Расчет ПДС на бассейновом уровне

На бассейновом уровне определяются основные расчетные характеристики для расчета норматива ПДС, установления лимита сброса загрязняющих веществ отдельного выпуска в водный объект и расчет норматива ПДС загрязняющих веществ для водохозяйственного района (участка) водного объекта.

Порядок определения расчетных характеристик следующий:

· бассейн реки разбивается на водохозяйственные районы (участки) с учетом природных и хозяйственных факторов. Контрольные створы назначаются в конце каждого водохозяйственного участка, расчетные створы назначаются в устьях крупных притоков, в местах крупных водозаборов и сброса сточных вод, в створах гидрометрических станций с постоянным режимом наблюдений. Фоновый створ назначается в створе водного объекта, выше которого водный объект не испытывает антропогенного вредного воздействия;

· определяются естественные фоновые концентрации «С_ф» химических веществ в фоновом створе. За фоновую концентрацию вещества принимается статистически обоснованная верхняя доверительная граница средних значений концентраций этого вещества, рассчитанная по результатам химических наблюдений за последние 5 лет с вероятностью Р = 0,95 для наиболее неблагоприятных гидрологических условий или наиболее неблагоприятного в отношении качества воды периода (сезона) года;

· определяется необходимость разработки региональных нормативов качества воды водного объекта, составляется перечень химических веществ, по которым необходима разработка региональных нормативов. Разработка региональных нормативов необходима, когда С_ф> С_пдк в фоновом створе;

· по всему бассейну в привязке к водохозяйственным районам (участкам) составляется схема расположения источников загрязнения водного объекта, включая диффузные и иные источники вредного воздействия на качество вод водного объекта, места водозаборов и сброса сточных вод в водный объект. Составляется список водопользователей, определяется расчетные расходы сточных вод, их свойства и состав, скорость истечения сточной воды через водовыпуск перед сбросом в водный объект;

· в зависимости от свойств и состава сточных и речных вод определяется перечень нормируемых и контролируемых показателей;

· по каждому расчетному створу водного объекта определяются расчетные расходы воды в водном объекте.

В качестве расчетных расходов воды могут быть: для незарегулированных водотоков – минимальный среднемесячный расход воды летней и зимней межени года 95% обеспеченности; для зарегулированных водотоков – гарантированный экологический попуск, установленный в Правилах использования водных ресурсов. Кроме этого расчетные расходы водотоков должны соответствовать наиболее неблагоприятному сочетанию гидрологических и гидрохимических условий, поэтому в каждом конкретном случае определение расчетных расходов воды индивидуально.

· по каждому расчетному створу определяются гидравлические параметры (средняя площадь живого сечения, скорость течения, расстояние между створами, скорость ветра над водоемом, коэффициент шероховатости водоема в зоне течения), соответствующие расчетным расходам воды по каждому водохозяйственному району (участку).

· определяется коэффициент неконсервативности для каждого расчетного участка водного объекта.

В основу расчета норматива ПДС для водохозяйственного района (участка) положена математическая зависимость.

                                                 (4.2.2)

где:

С_о, С_е, С_j   –  концентрации загрязняющих веществ в воде соответственно в начальном створе, притоке с водосборной площади и сточных водах;

Q_о              –  расход воды в реке в начальном створе;

q_e, q_j, q_исп    –  расходы, приходящие на единицу длины реки соответственно притока с водосборной площади, сбрасываемых в реку сточные воды, на испарение;

K                –  коэффициент деструкции;

ω                –  площадь поперечного сечения потока;

х                 –  расстояние между створами;

Эта зависимость получена в результате решения уравнений учитывающих диффузионные процессы и процессы распада неконсервативных веществ.

                                               (4.2.3)

где   Q_о и Q – начальный и текущий расход в реке;

         С_о, С – начальная и текущая концентрация;

         C_ст.   – концентрация загрязняющего вещества;

         q_ст, q_ф, q_и – удельные расходы воды сточных вод, фильтрации из русла и испарения;

Порядок расчета норматива ПДС загрязняющих веществ для водохозяйственных районов следующий:

– расчет норматива ПДС начинается с первого створа. Для этого в зависимости величина «С» приравнивается к С_ПДК, а искомой величиной является ∑С_jQ_j;

– рассчитываются изменения концентрации «С» каждого вещества от створа К-1 к створу К по зависимости (4.2.2), начиная со второго створа и до последнего, при этом для каждого створа в зависимости (4.2.2) С_о приравнивается к С_ПДК;

– нормативы ПДС загрязняющих веществ во всех створах, кроме первого рассчитываются по зависимости:

С_ПДК×Q_к – С×Q_к–1                                                                                         (4.2.4)

где Q_к и Q_к-1 – расчетные расходы воды в водном объекте в К и К-1 створах.

Расчет норматива ПДС отдельного выпуска в водоем

Нормативы ПДС для выпусков сточных вод в водохранилища и озера определяются для каждого выпуска сточных вод по формуле:

Норматив ПДС=qС_ПДС                                                                                                       (4.2.5)

Расчетная формула для определения С_пдс:

а) для консервативных веществ

                        С_пдс = С_ф + n×(С_пдк – С_ф);                                           (4.2.6)

б) для неконсервативных веществ

                        С_пдс = С_ф + n×(С_пдк × e^kt- С_ф);                                      (4.2.7)

где:

С_пдк — предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водоема, г/м³;

С_ф — фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод;

n — кратность общего разбавления сточных вод в водотоке;

k — коэффициент неконсервативности, 1/сут;

t — время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут.

Кратность общего разбавления равна произведению кратности начального разбавления на кратность основного:

                        n=n_H×n_o                                                                                                     (4.2.8)

Кратность начального и основного разбавления рассчитывается по методу М. А. Руффеля для двух случаев расположения выпуска:

– выпуск в мелководную часть или в верхнюю треть глубины водоема, загрязненная струя распространяется вдоль берега под воздействием поверхностного течения, имеющего одинаковое с ветром направление;

– выпуск в нижнюю треть глубины водоема, загрязненная струя распространяется к береговой полосе против выпуска под воздействием донного компенсационного течения, имеющего направление, обратное направлению ветра.

Исходные данные:

– расход сточных вод выпуска q, м³/с;

– скорость ветра над водой в месте выпуска сточных вод V, м/с;

– средняя глубина водоема вблизи выпуска Н_ср, м.

В зависимости от средней глубины водоема Н₀, средняя глубина Н_ср определяется на участке ∆L

Н₀, м  ∆L, м

3 ¸ 4   100

5 ¸ 6   150

7 ¸ 8   200

9 ¸ 10 250

– расстояние до контрольного створа L, м.

Алгоритм расчета:

1) Определяется кратность начального разбавления:

при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины водоема

                                                                         (4.2.9)

при выпуске в нижнюю треть глубины

                                                                         (4.2.10)

2)
Определяется кратность основного разбавления:

при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины водоема

                                                                    (4.2.11)

где  или по таблице 4.2.1.

– при выпуске в нижнюю треть глубины водоема

                                                             (4.2.12)

где  или по таблице 4.2.2.

Таблица 4.2.1. Значение n_o, случай – выпуск в мелководье

Таблица 4.2.2. Значение n₀, случай – выпуск в нижнюю треть глубины водоема