5.6. Результаты моделирования бассейна р. Невы с использованием пакета «Гидроэкопрогноз 2.97.001»

5.6.1. Расчетный участок

На первом этапе, разработки проекта мониторинга бассейна р. Невы в качестве участка для моделирования был определён участок реки Невы, от места впадения реки Славянки до устья реки Большой Невы. В качестве исходных данных заданы режимы водопользователей и фоновые характеристики реки, по результатам моделирования были построены поля концентраций выбранного участка, отдельно для каждого водовыпуска и как результирующие от всех водовыпусков.

Моделирование проводилось с использованием следующих рядов данных:

1. Информация по значениям среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в выпусках Правобережного и Левобережного водоканалов за 2002- 2003 годы. (См. приложение №2) , включая информацию по общесплавным, дождевым и бытовым водовыпускам

2. Данные по расходам отводимых вод от водовыпусков водоканала за 2002-2003г (См приложение №1)

3. Информацию о пространственном расположении водовыпусков, по схеме тоннельных коллекторов и прямых выпусков сточных вод Правобережного и Левобережного водоканалов

По методике представленной в разделе 2.3.1. на первом этапе был произведён расчёт процессов КДП и ПВ для участка р. Невы от места впадения р. Славянки до устья р. Больной Невы, с учётом взаимного действия водовыпусков водоканала и притоков р.Невы расположенных на этом участке. Расчёт был проведён в качестве примера для двух компонентов: взвешенных веществ и азота аммонийного (см. приложение №4).

Фоновые характеристики принимались по данным постов контроля режимных наблюдений.

Коэффициент поперечной диффузии был рассчитан по методу Банзела, используемому для больших и средних рек в естественных условиях смотри пункт 2.2.1.

В расчётах были приняты следующие коэффициенты неконсервативности загрязняющих веществ приведённые в таблице 3.1 [42].

Таблица 3.1 Коэффициенты неконсервативности загрязняющих веществ для водных объектов

Наименование вещества	Значение К, с-1
БПКп	9,3 10-7
Азот аммонийный	4.6 10-5
Азот нитритов	3,2 10-4
Азот нитратов	2,5 10-5
Фосфор общий	1,15 10-7

Объектом исследования в настоящей работе является нижнее течение р.Невы в пределах Санкт-Петербурга (от впадения р.Славянки до устьевого взморья). В рассматриваемом районе можно выделить 3 участка, существенно отличающихся по гидрологическому режиму:

-от р. Славянки до Литейного моста, где Нева течет единым потоком, справа в нее впадает р. Охта, слева отходит Обводный канал; от Литейного моста до устья Невы, включая дельту Невы, где река делится на 5 основных рукавов

- Большая и Малая Нева, Большая, Малая и Средняя Невка, и многочисленные протоки и каналы; устьевое взморье, или бар Невы, являющийся подводным продолжением дельты. Бар Невы представляет собой систему отмелей, разделенных продольными ложбинами-фарватерами (Елагинский, Петровский, Галерный, Корабельный и Гребной). Длина бара с востока на запад 3-5 км, ширина с севера на юг 12-15 км. Елагинский фарватер собирает в один поток воды Средней и Большой Невок, продолжением Малой Невки является Петровский фарватер, от устья Большой Невы отходят Галерный и Корабельный фарватеры. Искусственным сооружением Невского взморья является Морской канал. На протяжении 12 км он заключен в ограждающие дамбы.

Постановка и проведение численного эксперимента проведено с учётом ряда допущений.

Распределение расходов по рукавам и протокам дельты по работам Нежиховского и Ардашевой [40].

Следует подчеркнуть, что в работе [38] использовались все измеренные расходы, как синхронные, так и несинхронные за период 1926-66 гг. На основании установленной связи измеренного расхода на рукаве с уровнем у г. Петрокрепость, была исключена ошибка измерения полного расхода воды р.Невы, которая может быть довольно значительной из-за сгонно-нагонных колебаний в устье Невы.

Все измеренные расходы можно рассматривать как однородную совокупность, т.к. боковой приток между истоком и дельтой незначителен (1,5-2,0%).

Охват многолетней амплитуды колебаний уровня измеренными расходами составляет в среднем 50%. Достаточно мало измерений имеется при низких уровнях. Экстраполяция кривых расходов Q(H) выполнена через кривые площадей w(H) и скоростей V(H).

