра:
гидрологии суши
Практическая работа № 2
«Вычисление гидрологических показателей средней загрязненности и общей нагрузки потока консервативными загрязняющими веществами
р. Лихая - х. Богураев»
по дисциплине
«ОХРАНА И МОНИТОРИНГ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СУШИ»
Направление: «Прикладная гидрология»
Выполнила: ст. гр. Г-54 Бронникова А.Н.
Проверил: Тимофеева Л.А.
Санкт-Петербург
2016 г.
Практическая работа № 2
Вычисление гидрологических показателей средней загрязненности и общей нагрузки потока консервативными загрязняющими веществами
Цель работы: Вычислить абсолютный показатель общей нагрузки (Sn), показатель превышения загрязненности над нормой (Pзаг), показатель превышения загрязненности относительно нормы (Pчист), показатель относительной нагрузки потока загрязнением φ при заданных расходах воды и оценить степень загрязненности вод.
Исходные данные: взяты из ОГХ значения суточных расходов воды для какого-то створа исследуемого объекта продолжительностью стояния 30, 90, 180, 270 и 355 дней. Желательно наличие данных наблюдений за гидрохимическим режимом и загрязненностью, публикуемых в “Гидрологических бюллетенях”. Эти данные позволяют выбрать расчетный расход сточных вод (Qст) и репрезентативное загрязняющее вещество, содержание которого (Sст) лимитируется соответствующей предельно допустимой концентрацией (ПДК). При отсутствии данных об объемах и концентрациях сточных вод выполняется условный расчет при Q ст. усл. = 0,1 Q 0, S ст. усл. = const = 100 мг/л и ПДК усл. = 10 мг/л, (Q0 - норма стока реки в выбранном створе).
Абсолютный показатель общей нагрузки
Общая нагрузка потока консервативными веществами или суммой веществ выражается средней (в потоке) концентрацией S П этих веществ, определяемой из условия баланса вещества. Величина S П, в створе полного перемешивания, выражает истинное значение концентрации загрязняющего ингредиента; для створов, расположенных между местом сброса сточных вод и створам полного перемешивания, величина S П лишь условно характеризует среднюю концентрацию.
Если в воде реки концентрация данного загрязняющего вещества S p = 0, то
.
Показатель S П позволяет получить полную характеристику нагрузки потока загрязняющими веществами в течение любого заданного промежутка времени.
Оценку изменчивости показателя S П во времени можно представить как функцию обеспеченности Р Q суточных расходов воды реки многолетнего ряда наблюдений. Если Q СТ = const и S СТ = const, то обеспеченность срtдней концентрацин P Sn: P Sn = (100 - Р Q) %
Показатель превышения и не превышения загрязненности
относительно нормы
Показатель превышения загрязненности над нормой выражается обеспеченностью Р заг % стока загрязненной воды в конкретном створе рассматриваемой реки. Обеспеченность подсчитывается по числу дней, отвечающих прохождению через створ загрязненного стока. Для определения Р заг удобно пользоваться следующим графическим способом. Строится кривая обеспеченностн S П и проводится прямая, отвечающая ПДК для рассматриваемого загрязняющего вещества. На пересечении кривой S П = f(Р) с прямой ПДК получают точку, дающую обеспеченность Рзаг превышения средней концентрацни вещества над нормируемой.
Иногда вместо показателя Р заг пользуются показателем непревышения загрязненности относительно нормы Р чист, который выра-жает обеспеченность "чистого" стока: P чист = (100 – Р заг ) %.
Показатель относительной и предельно допустимой нагрузки
потока загрязняющим веществом
Показатель относительной нагрузки потока конкретным загрязняющим веществом находится на основании сопоставления расчетного значения SП с предельно допустимой концентрацией данного вещества. При этом возможны два случая S П > ПДК — вода грязная, S П < ПДК - чистая. Подставив в этн неравенства значения SП получим
.
Это отношение получило название показателя относительной нагрузки потока загрязнителем. Здесь, как и для S П, если φ' > 1 → вода грязная, если φ' < 1 → вода чистая; а φ' = 1 → отвечает предельным условиям нагрузки водоема загрязнителем (φ'пред).
Расчет
В реку Кальмиус осуществляется сброс сточных вод с постоянным расходом Qст = const = 0,392 м3/с.; концентрация загрязняющего вещества в сточной воде S ст. = 100 мг/л, концентрация этого вещества в воде реки Sс = 0, а ПДК = 10 мг/л.
Таблица 1 Характерные расходы воды р. Лихая - х. Богураев
(период наблюдений: 1963 – 1970 гг.)
| Параметр/ продолжителность | max | min | |||||
| Q, м3/с | 57,6 | 2,79 | 1,17 | 0,66 | 0,44 | 0,23 | 0,2 |
По данным о расходах заданной продолжительности построена обобщенная кривая продолжительности (рис. 1). С нее сняты значения расходов воды обеспеченностью 0, 8, 25, 49, 74, 97, 100%.
Рисунок 1. Кривая продолжительности стояния суточных расходов,
р. Лихая - х. Богураев
Рис.2. Обобщенная кривая продолжительности стояния расходов воды,
р. Лихая - х. Богураев
Таблица 2 Расчет показателей нагрузки на водоток
| Qр, м3/с | PQ, % | Qст, м3/с | Sст, мг/л | Qp+Qст, м3/с | QстSст | Sn, мг/л | PSn, % | φ |
| 57,6 | 0,14 | 57,74 | 0,24 | 0,02 | ||||
| 2,79 | 0,14 | 2,93 | 4,78 | 0,45 | ||||
| 1,17 | 0,14 | 1,31 | 10,69 | 1,08 | ||||
| 0,66 | 0,14 | 0,80 | 17,50 | 1,91 | ||||
| 0,44 | 0,14 | 0,58 | 24,14 | 2,86 | ||||
| 0,23 | 0,14 | 0,37 | 37,84 | 5,48 | ||||
| 0,20 | 0,14 | 0,34 | 41,18 | 6,30 |
Для вычисления показателя превышения загрязненности над нормой (Pзаг) строится кривая обеспеченности средней концентрации (Sn) по данным таблицы. Показатель непревышения загрязненности относительно нормы Рчист находим по формуле
Рчист = 100 – Pзаг (%).
Рисунок 3 Кривая обеспеченности суточных расходов воды
Показатель превышения загрязненности над нормой (Pзаг):
Pзаг = 77%
Показатель не превышения загрязненности над нормой (Pчист):
Pчист = 100 - 77 = 23%
Выводы
По данным кривой продолжительности суточных расходов воды Sn = f (P) видим, что показатель превышения загрязненности над нормой P_заг составляет 77%, то есть 281 день в году наблюдается загрязненный сток.
Остальные 84 дня наблюдается чистый сток, показатель непревышения загрязненности относительно нормы P_чист=23 %.
Показатель относительной нагрузки φ уменьшается с увеличением водности: при Qр = 57,6 м3/с показатель относительной нагрузки (φ) равен 0,02 – сток чистый (φ < 1), а при Qр = 0,20 м3/с показатель относительной нагрузки (φ) равен 6,30, следовательно река становится загрязненной (φ > 1).
Абсолютный показатель общей нагрузки Sn так же уменьшается с увеличением водности: при Qр = 57,6 м3/с абсолютный показатель общей нагрузки Sn = 0,24, а при Qр = 0,20 м3/с абсолютный показатель общей нагрузки Sn = 41,18