1.2. Гидравлика | Документ экобиблиотеки | Охрана окружающей среды/Защита рек и водоемов/Предельно допустимый расход массы вещества в сточных водах | Экодело - экологические проекты и организации

1.2. Гидравлика

Способность реки и притоков принимать сточные воды  оцениваем по обеспечению остатка сточных вод. Такая оценка пригодна в привязке к месту внедрения струи или способу внедрения. Например, большую реку Чулым оцениваем маловодным водоприёмником для воды Назаровской ГЭС и многоводным --- для сточных вод г. Назарово. Для прибрежного внедрения водоприёмник может оказаться маловодным, а для внедрения тех же сточных вод под уровень --- достаточным.

 Гидравлическая тень.
В маловодном водоприёмнике образуется гидравлическая тень, наличие которой делает неверным применение любых методов расчёта распространения вещества в реке.
Явление тени показано на рис. 1.1, представляющем собой схему  состояния поля распределения концентрации вещества в акватории, и в табл. 1.1. Каждая клетка поля --- это место для помещения значения концентрации вещества при нулевом значении фона.

 


Рис. 1.1. Гидравлическая тень в реке после прибрежного выпуска сточных вод показана стрелками. А --- ряд предельного остатка струи сточных вод


В таблице показаны остатки, взятые из расчета для рисунка и из прил. 1 (свободный водоток). В определяющей струе на 7-м ряду нет гидравлической тени. Тень накрывает определяющую струю на 8-м ряду.

Граница использования формулы остатка.
Строка <<Отношение>> в табл. 1.1 показывает, что в первых семи рядах нет никакого различия в остатках. Далее девятого ряда результаты вычисления концентрации в гидравлической тени по  формулам любых авторов будут неверными.  Гидравлическая тень завершается равномерным распределением концентраций вещества в реке. Это единственный совпадающий результат расчётов разными методами.

После 9-го ряда появятся отношения, которые могут оказаться неограниченно большими, что не имеет смысла. Поэтому для формулы  (1.3) введено ограничение: расчётное значение μ не должно быть меньше предельного остатка μп, вычисленного по формуле


Расстояние, на котором начинается действие ограничения[1], вычисляем по формуле

Расчет по формуле (1.6) для схемы рис. 1.1 определяет начало выравнивания концентраций в струях 11-м шагом. Вместо значения μz= 0,2416 рекомендуем принять значение μп = 0,25, что на 4,4 \% больше. Сравнение со значением в области тени не корректно, так как область тени создает завышенные значения остатка. В расчётном створе будет предельный остаток. Строка <<Рекомендовано>> иллюстрирует надежный выбор.

Трёхмерное изображение результатов расчета рассмотренного процесса объединения расходов струй дано на рис. 1.2. Процессы, происходящие в гидравлической тени, остаются неизученными.  

 

Рис. 1.2. Результаты расчетов завершённого объединения струй
 
В большой реке скорости течения в струях уменьшаются от наибольшего значения в глубокой части русла до нуля у берега. Удельная кинетическая энергия струй образует склоны её к берегам.  Если кинетическая энергия внедрённой струи сравняется с энергией склона, то передача расхода воды из неё прекратится. Между берегом и границей прекращения передачи возникнет гидравлическая тень, и завершится процесс объединения струй. В больших реках не происходит полного смешения струи со всей речной водой, так как процесс завершится возникновением прибрежного пакета струй с одинаковыми гидрохимическими характеристиками. Пакет будет существовать как одна струя. Теперь он станет размывать прилегающую к нему фоновую струю. Процесс объединения меняет знак:


Подобное явление происходит на всех реках в начале половодья, когда увеличиваются как уровень воды в реке, так и скорость течения. Следовательно, начало половодья и период дождевого паводка, когда возрастает крутизна ската энергии, являются наименее благоприятными для приёма сточных вод.
 
1.2.1. Малый и достаточный водоприёмники
 
Понятие гидравлической тени позволило сформулировать правило: для выпуска сточных вод река считается малым водоприёмником, если гидравлическая тень возникает выше контрольного створа. На графике (рис. 1.3) показаны условия для границы, отделяющей маловодные условия от достаточных. Кривая построена для створа, удалённого
 В реках достаточной водности удаётся увеличить темп объединения водотоков за счёт конструкции водовыпуска.
 При недостаточной водности любая конструкция водовыпуска в пределе даст одинаковый результат. Эффект работы конструкции тоже ограничен предельным остатком расхода сточных вод в струе.

от выпуска сточных вод на 500 м.


Рис. 1.3. Граница между малыми (закрашено) и достаточными водоприёмниками для створа, расположенного на удалении 500 м}
Для предварительных расчётов предлагаем  формулу приближённого определения расстояния Х до створа завершения процесса объединения.


где k - коэффициент ширины воздействия, k=0,2 - для главной реки; k = 0,3 - для большой реки;  k = 0,5 - для средней реки;  k = 1 - для малой реки, ручья; B - ширина водотока, м; l - контур внедрения струи, м. Так как в формулу входит контур внедрения, то река, маловодная для некоторого устройства, может быть достаточной для устройства с меньшим контуром внедрения.
Если  Х не больше расстояния до контрольного створа L, то водоприёмник малый, а струя велика для него.
 
1.2.2. Расчётный расход воды в реке
 
При любом расходе речной воды расход определяющей струи будет одинаковым, равным расходу внедрённой струи. Расход речной воды не привлекается к расчёту струи. Струя сточных вод связана с расходом воды в реке по признаку неухудшения качества воды в определяющей струе.
Для малого водоприёмника критическим периодом является минимальный расход 95 %-ной обеспеченности. Это объясняется тем, что гидравлическая тень тем ближе к выпуску сточных вод, чем меньше расход воды в водоприёмнике.  Поэтому процесс объединения завершается до достижения расчётного створа и коэффициент остатка равен предельному значению, зависящему только от соотношения расходов воды в определяющей струе.

Для большого водоприёмника минимальный расход остаётся достаточным. Худшие условия возникают при максимальном расходе притока, когда выпуск находится под уровнем воды. Обычно струя сточных вод направляется к реке по трубе или лотку, которые имеют фиксированную ширину, но работает не полным сечением. В паводок, после затопления выпуска, сечение заполнится и скорость движения жидкости упадёт.  Произойдёт истечение сточных вод под уровень. Сточные воды приобретут не только минимальную скорость течения, но и увеличенный контур внедрения, следовательно, уменьшится удельная энергия струи. Уменьшатся потери энергии, что приведёт к росту шага процесса. В контрольном створе увеличится доля остатка внедрённой струи, усилится воздействие сточных вод.

В качестве расчётного расхода воды в реке рекомендуем принимать расход, при котором возникает бόльший шаг процесса объединения водотоков. При разнообразии имеющихся выпусков сточных вод расчётный расход воды для реки во всех створах выбирается по условиям самого неблагоприятно расположенного выпуска.



[1] Положение границы предельного значения зависит от заданной точности. В нашем случае при двух знаках после запятой - 14-й шаг, при трёх - 21-й и так далее через 7 шагов.