Рассматривались два периода открытого русла и зимний период (без 30 дней от начала ледостава, когда наблюдаются зажоры).

Влияние сгонов и нагонов на распределение расходов по рукавам дельты также анализировалось. Показано, что в пределах колебания уровня (по створу Горного ин статута) от -50 до 100 БС не обнаруживается существенного перераспределения стока по рукавам дельты. Длительность же стояния уровня в этом диапазоне составляет 98%.

При определении расчетных параметров отдельных водотоков и их участков было принято приблизительное равенство площадей живого сечения (w) при расхо­дах 2500 м3/с и 1800м3/с.

Ширина русла практически во всех водотоках дельты постоянна, т.к. берега закреплены набережными. Колебания же уровня в вершине дельты не превышают 40 см, а в пределах дельты, где поперечное сечение в 7-10 раз больше, чем на основной реке, уклоны невелики, и уровень практически не зависит от расхода [41]. Последнее позволяет принимать wnpH 0=2500 = wnpH Q=i8oo, а величины Vcp рассчитывать через отношение Q1800/Q2500 (переходной коэффициент 0.72)

Параметры расчётных участков: средняя ширина, средняя глубина, длинна выбранного участка, гидрологические характеристики: скорость течения и расход сточных вод приведены в таблице 3.2. [2].

Таблица 3.2. - расчетные гидрологические параметры при расходе Невы Q=2500 мЗ/с

Водный		Расчётный		Расчетные характеристики							Примечания
объект		участок		Q, мЗ/с	Vcp, м/с		Вер, м	Нср, м	1_расч., км
Р.Нева		р.Славянка - Обводный канал		2500	0,94		450	5,9	12,1
		Обводный канал - р.Охта		2500	0,94		500	5,3	3,1
		р.Охта - р.Бол.Невка		2500	1,00		380	6,6	4,4
		р.Бол.Невка - р.Фонтанка		2025	0,75		550	4,9	0,6
		р.Фонтанка - р.Мал.Нева		1991	0,75		500	5,2	1,5
Р.Бол Нева		р.Мал.Нева - р.Екатерингофк		1500	0,75		300	6,7	5,5
		р.Екатерингофка -- Морской канал		1485	0,6		800	3,0	1.25
		Морской канал - фарватеры Невской губы		1060	0,55		1475	1,3	0,75
		Корабельный фарватер		700	0,24
		Галерный фарватер		325	0,12
Р.Мал. Нева		р.Бол.Нева - р.Ждановка		475	0,5		240	4,0	1,25
		р.Ждановка - Петровский фарватер		489	0,4		300	4,0	3,0
		Петровский фарватер		719	0,28
Р. Бол. Невка		р.Нева - р.Карповка		475	0,40		200	6,0	1,5
		р.Карповка - р.Мал.Невка		473	0,39		200	6,0	2,85
		р.Мал.Невка -р.Средняя Невка		245	0,30		190	4,3	2,0
	р.Ждановка - Петровский фарватер		239		0,15	300		5,3		1,7
Средняя Невка (ниже впадения р.Крестовки)			188		0,13	220		6,4		2,6
р.Охта	Муринский ручей - р.Оккервил		3,64		0,08	25,0		1,8		22	ГП Новое Девяткино
	р.Оккервиль - р.Нева		7,2		0,10	30,0		2,4		(0,8)	устье р.Охты
р.Оккервиль			1,44		0,14	13,0		0,8		6,3	в черте города
р.Фонтанка	р.Нева - р.Мойка		34,0		0,28	40,0		3,0		0,6
	р.Мойка - Крюков канал		24,0		0,25	35,0		2,8		4,1
	Крюков канал - Екатерингофк		22,0		0,24	35,0		2,6		2,0
р.Мойка			10,0		0,14	30,0		2,5		4,7
канал Грибоедова			3,2		0,10	20,0		1,6		5
Обводный канал			15,0		0,20	30,0		2,5		8,8
р. Вол ковка			0,6		0,25	4,0		0,6		17/9,3*	* - в естеств.условиях
Муринский ручей			0,44		0,06	7,5		1,0		9,0
р.Красненькая +Лиговский канал			(0,34) (1,54)		0,20 (0,3)	5,0 (8,5)		0,35 (0,6)		5,4	арх.ГГИ, №43348, 1981 год