I рода II рода III рода

По построению процесса

а) в зависимости от направления диффузии

Изотропная

Анизотропная

Смешанная

б ) в зависимости от характера процесса

Однородная

Неоднородная

в ) в зависимости от типа загрязняющих веществ

Однородная

Неоднородная

Рисунок 2.2 - схематизация процесса КДП и ПВ

В зависимости от типа водного объекта возможно применять одномерные, двухмерные и трёхмерные модели. В случае необходимости получения характера распределения концентраций загрязняющих веществ во времени, а также в случае нестационарной работы источников сброса сточных вод необходимо применять нестационарные модели. На границах задаются граничные условия I-III рода. Возможен учёт турбулентной диффузии как в одном направлении, так и в различных направлениях. Различают также модели, учитывающие неконсервативность примесей и не учитывающие. Однако в случае консервативных примесей возможно использование обоих типов моделей.

Основные типы детерминированных моделей приведём в таблице 2.2 [5- 9].

Таблица 2.2 - Основные типы моделей КДП и ПВ

№№	Тип уравнения, описывающего модель КДП и ПВ.
1 1
2 3 2
4 5 3
6 4
7 5
8 6
9 7
18
19
110
111
112
113
114
115
116
117
218	,

где Q –расход воды, м3/c; k1 – коэффициент био­химического окисления, 1/сут;  - площадь поперечного сечения русла, м2; x, y, z (υx, υy, υz) - средние скорости течения, м/с; Dx, Dy, Dz – коэффициенты продольной, поперечной диффузии и диффузии по вертикали соответственно, м2/c; С – концентрация вещества, мг/л; t – время, с; T – температура воды, 0С; х – продольная координата, м; y – поперечная координата, м; z – координата по вертикали; В – коэффициент; L – длина расчётного участка, м.

Эти уравнения используются при прогнозировании качества воды водных объектов с заданными характеристиками сточных вод и при нормировании режимов водоотведения с расчётом норм ПДС сточных вод.

На основании проведённого анализа существующих математических моделей и задач нормирования качества воды выделены типы моделей, которые могут быть использованы для практической реализации бассейнового принципа нормирования.

Для численной реализации приведенных выше уравнений качества воды водотоков и получения однозначного решения необходимо задание краевых условий.

Под краевыми условиями для рассматриваемого типа уравнений будем понимать совокупность граничных, начальных (для нестационарных задач) условий и уравнения баланса вещества. Последнее для установившегося процесса разбавления консервативного вещества имеет вид:

Q·Cф + qст ·Сст = (Q + q)·Cср , (2.2)

где Q – расход воды в реке до сброса сточных вод, qст – расход сточных вод на сбросе в водный объект; Сст – концентрация расчетного ингредиента в сточных водах непосредственно перед их выпуском в реку; Сф – концентрация расчетного ингредиента в створе выше выпуска сточных вод (фоновом створе); Сср – средняя концентрация расчетного показателя, начиная со створа выпуска сточных вод до створа достаточного перемешивания.

Из соотношения (1.3.2) может быть определена величина Сср:

(2.3)

В случае, если фоновая концентрация расчётного ингредиента, Сф = 0 или с учётом превышений концентраций над фоном, то есть для так называемой приведённой концентрации Сприв выражаемой соотношением:

Сприв = С - Сф (2.4)

где С – действительная концентрация расчётного ингредиента, то уравнение (2.4) может быть представлено в виде:

, (2.5)

где - приведённая концентрация сточных вод ( ).