Метод Фролова-Родзиллера

Метод Фролова-Родзиллера может применяться для относительно прямых водотоков при соблюдении следующего неравенства:

0,0025 <  £ 0,1,

где Q_ст  –  расход сточных вод, м³/с; Q_р – расход воды в реке, м³/с.

Кратность основного разбавления определяется по формуле:

n₀ = (Q_ст + g Q_р) / Q_ст,

где n₀ – коэффициент основного разбавления сточных вод; g – коэффициент смешения, показывающий, какая часть речного расхода смешивается со сточными водами в максимально загрязненной струе расчетного створа.

Коэффициент смешения определяется следующим образом:

g = ,       b = exp (-a );        a = k j ,

где b – ; a – коэффициент, учитывающий влияние гидравлических условий смешения; L – расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа, м; k – коэффициент, зависящий от места впадения сточных вод (расстояние от берега); j – коэффициент извилистости реки;

Метод Лапшева

Если расчет начального разбавления проводится по методу Лапшева, то

коэффициент смешения определяется по формуле:

g = ;

кратность основного разбавления определяется по формуле:

 n₀ = Q_н + ,

где Q_р – расход воды в реке, м³/с; Q_н – расход смеси сточных вод и воды водного объекта в пограничном сечении зоны начального разбавления, м³/с.

Расчет основного разбавления детальным методом Краушева

Ограничений для применения метода Краушева не выявлено. Это численный метод решения уравнений турбулентной диффузии, который позволяет получать поля концентраций вещества в пределах всей расчетной области места выпуска сточных вод до контрольного створа.

Для условий пространственной задачи уравнение турбулентной диффузии в форме конечных разностей записывается в виде:

Вся расчетная область потока делится плоскостями, параллельными координатным, на расчетные клетки. Между продольными и поперечными размерами расчетных элементов устанавливается следующее соотношение:

               и             .

В результате расчетов, выполняемых от поперечника к поперечнику струи потока, получают поле концентраций на участке ниже места сброса загрязняющих веществ.

Расчет основного разбавления экспресс-методом

В Государственном геофизическом институте им. Воейкова разработан ряд упрощенных методов расчета разбавления сточных вод на основе уравнения турбулентной диффузии. На основе графических построений выполнен анализ связи между интенсивностью снижения показателя разбавления вдоль потока и гидравлическими характеристиками последнего. Получена аналитическая зависимость между этими величинами, которая приводит к определению максимальной концентрации (S_max) на любом расстоянии от места выпуска сточных вод:

S_max = S_n + 0,14 Q_ст В .

Здесь В – средняя ширина потока, м; N – количество оголовков выпуска S_n и Н_n – текущие параметры:

S_n  = ;

N = ;

Н_n = Н_ср / В.

Кратность основного разбавления определяется по формуле:

n₀ = 1 / S_max.

Расчет основного разбавления методом УралНИИВХ

Этот метод может быть применен только в условиях прямолинейных малоизвилистых водотоков. Метод разработан И.С. Шаховым и В.В. Мороковым, и основан на методике Таллинского политехнического института. Он позволяет получать концентрацию загрязняющих веществ в реках ниже стационарных выпусков по следующим формулам:

1) выпуск в середине потока (начало координат в точке выпуска)

S_max = ;

2) береговой выпуск (начало координат в точке выпуска)

S_max = ;

3) выпуск в точке потока на расстоянии b от берега и h от поверхности (начало координат в середине 0,5 В и ).% Н_ср)

S_max = ;

l = ;

р = r,

где S_ст – концентрация веществ в сточных водах, мг/л; р – параметр, зависящий от степени проточности водоема и нагрузки сточных вод на него; r = 0,026 – размерный коэффициент; Ф(x_i/2) – интеграл вероятности, определяемый по специальным таблицам. Переменные, определяющие предел интеграла вероятности, находятся из соотношений:

x₁ = ;                       x₂ = ;

x₃ = ;             x₄ = ;

x₅ = ;             x₆ = ;

x₇ = ;             x₈ = .

Кратность основного разбавления определяется по формуле:

n₀ = 1 / S_max.

Расчет начального разбавления методом Лапшева

Расчет начального разбавления методом Лапшева применяют:

· для напорных и рассеивающих выпусков в водотоки при соотношении скоростей:

V_ср  ³4 V_р;

· при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска, больших 2 м/с:

n = 0,248 d_d² ;

m = V_p / V_ст,

d_d = ,

где d – диаметр загрязненного пятна, м.

При меньших скоростях расчет начального разбавления не производится.

Диаметр выпуска рассчитывается по формуле:

d₀ = .

Диаметр загрязненного пятна (d) в граничном слое начального разбавления равен:

d = d₀ d_d.

Затем рассчитанное значение начального разбавления сравнивается со средним.

В случае стеснения струи d > Н_ср, соответствующая этому случаю кратность разбавления (n_н) находится умножением рассчитанной величины n_n на поправочный коэффициент  f (H/a).

Расстояние до пограничного сечения зоны начального разбавления определяется по формуле:

L_н = .

Расход смеси сточных вод и воды водного объекта в том же сечении находится по формуле:

Q_н = n_н Q_ст.

Средняя концентрация вещества в пограничном слое определяется по формуле:

S_ср = S_фон + .

Максимальная концентрация в центре пятна примеси в этом сечении равна:

S_max = S_ср / 0,248.