169137 (Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець), страница 3

Серед важливих промислових об’єктів у нижній течії річки слід згадати Луганську ТЕС, що також використовує воду з річки.

Окрім того, що вода із Сіверського Дінця широко використовується для задоволення промислових та господарчо-питних потреб, певну роль відіграє забір води на зрошення. Основні водозабори розташовані нижче м.Лисичанська. Зокрема, на цій ділянці розташовані водозабори цілої низки невеличких зрошувальних систем: Литвинівської, Должанської, Кримської, Раєвської, Ново-Аннівської, Кружилівської, Краснодонської, Молодогвардійської, Суходольської. У цілому потужність зазначених водозаборів є малою: на рівні 1-2 м3/с. В останні роки через вихід з ладу частини обладнання, інші чинники забір води на зрошення зменшився. Водночас, з огляду на численність зрошувальних систем, вони спроможні зумовлювати певний вплив на водність річки, насамперед у посушливі місяці.

Інші види господарського використання Сіверського Дінця: в гідроенергетиці, для судноплавства – використання не знайшли. На самій річці нема жодної ГЕС. Може бути згадана порівняно невелика Червонооскільська ГЕС, що збудована на р.Осколі. Її потужність – 3,7 тис.кВт.

Щодо транспортного використання річки, то в межах України судноплавство відсутнє. Це зумовлено порівняно малими розмірами річки, наявністю в руслі виходів корінних порід, поширеністю корчі. Фактично на річці неможливо зустріти навіть моторний човен. У кількох місцях існують лише поромні переправи.

Як уже зазначалося, Сіверський Донець є доволі бідним на рибні ресурси. Більш багатими на рибу є розташовані на річці водосховища, насамперед – Червонооскільське.

В останні роки значно зменшилося використання річки для рекреації. Більшість будинків для відпочинку, таборів для дітей, що стоять на берегах річки (насамперед на правому березі) не працюють. Причина цього – важкий економічний стан більшості підприємств Донбасу.

Останнім часом ситуація з водогосподарським комплексом, що склався у Сіверському Дінці, свідчить про зростаючу небезпеку техногенних аварій. У багатьох підприємств нема коштів для належного утримання гідротехнічних об’єктів, очисних споруд. Деякі з перегороджуючих споруд на річках басейну залишилися без нагляду, деякі – списані з балансу. Зустрічаються випадки, коли розпочате будівництво якоїсь греблі так і не завершено. Зокрема, здійснена розчистка русла р.Казенний Торець на пропуск повені 1% - вої забезпеченості фактично не доведена до кінця, оскільки перегороджувальні споруди не реконструйовані.

2 Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець

2.1 Опис методу розрахунку

У випадках забруднення річкової води органічними відходами, розкладання відходів відбувається під дією бактерій, що використовують розчинений у воді кисень. Концентрацією відходів вимірюють біохімічним споживанням кисню (БСК), що являє собою кількість кисню на одиницю об’єму води, необхідної для розкладання відходів. Одиниця виміру БСК – кількість кисню в мг/дм3.

Швидкість розкладання відходів пропорційна їх концентрації за умови, що у воді присутня достатня кількість кисню для підтримки процесу. Для опису БСК використовуємо символ В, і швидкість розкладання відходів виразимо формулою:

, (1)

де k1 – постійна добору кисню, вимірюється в одиницях 1/д. При відсутності відходів концентрація кисню коливається біля рівноважного значення ср:

, (2)

При наявності відходів реальна концентрація кисню с буде нижче рівноважної і зниження концентрації кисню D визначається як:

, (3)

Змінна D може збільшуватися згодом внаслідок окислювання відходів і зменшуватися внаслідок поглинання кисню поверхнею води:

, (4)

де перший член у правій частині рівняння характеризує процес окислювання відходів, а другий член аерацію; k2 є коефіцієнт аерації і вимірюється в одиницях з розмірністю 1/д.

, (5)

w – швидкість вітру, м/с; h – середня глибина, м; u – середня швидкість течії, м/с

Спільне розв’язання рівнянь (1,4) дає:

, (6)

де В – концентрація БСК і D0 – початкове зниження концентрації кисню в момент часу t=0.

Якщо за течією річки розташовано кілька скидів відходів виробництва, то виникає питання: яке максимальне збідніння води киснем спостерігається в річці.

Максимальну нестачу кисню Dмакс можна визначити, дорівнюючи похідну величини D, заданої рівнянням (6), нулю:

, (7)

де В – біохімічна потреба кисню в потоці і D0 – зниження концентрації кисню, обумовлене наявністю джерел забруднення у верхній течії річки [2].

2.2 Моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК та швидкості вітру

2.2.1 Похідні дані для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК та швидкості вітру

Для подальших розрахунків приймаємо наступні, характерні для даної місцевості, значення:

Табл. 2.1. Похідні дані

Приймемо k1=1 (1/д), а D0=2 (мг/л)

2.2.2 Розрахунки для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК та швидкості вітру

1) Для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК приймаємо w=3,5 м/с. Таким чином, при розрахунку коефіцієнту аерації, маємо:

, 1/д

Розрахуємо значення максимальної нестачі кисню, враховуючи дані, які ми отримали:

Почергово підставляючи значення В з таблиці 2.1 отримаємо наступні значення Dмакс:

Табл. 2.2. Залежність значення максимальної нестачі кисню від концентрації БСК

За допомогою отриманих даних побудуємо графік: