ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Перенос вещества в потоке из "Прогноз качества воды водоёмов-приемников сточных вод " Уравнение турбулентной диффузии (2.11) отличается от общего уравнения (2.12) тем, что в нем отсутствуют третий и четвертый члены последнего, характеризующие переходящий поток компонента и его источники илй стоки. Поскольку процесс разбавления рассматривается в одной фазе — в воде водоема, член, характеризующий переходящий поток компонента в другую фазу, равен нулю. Это же обстоятельство характеризуется и граничными условиями у поверхности и у дна водоема, которые при 2=0 и г=Я записываются как дс/( 2о=0 и (Зс/д2н= 0. Заметим, например, что при десорбции легколетучих веществ в атмосферу этот член не будет равен нулю, так как компонент переходит в другую фазу — в атмосферу. Что касается четвертого члена, то он для неконсервативных веществ не равен нулю. При биологической деструкции органических веществ, выпадении взвешенных частиц на дно и т. п. образуются стоки веществ. При разложении донных отложений, поступлении в воду продуктов метаболизма биоценоза водоема образуется вторичное загрязнение речной воды — образуются источники компонента. Однако эти процессы не имеют отношения к смещению и разбавлению сточных вод и поэтому здесь не рассматриваются. [c.41] Уравнения (2,11) и (2.12) не решаются аналитическим путем, поскольку их нельзя дополнить количеством уравнений, равным числу неизвестных, и тем самым получить замкнутую систему. И для того чтобы эти уравнения можно было решить, их необходимо упростить, отбросив малозначащие члены. Такое упрощение является не только правом, но и обязанностью инженера. Так, рассматривая возможность решения уравнения (2.12), П. Бенедек и А. Ласло [9] указывают, что в инженерной практике обычно нет необходимости принимать во внимание все пять членов этого уравнения в большинстве случаев достаточно двух из них. Инженер должен учитывать это и знать (или уметь оценить), какие члены уравнения равны нулю или ничтожно малы . [c.41] При решении уравнения (2,11) различные исследователи, в зависимости от того, какую задачу они перед собой ставили, принимали те или иные упрощения, получая как более детальные, но и соответственно более сложные, так и менее точные, но и более простые решения. [c.41] Состояние водоема, качество II количество сбрасываемых в него сточных вод характеризуются случайными величинами Q, V, Н, Сф, д и Сет. Естественно, что влияние на водоем сточных вод, в том числе и их разбавление, может быть представлено математическими моделями, учитывающими случайный характер этих величин. Такие решения, например рассмотренные в работе [ 58], дают возможность оценить сцстояние водоема при различных эпюрах поступления сточных вод, но отличаются достаточной сложностью. [c.42] Замена случайных величин неслучайными допустима и по формальным соображениям. При обработке генеральной или выборочной совокупности случайных величин находится математическое ожидание случайной величины, являющееся, в свою очередь, неслучайной величиной. Для ограниченной выборки случайных величин сопределенцой степенью надежности определяются границы доверительного интервала математического ожидания, которые для данной выборки также являются неслучайными величинами. [c.42] Выполнение прогноза качества воды на определенные расчетные условия дает право рассматривать расчетное состояние как установившееся, а следовательно, позволяет принять дс1д1 = 0. [c.43] Наконец, остается рассмотреть значения коэффициентов турбулентной диффузии Ох, Оу и Ог. Для потоков с изотропной турбулентностью, очевидно, должно соблюдаться равенство 0х = 0у = 02. Однако в речных потоках турбулентность по ширине потока неоднородна, вследствие чего это равенство в действительности в той или иной степени не соблюдается. [c.43] Прежде всего должно быть обращено внимание на скорость течения и глубину реки в зоне, примыкающей к фарватеру. При выпуске сточных вод в части сечения реки, примыкающей к фарватеру, дальнейший перенос сточной жидкости и ее смешение с речной водой будет происходить.именно в области фарватера. При поступлении сточной жидкости в реку в части сечения, удаленной от фарватера, что нередко наблюдается в широких реках, смешение на начальном участке будет определяться его гидравлическими условиями. На некотором расстоянии от выпуска либо фарватер переместится к берегу, с которого была сброшена сточная вода, либо загрязненная струя распространится по сечению настолько, что окажется в зоне фарватера. Это расстояние может быть достаточно большим, если фарватер стойко держится у берега, противоположного тому, с которого был осуществлен сброс сточных вод, и небольшим при интенсивна мигрирующем фарватере или при сбросе сточных вод через рассеивающий выпуск, располагающийся в части сечения ре ки, примыкающей к фарватеру. В первом случае расчет следует вести по участкам реки, а в остальных случаях гидравлические характеристики в зоне фарватера, очевидно, и должны быть расчетными. [c.44] В особо ответственных случаях коэффициент турбулентной диффузии следует определять на основе экспериментальных наблюдений за изменением концентраций консервативного вещества, обусловленным разбавлением. Если нет возможностей для определения гидравлических характеристик зоны смещения, коэффициент турбулентной диффузии нужно вычислять по средним знач ениям скорости течения и глубины реки. Расчетные концентрации в этом случае будут отличаться от фактических тем больше, чем больше будут отличаться принятые для расчета осредненные гидравлические характеристики зоны смешения от фактических. [c.44] Если считать поток прямолинейным а извилистость русла учесть каким-нибудь другим путем, то поперечные составляющие скорости можно принять равными нулю, т. е. иу = 0 и Vz=0 (так, в частности, принято А. В. Караушевым [38]). Это позволяет исключить из уравнения (2.11) второй и третий члены левой части. [c.44] Все исследователи, изучавшие процессы смешения и разбавления сточных вод в реках, констатируют быстрое выравнивание концентраций по глубине потока. Автор также наблюдал такое явление. Лишь в потоках с глубиной примерно 14 м наблюдалось некоторое различие в концентрациях компонента по глубине, правда при скоростях течения 0,6 м/с и выше. Однако такие глубины в реках встречаются редко, при меньших же глубинах (3—5 м) выравнивание концентраций по глубине наблюдается непосредственно вблизи выпуска сточных вод и при меньших скоростях течения. При этой предпосылке дс дг=0 и д с дг = 0. [c.45] Как показано на рис. 2.1, в реальных речных потоках из-за сложности строения дна реки и наличия макрокомпонентов его рельефа наблюдается многократное дробление потока, изменение направления его движения, размыв загрязненной струи и относительное сглаживание концентраций вещества по ее ширине. Если пренебречь некоторым, действительно несущественным различием в концентрациях вещества по ширине загрязненной струи и принять их осредненными в максимально загрязненной струе, то это дает дс/ду = 0 и д с1ду = 0. [c.45] Выражение (2.13) при соответствующем преобразовании приводит к уравнению, использованному В. А, Фроловым для получения формул, характеризующих разбавление в его методе. [c.45] Вернуться к основной статье