4. Основное уравнение турбулентной диффузии.

Общее уравнение турбулентной диффузии:

где С – концентрация ЗВ, г/м³;

t – время, с;

x, y, z – координаты;

V_x, V_y, V_z – проекции скорости течения воды;

D_x, D_y, D_z – коэффициенты диффузного переноса ЗВ (диффузия – процесс выравнивания концентраций);

К₁ – коэффициент неконсервативности, характеризует степень неконсервативности веществ, с^-1;

Консервативное вещество – это вещества, которые не претерпевают изменений во времени, т.е. не вступают в химические реакции, не выпадают в виде осадка (ионы тяжелых металлов) и не всплывают на поверхность.

Коэффициент неконсервативности берется из физико-химичеких справочников, в них коэффициент приведен для различных температур воды.

характеристика нестационарного состояния системы.

Стационарные процессы – это процессы неизменные во времени (т.е. предприятие постоянно сбрасывает одно и тоже количество ЗВ). Для стационарного .

, , - конвективная составляющая процесса переноса ЗВ – это перенос вещества за счет скорости воды в потоке.

- диффузная составляющая переноса ЗВ, т.е. за счет коэффициента диффузии.

– составляющая характеристика неконсервативности вещества.

5. Типизация водных объектов.

При построении расчётных моделей стоит задача учёта основных факторов, определяющих процессы переноса и превращения загрязняющих веществ. В этой связи определяются тип модели, и производится идентификация её параметров.

1. По стационарности процесса:

- Стационарные задачи – задачи, в которых исследуемая функция не зависит от времени. С(x;y;z).

- Нестационарные задачи – задачи, в которых исследуемая функция зависит от времени. С(x;y;z;t).

2. По мерности:

- одномерные С(x;t);

- двухмерные С(x;y;t), С(y;z;t):

* плоская двумерная задача представляет функцию С(x;y;t) при постоянном параметре по глубине (средняя глубина на определённом исследуемом участке постоянна).

* Плановая двумерная задача отличается от плоской тем, что оставаясь по существу двухмерной, параметр по глубине Н является величиной переменной.

Для плановой задачи имеется возможность учесть глубину каждой вертикали потока, оставляя исследуемую функцию в зависимости от двух координат.

Итак, для плоской задачи в любой точке будет величина постоянная, значение концентрации среднее по глубине, для плановой задачи будет величина непостоянная.

В трёхмерной задачи - изменение концентрации, как в плоскости, так и по вертикали. Для двухмерной задачи получаем С(x;y;z).

Плановая задача является промежуточной между двухмерной и трёхмерной, более точнее – двухмерной, но не даёт возможность получить значение концентрации по вертикали, учитываются параметры глубины в каждой точке.

Трехмерная – с (х,у,z) значительно больше информации.

- трёхмерная задача. С(x;y;z;t). Применение численных методов для трёхмерных проще чем для двухмерных.

3. По изотропности:

- Изотропный (параметр во все 3 направлениях будит одинаков): Dx=Dy=Dz

-Анизотропный (параметр во все 3 направлениях будит не одинаков): Dx≠Dy≠Dz

- Смешанный (2 значения равны, а 3-е отличное): Dx=Dy≠Dz, Dx≠Dy=Dz, Dx =Dz≠Dy.

4. По однородности:

- однородные (Dx1=Dx2=Dx3=Dx4)

- не однородные (Dx1≠Dx2≠Dx3≠Dx4)

5. По консервативности:

- консервативные (-такие вещества, кот. не притерпеват каких-либо физ-хим изменений во времени)

- неконсервативные (-таке в-ва, кот. притерпеват различного рода физ-хим изменения во времени, т.е. происходит трансформация и окисл-е в-в), парамерт, хар-й неконсервативность – коэф-т некон-ти.

6. По типу граничных условий:

ГУ 1-го рода – задаётся сама исследуемая функция,

ГУ 2-го рода – её производная;

ГУ 3-го рода – задается исследуемая функция и её производная.

Граничные условия определяют закономерности условий переноса ЗВ через границу двух сред (воздух-земля, земля-вода)