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
 Европейские страны многого добились в решение экологических проблем, но эти успехи не пришли сами собой,  за каждый из них гражданам пришлось активно и упорно бороться. Писательница Катя Петровская, живущая в Германии с 1999 года, рассказала Михаилу Ратгаузу о том как протесты помогают там решать самые сложные вопросы, о поразительной и почти сказочной истории защиты Хамбахского леса. Я думаю, жизнь в Германии совершенно не патетически, а постепенно меня научила видеть связь...
Живая ель экологичнее искусственной при условии, что после новогодних праздников она окажется не на свалке, а в специальных пунктах приема хвойных деревьев. Об этом заявила член регионального штаба ОНФ, координатор проекта Народного фронта «Генеральная уборка» в Москве Наталья Розина. Оставлять живые ели на свалках, по ее словам, вредно для окружающей среды. На мусорных полигонах, куда обычно попадают выброшенные ели, нет условий для их естественного разложения. «Попадая на пол...
 Всемирный фонд дикой природы начал свою деятельность на Дальнем Востоке в 1994 году. О двадцатипятилетних итогах и перспективах работы фонда в регионе рассказал Новой Газете во Владивостоке директор Амурского филиала WWF России Пётр Осипов.   Особые территории: безвиз для тигра — На Дальний Восток Всемирный фонд дикой природы пришел в 1994 году с проектом по сохранению амурского тигра и мест его обитания. Время было очень сложное: в условиях меняющегося законодательства б...
В 2018 году российское экологическое движение потеряло одного из своих самых активных и авторитетных лидеров. 20 июня 2018 года ушел из жизни Сергей Герасимович Шапхаев, учёный, активист-эколог, депутат Верховного Совета СССР, основатель и бессменный директор общественной организации «Бурятское региональное отделение по Байкалу». Предлагаем вашему вниманию отрывки из интервью С.Г. Шапхаева, данное журналисту-экологу Геннадию Мингазову. ДЕТСТВО и ЮНО...
История Красногорского гидроузла началась в начале двухтысячных годов, когда было проведено масштабное исследование бассейна Иртыша на территории двух государств – Казахстана и России. Поводом для исследования послужили планы по использованию ресурсов реки для развития территории Сянь-Чжань Уйгурского автономного округа Китая и новой столицы Казахстана - Астана. Предполагалось, что за счёт переброски части стока Верхнего Иртыша, будут обеспечены водой десятки миллионов человек, переселяемы...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Интересные ссылки

Коллекция экологических ссылок

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

Активность на сайте

сортировать по иконкам
9 недель 1 день назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 1,462 |

Экология в Новой Москве . Поселение Щаповское.

Щапово (Александрово) — посёлок в Троицком административном округе Москвы (до 1...

9 недель 1 день назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Бутырский район

Смотрели: 1,462 |

Проверить качество воды в Бутырском районе Москвы можно в независимой лаборатории ...

9 недель 1 день назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Библиотеки ценной природоохранной литературы (научной, практ...
Смотрели: 1,708 |

Библиотека по природоохранной документации водных ресурсов ГОСТы, СНИПы, ПНДФ :...

19 недель 3 дня назад
Екатерина Алтайская
Екатерина Алтайская аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 3,649 |

Добрый день, уважаемые форумчане! Я пишу статьи про ФККО, на самые злободневные темы. Предлагаю вам ознакомиться с последними материалами о...

3 года 12 недель назад
Юсуп Хизиров
Юсуп Хизиров аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 3,649 |

Отзывы на гипотезу:­­

Викизнание: Обсуждение: Приливы_и_отлив­­ы
http:/.../goo.gl/JTHKlX
Википедия: Обсуждение: Прилив и...

размешен 15.02.19 | Тип: Статью

      В последние дни появились две публикации о китайском туризме на Байкале. Статья Галины Солониной «...

размешен 15.02.19 | Тип: Статью

Активисты регионального отделения ОНФ в Москве запустили мониторинг обращения с опасными отходами, который продлится до конца марта. Принять в нем участие может любой желающий. Полученные ре...

размешен 15.02.19 | Тип: Статью

История Красногорского гидроузла началась в начале двухтысячных годов, когда было проведено масштабное исследование бассейна Иртыша на территории двух государств – Каза...

размешен 15.02.19 | Тип: Статью

  Интернет-ресурсы по экологической тематике и проблемам устойчивого развития.

...
размешен 14.02.19 | Тип: Статью

Не секрет, что месторождения с большими содержаниями россыпных полезных ископаемых, таких как золота, алмазов, платины, сапфиров, янтаря, рубинов давно выработаны. Остаются множество забалан...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал