от места выпуска сточных вод до сечения, где наступает полное перемешивание, делят на три зоны: первая зона – начальное разбавление происходит за счет увеличения окружающей жидкости турбулентным струйным потоком; вторая зона – основное разбавление наступает за счет интенсивного турбулентного обмена; третья зона – снижение концентрации идет лишь за счет процессов самоочищения.

Если разбавление происходит в начальной и основной зонах, то общая кратность разбавления составит

где nн и nо – кратности соответственно начального и основного разбавления [4].

13.2. Основы расчета распространения примесей в водотоках и водоемах

13.2.1. Расчет начального разбавления при выпуске сточных вод в водотоки (метод ЛИСИ)

Начальное разбавление рекомендуется учитывать при выпуске сточных вод в следующих случаях:

для напорных сосредоточенных и рассеивающих выпусков в водоток при соотношении vо≥4vρ , где vо vρ – скорость потока и vρ – скорость выпуска;

при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска, больших 2 м/с. При меньших скоростях расчет начального разбавления не производится. Для единичного напорного выпуска кратность начального разбавления nн находится по номограмме (рис. 13.1). Для этого предварительно вычисляется отношение

где d – диаметр загрязненного пятна в граничном створе начального разбавления; d0-диаметр выпуска; uoc- скорость, на оси струи м/с;

109

m = vρ . v0

Расчет рассеивающего напорного выпуска осуществляется следующим образом: приняв N выпускных отверстий, скорость истечения v0≥ 2,0 м/с, определяют диаметр выпускного патрубка:

где Q*ст – суммарный расход сточных вод.

Расстояние до пограничного сечения зоны начального разбавления определяют по формуле:

110

Расход смеси сточных вод и воды водотока в том же сечении находит по условию

13.2.2. Расчет основного разбавления при выпуске сточных вод в водотоки.

Методы непосредственного определения коэффициента смешения или кратности основного разбавления основаны на расчете поля концентрации. По методу ВНИИ ВОДГЕО величина коэффициента смешения описывается следующим выражением:

где β = exp (- α 3 х ); x – расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до рассматриваемого створа; α коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения:

ξ– коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод

вводоток; при выпуске у берега ξ= , а в стержне ξ=1,5; ϕ – коэффициент извилистости, равный отношению расстояния по фарватеру (х) от места выпуска сточных вод до рассматриваемого створа

и по прямой (хпр); Д – коэффициент турбулентной диффузии, который для равнинных рек выражается формулой:

111

здесь M=0,7С+6 при С≤60 , и M=48 при С>60; С — коэффициент Шези; vср и Нср – средние скорость течения и глубина водотока на участке между выпуском сточных вод и рассматриваемым створом.

Если условия течения различны на отдельных секциях этого участка, то величина коэффициента турбулентной диффузии равна сумме:

где L1 L2…..Ln – длина каждой секции, a v ср и Н1ср ,…, vnср и Нnср – cоответственно средняя скорость и глубина в пределах каждой секции и

т. д. Величина разбавления может быть найдена по условию (13.1). Рассмотренный метод применим при отношении:

Qcт/Qв=0,1…0,0025.

Метод Таллинского политехнического института (ТПИ) позволяет определить величину максимального значения концентрации вещества, что после подстановки этого максимального значения в выражение (13.1) приводит к следующей зависимости для определения кратности разбавления:

где b – расстояние от берега до выпуска сточных вод; В – ширина реки; Dу – коэффициент дисперсии в поперечном направлении; Qст – расход сточной жидкости, который при наличии начального разбавления является Qсм и находится по формуле (7); erf (z) — функции ошибок:

Коэффициент дисперсии Dу для рек шириной до 50 – 60 м рекомендуется определять по формуле:

112