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
«Школа Природы» – под таким названием на днях в Заринском районе Алтайского края состоялось мероприятие для детей, занимающихся в юннатских и туристических кружках. Школа была организована краевой программой «Усынови заказник», Заринским центром детского творчества, Тигирекским заповедником и Клубом исследователей природы Алтая «AltaiNature». Школьники, интересующиеся природой родного края, и их педагоги разместились на базе Заринского Центра детского тв...
КОГДА ЛУЧШЕЕ — ВРАГ ХОРОШЕГО У «морских котиков» ВМС США существует специальное упражнение: человеку связывают руки за спиной, связывают лодыжки и бросают его в бассейн глубиной 3 метра. Его задача – выжить в течение пяти минут. Как это часто бывает на тренировках «морских котиков», подавляющее большинство новобранцев терпят неудачу. Многие сразу впадают в панику и начинают кричать, чтобы их вытащили. Некоторые пытаются плыть, но уходят под воду, и их приходит...
Российские ложки, сделанные из муки, скоро появятся на европейском рынке и станут альтернативой пластиковой посуде для заведений общественного питания. В данный момент вопрос ограничения использования пластика является одним из наиболее обсуждаемых в Европе. Весной Еврокомиссия предложила запретить производство некоторых одноразовых пластиковых изделий, в случае наличия аналогов из разлагаемых материалов. Окончательное решение пока не было принято, но некоторые страны, вроде Франции, уже одобри...
Вопросы утилизации гидролизного лигнина – одни из наиболее важных в производстве различного рода продукции где он является побочным остаточным продуктом, загрязняющим окружающую среду. Лигнин образуется в большом количестве при переработке целлюлозы. Его в виде пульпы как технологические отходы подают в склады-накопители на хранение. В накопителях происходит испарение влаги и образуются большие отвалы высушенной порошкообразной массы, которая способствует загрязнению окружающей среды. Учит...
Хроника ключевых событий 2017 года, касающихся правовых норм по сохранению рек. 2 августа 2017 года наступил «Всемирный день экологического долга» - день, когда человечество исчерпало все ресурсы, которые планета может восстановить за год. Расчет дня ведется по формуле: (мировая биоемкость)/(мировой экологический след)х365. После рассчитанной даты остаток года мир продолжает жить, потребляя ресурсы планеты «в кредит» — продолжая уменьшать запасы, накопленные природо...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Интересные ссылки

«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
11 недель 6 дней назад
Дмитрий Мартынов
Дмитрий Мартынов аватар
Нужна ли России ГИС с информацией о состоянии и качестве поч...
Смотрели: 3,537 |

Инженерно-экологические изыскания (http://s-g-i.ru/ecologic...

4 года 36 недель назад
Наталья Новоселова
Наталья Новоселова аватар
Нужна ли России ГИС с информацией о состоянии и качестве поч...
Смотрели: 3,537 |

Интересно. Вынесу в Новости на ГИС Лаб. 

22 недели 4 дня назад
Игорь Стефаненков
Игорь Стефаненков аватар
Прошу отредактировать размещённый на Вашем сайте материал...
Смотрели: 12,981 |

https://polyfact...

4 года 26 недель назад
Александр Ефимов
Александр Ефимов аватар
Прошу отредактировать размещённый на Вашем сайте материал...
Смотрели: 12,981 |

Добрый день, Юрий!

Большое спасибо!

4 года 26 недель назад
Юрий Широков
Юрий Широков аватар
Прошу отредактировать размещённый на Вашем сайте материал...
Смотрели: 12,981 |

Здравствуйте, Александр! Я убрал фото из материала. Изменения будут видны после обновления на сервере. Извините, нас за эту ситуацию.
...

размешен 14.08.18 | Тип: Статью

В Центральной и Южной Азии нарастают  проблемы в сельском хозяйстве из-за истощения водных ресурсов и непрерывного повышения температуры в последние десятилетия.  ...

размешен 12.08.18 | Тип: Статью

Зеленая энергетика, использующая возобновляемые источники энергии, такие как солнечный свет,...

размешен 10.08.18 | Тип: Новость

Публикации портала  ecodelo.org

...
размешен 08.08.18 | Тип: Статью

Представители проекта Общероссийского народного фронта «Генеральная уборка» провели рейд на территории полигона твердых коммунальных отходов в районе Некрасовка на юг...

размешен 04.08.18 | Тип: Статью

Вопросы утилизации гидролизного лигнина – одни из наиболее важных в производстве различного рода продукции где он является побочным остаточным продуктом, загрязняющим окружающую среду....

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал