Оценка изменения концентрации загрязняющих веществ по длине реки

Московский государственный университет природообустройства

 

Кафедра комплексного использования водных ресурсов

 

 

 

 

 

Контрольная

расчетно-графическая  работа

 

«Оценка изменения  концентрации загрязняющих веществ  по длине реки»

 

 

 

 

                           Выполнила:                                  Кузнецова К.В.

Проверила:                                    Сидорова С.А.

 

 

 

 

 

Москва 2011

 

Содержание:

1. Введение. Основные положения.
2. Составление схемы источников загрязнений.
3. Определение объемов загрязняющих веществ.
1. Расчет объемов загрязняющих веществ, поступающих с природных объектов
2. Расчет объемов выноса биогенных веществ с

с/х. угодий

3. Расчет объемов загрязняющих веществ, поступающих

со сточными водами водопотребителей

1. Объем загрязняющих веществ от КБХ и животноводства
2. Объем загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами промышленности
3. Объемы водопотребления для КБХ и животноводства
4. Объемы возвратных вод для КБХ и животноводства
5. Объемы безвозвратного водопотребления для КБХ, животноводства и промышленности

4. Расчет объемов стока реки

1. Объем стока реки без учета безвозвратного водопотребления
2. Определение объемов стока реки в расчетных створах
3. Определение объемов стока реки с учетом безвозвратного водопотребления
5. Определение объемов загрязняющих веществ по длине реки
6. Расчет концентраций загрязняющих веществ по длине реки
7. Расчет поступления загрязняющих веществ по длине реки с учетом водоохранных мероприятий
8. Расчет изменения концентрации загрязняющих веществ по длине реки с учетом водоохранных мероприятий

Выводы

Используемая  литература

 

 

 

1. Введение. Основные положения.

Цель работы: ознакомиться с принципами оценки качества воды в водном объекте, выявить источники загрязнения, учесть эффективность проведения водоохранных мероприятий.

Для оценки качества водных ресурсов необходимо определить объем поступающих  в водный объект веществ с  угодий (лес, луг, болото) и со стоками от водопотребителей (коммунально-бытовое  хозяйство города и села, промышленность, животноводство и т. п.). Причем, поступление  веществ с  угодий позволяет формировать  естественный фон реки, а антропогенное  поступление веществ приводит к  загрязнению водных объектов.

Все источники загрязнения разделены  на две группы:

а) сосредоточенные                          б) рассредоточенные

    (точечные)                                            (площадные)

 

 

Рис.1 Схема поступления загрязняющих веществ в водный объект.

 

При загрязнении воды ухудшаются условия  обитания водной растительности и животных организмов, что приводит к снижению самоочищающей способности воды, гибели водных организмов, деградации водной системы. Кроме того, ухудшаются условия водопользования, что приводит к необходимости дополнительных затрат на водоподготовку. Появляется необходимость управления качеством  водных ресурсов путем очистки сточных  вод, снижения объемов водопотребления и водоотведения, устройства водоохранных зон.

Последовательность расчета:

1. Составление схемы источников загрязнения речной воды.
2. Определение объемов загрязняющих веществ, поступающих в  

                      водный объект.

3. Определение объемов стока реки по всей ее длине.
4. Расчет концентраций загрязняющих веществ в водном объекте.
5. Проведение водоохранных мероприятий. Оценка зффективности.

 

 

2.  Составление схемы источников загрязнений

Составление схемы источников загрязнения  реки проводится на основе схемы расположения болот, лугов, лесов, с/х. угодий и отраслевых сооружений участников ВХК.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2 Линейная схема расположения всех источников загрязнения водного  объекта.

 

 

              3.   Определение объемов загрязняющих веществ

 

В работе, оценка изменения качества водных объектов проводится на основе расчетов изменения концентрации азота (N) - основных веществ, влияющих на эвтрофирование воды.

 

3.1 Расчет объемов загрязняющих  веществ, поступающих с природных  объектов

В_лес  = V_i * α_i * F_лес   ,   кг

где:       V_i – удельное количество азота (фосфора), поступающего за год в лесную подстилку в зависимости от типа лесных угодий.

По заданию тип лесных угодий –лиственный лес, тогда

V_N = 47кг/га

Значение удельного количества загрязняющего вещества берется  из табл.1 Приложения к выполнению работы.

α_i – коэффициент потерь азота при разложении растительного опада, α_N = 0,035

 

F_лес – площадь лесов, F_лес = 27 тыс. га

 

• B_лес = 47*0,035*27000 = 44 415 (кг)

 

Для определения объемов выносимых  веществ с лугов и болот  воспользуемся уравнением: 

 B_{луг, бол.} = j_{луг, бол.} * F_{луг, бол.}   ,   кг

 

где j_{луг, бол.} – удельный вынос азота с j-го (луг, болото) вида угодий за год;

 

j^N_луг = 1,6 кг/га ; j^N_бол =1,8кг/га

(Данные по табл.2 для луга  и болота по загрязнению азотом)

F_{луг, бол} – площадь лугов и болот,

F_луг  = 12 тыс. га

F_бол = 10 тыс. га

 

• B_луг = 1,6 * 12 000 = 19 200 кг
• B_бол = 1,8 * 10 000 = 18 000 кг

 

3.2  Расчет объемов выноса биогенных веществ с с/х. угодий.

 

В_с/х = β_i * ρ * У * η_i * F_с/х    , кг

 

где:           

 β_i – коэффициент миграции веществ из почвы в растения.

Так как ведущей культурой являются – овощи в нечерноземной зоне,

β_N = 0,6.

Коэффициент миграции азота из почвы  в растения принят по табл.3 Приложения.

 

 ρ – коэффициент, учитывающий удаленность с/х. угодий от водного объекта; принимается (табл.4) в зависимости от кратчайшего расстояния между краем угодий  и водным объектом,

ρ = 1.

 

У – урожайность с/х. культуры,

 У = 36 ц/га

Здесь:

η_i – содержание азота в растениях, кг/ц, (по табл.5 для овощей)

η_i =η_N = 0,5 кг/ц

 

F_с/х   - площадь с/х. угодий,  F_с/х   = 28 000 га

 

• В_с/х = 0,6*1*36*0,5*28 000 = 302 400 (кг)

 

3.3  Определение объемов загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами в/потребителей.

 

I. Объем загрязняющих веществ от КБХ и животноводства определяется по формуле:

B_i = q _i*N _i  , кг

где: q _i – удельное количество загрязняющего вещества (азота), поступающего в сточные воды за год от одного человека (или одной головы скота)

N _i  - численность населения (поголовье скота).

q _i = q _{N(кбх) г} = 8,7 кг/год*чел.;                  N_{( кбх) г} =28 000 чел.

q _i= q _{N(кбх) с} = 5,1 кг/год*чел.;                  N_{( кбх) с} = 15 000 чел.

q _i = q _{Nж (крс)} = 41,3 кг/год*гол.                N_{ж (крс)} = 6 000 гол.

Значения  удельного количества загрязняющего  вещества выписываем из табл.6 Приложения.

• B _{кбх г} = 28 000*8,7 = 243 600 кг/год;
• B _{кбх с} = 15 000*5,1 = 76 500 кг/год;
• B _{ж (крс)} = 6 000*41,3 = 247 800кг/год;

II. Объем загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами промышленности определяется на отраслевой основе.

В расчете  используются концентрации загрязняющих веществ в сточных водах промышленных предприятий 

B_пр. = С _i*w^пр _вв(1 – Э_оч)   , кг

где:

С _i – концентрация загрязняющего вещества в сточных водах промышленных предприятий, мг/л;

 С _i = С _N =4,7 мг/л

Э_оч – доля очищаемых сточных вод (эффективность очистки);

Э_оч =0,2

Значения  величин С _i = С _N и Э_оч берутся из табл.7

w^пр _вв  – объем сточных (возвратных) вод, м³

w^пр _вв  = w_пр*К_вв   ,   м³ (млн.м³)

w_пр =    , м³ (млн.м³)

где: П  – объем вырабатываемой продукции,

П = 5 800 тыс. м = 5,8 млн. м;

 норма потребления  свежей воды из источника,

=447 м³/1000 м (ткани – лен),

 –коэффициент полезного  действия системы водоснабжения  (принимается равным 0,8-0,9), = 0,9.

• w_пр = = 2,88 млн. м³

К_вв – коэфициент возвратных вод,

К_вв=

- норма  сточных  вод (водоотведения),

=420 м³/1000 м

К_вв =    = 0,94

• w^пр _вв  = 2,88*0,94 = 2,71 млн.м³
• B_пр. = 4,7*2,71*10⁶*(1 – 0,2)*10 ^-3 = 10 189,6 (кг)

III. Объемы водопотребления для КБХ и животноводства определяются по формуле:

W_i =    _, м³ (млн.м³) в год

_{- количество  жителей, голов  скота (чел., гол.);}

q – норма потребления воды из источника, л/сут*чел (л/сут*гол);

η_i –  коэффициент потерь (кпд системы).

N_г = 28 тыс. чел.    q_{кбх г} = 125…350 л/сут*чел.        η_г = 0,85

N_с = 15 тыс. чел.    q_{кбх с} = 50…125 л/сут*чел.         η_с = 0,7

N_ж = 6 тыс. гол.      q_{ж (крс)} = 50…125 л/сут*гол.      η_ж = 0,7

• W_{кбх г} = = 3,006 млн. м³
• W_{кбх с} = = 0,939 млн. м³
• W_ж(крс) = = 0,313 млн. м³

IV. Объемы возвратных вод для КБХ и животноводства определяются:

Wⁱ _вв  = w_i*Кⁱ _вв   ,   м³ (млн.м³)

К^{кбх г} _вв  = 0,7…0,8        К^{кбх с} _вв  = 0,6…0,7        К^ж _вв   = 0,5

• W^{кбх г} _вв =3,006 *0,8 = 2,4 млн. м³
• W^{кбх с} _вв =0,939*0,7 = 0,66 млн. м³
• W^ж(крс) _вв =0,313*0,5 = 0,16 млн. м³

V. Объемы безвозвратного водопотребления для КБХ, животноводства и промышленности.

Расчет (W_{бвп i} ) произведем в табличной форме по формуле:

W_{бвп i} = W_i - W_{вв i}

Таблица 1

В/потребители	Wi, млн.м3	Wввi , млн.м3	Wбвп i , млн.м3
КБХг	3,01	2,40	0,61
КБХс	0,94	0,66	0,28
Жив-во	0,31	0,16	0,15
Промышленность	2,88	2,71	0,17
Всего (∑W):	7,14	5,93	1,21