1.1. Общие принципы расчёта

Струйная теория объединения водотоков кардинально изменяет представления о динамике сточных вод в реке [12].

 Удельная кинетическая энергия реки образует склон от фарватера к берегу, изменяясь от максимума до нуля. Струя, внедрившаяся в реку, имеет собственную энергию, половина которой затрачивается на преодоление сопротивлений при внедрении в водоток. Оставшейся энергии струи недостаточно для преодоления склона энергии в реке. Река прижимает струю к берегу, но не разрушает её. В установившемся турбулентном течении реки струя сточных вод длительное время продолжает  своё компактное существование  и перемещается на десятки километров.

Это происходит, во-первых, потому, что струю поддерживает большее количество энергии, чем обычно имеется в речных струях, прилегающих к берегу. Во-вторых, турбулентная струя находится в турбулентно диффузном ограждении, препятствующем проникновению воды за пределы и внутрь ограждения струи. В струе сохраняются неизменными исходный состав веществ и их концентрации.

При движении струя теряет энергию. Это выражается в сокращении площади ограждения и приводит к высвобождению части расхода воды. Освободившийся расход поступает в соседнюю речную струю. Происходит постепенное размывание внедрённой струи по плоскости контакта с соседней струей. Аналогичный процесс передачи расхода воды продолжается между другими соседствующими струями, но с последовательно уменьшающейся интенсивностью.

Вместе с расходом воды из струи сточных вод в струю речной воды поступает расход массы вещества (поток вещества, массоток), выражаемый произведением расхода воды на концентрацию вещества (г/ч), переносимого этой водой.

При разработке  детального метода турбулентной диффузии А. В. Караушев рассматривал изменение концентрации вещества в отдельных клетках поля. Расход воды в каждой клетке он приравнял к расходу сточных вод, а ширину её поставил в зависимость от средней глубины реки и скорости течения воды в ней. В энергетическом (струйном) методе мы условно выделяем струю с расходом, равным расходу сточных вод, --- определяющую струю. Но ширину струи принимаем равной ширине притока (точнее --- ширине фронта внедрения притока). Она связана с глубиной воды в притоке, а не со средней глубиной в реке. В струйном методе ширина каждой из струй в реке зависит от речной глубины в месте течения струи. Она тем меньше, чем глубже водоток.

Максимальный остаток струи сточных вод располагается только в определяющей струе. Расчётная максимальная концентрация вещества j в реке есть средняя плотность массотока в определяющей струе. Баланс массотока, переносимого определяющей струёй,  выражаем уравнением


где Псмj - суммарный массоток в определяющей струе, г/с;  μПстj- массоток в остатке внедрённой струи, г/с; μ- коэффициент остатка расхода воды; Пстj - массоток в струе, внедрённой в реку, г/с; (1 – μpj - массоток, дополняющий остаток до полной струи, г/с.
Массоток определяем по формуле


где Qст - расход струи внедрения,  Cj - концентрация вещества j. Первый член в квадратных скобках уравнения (1.1) выражает остаток массотока в остатке струи сточных вод, второй член --- дополнение массотока из реки на уровне концентрации соседствующей струи (рабочего фона).
Для расчёта влияния на речную воду обособленного выпуска сточных вод в реку удобна формула, традиционно выраженная в концентрациях вещества


При выводе формулы учли, что расход воды в определяющей струе один и тот же: Qсмj = Qстj = Qpj. Формулу (1.2) получили, предварительно разделив на этот расход каждый элемент баланса (1.1).

Долю остатка струи сточных вод на контрольном створе выражаем коэффициентом остатка μz, который вычисляем по формуле


где ΔX - шаг процесса объединения водотоков, м; X - расстояние от выпуска до расчётного створа, например, расстояние до контрольного створа, м.
Шаг процесса определяем по формуле (1.4)


где Kc - коэффициент шага струи, равный 2,7;  l - контур внедрения, периметр контура,  l = b / (sin α) - для прибрежного; l = π d - для круглого сечения при истечении под уровень, м; l = 0,71 π d -  для круглого сечения при истечении под уровень из двухструйного насадка или при затоплении трубчатого прибрежного выпуска, м; Kl- коэффициент удлинения шага за счёт скорости соседней струи:


где Vг - скорость струи, прилегающей к внедрённой струе, м/с;  Uo - скорость струи в месте внедрения, м/с; Ψ- константа, относительная средняя скорость за время уменьшения квадрата начальной скорости в два раза, Ψ = 0,85[1].

Для выпуска под уровень скорость Uo ограничивается скоростью отрыва струи, которая принимается по паспортным данным насадки[2]. Формула шага процесса учитывает различие каждого способа внедрения сточных вод в реку.

Для первых 309 шагов значения коэффициента остатка приведены в прил. 1. Таблица составлена на основе расчётов поля концентраций вещества в акватории по методу А. В. Караушева при нулевом значении фона в водотоке неограниченной ширины[3].



[1] 
[2] Конструкция двухструйной насадки разработана в Красноярском региональном отделении МАЭП им. В.~С.~Алтунина.
 
[3] При равных шагах процесса результат расчёта по детальному методу А.~В.~Караушева не отличается от результата расчёта по струйному методу.

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
19 августа 2022 года в селе Яйлю, центральной усадьбе Алтайского заповедника, после двухлетнего перерыва прошёл праздник Яблочного Спаса, духовно-культурное мероприятие, которое традиционно объединяет прихожан, артистов, художников, сотрудников заповедника и туристов. Мероприятие приурочено к православному празднику Преображения Господня именуемого в народе «Яблочным Спасом».   В день Преображения Господня, в Храме Преображения Господня  в с. Яйлю настоятель храма Преобра...
В начале пандемии COVID большая часть мира закрылась, но Швеция осталась открытой. Подход страны вызвал большие споры, некоторые называли его « шведским экспериментом ».  Спустя почти два с половиной года после начала пандемии, что мы можем сегодня сказать об итогах этого «эксперимента»? Во-первых, давайте вспомним, как выглядела стратегия Швеции. Страна в значительной степени придерживалась своего плана для пандемии, первоначально...
6 августа 1987 года в Северном лесничестве Кавказского биосферного заповедника на 3-ем расширенном рабочем совещании выпускников студенческих Дружин по охране природы было принято решение «Об образовании Социально-Экологического Союза», первый пункт которого гласил: Социально-Экологический Союз представляет собой ассоциацию организаций, объединений и граждан, которые, исходя из собственных убеждений, постоянно участвуют в работе по охране природы, оздоровлению окр...
Экологическое строительство сегодня — один из актуальных мировых трендов и относится к строительству всех типов зданий. Этот тип строительства возник в 60-х годах прошлого столетия на примере строительства индивидуального жилья и был незаметным до конца 20-го века. В России развитие экологического домостроения началось в начале 80-тых годов в Новосибирском Академгородке. В 1987 году было введено понятие и термин «экодом», которые сейчас широко используются.  Экодом –...
Авария на четвертом реакторе Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к крупнейшему выбросу радиоактивных материалов в окружающую среду в истории человечества. Последствия острого облучения высокими дозами радиации были тяжелыми для окружающей среды и населения . Но спустя более чем три десятилетия после аварии Чернобыль стал одним из крупнейших заповедников Европы. Сегодня здесь находят убежище разнообразные исчезающие виды, в том числе медведи, волки и рыси. Вид на 4-й р...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
42 недели 6 дней назад
YВMIV YВMIV
YВMIV YВMIV аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

45 недель 15 часов назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Thank you, your site is very useful!

45 недель 1 день назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

1 год 21 неделя назад
Евгений Емельянов
Евгений Емельянов аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/

45 недель 1 день назад
Гость
Гость аватар
Ситуация с эко-форумами в Бразилии

Смотрели: 3,222 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

размешен 01.10.22 | Тип: Новость

Вести сообщества Хранителей Природных Территорий

...
размешен 30.09.22 | Тип: Статью

Авария на четвертом реакторе Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к крупнейшему выбросу радиоактивных материалов в окружающую среду в истории человечества. Последствия острого облучени...

размешен 30.09.22 | Тип: Новость

Главные экологические новости на текущий день в новом выпуске Обзора Международного Социально - экологическо...

размешен 30.09.22 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 30.09.22 | Тип: Новость

Вести сообщества Хранителей Природных Территорий

 

...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал