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.

(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.

(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)

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(5)

Расчетная формула для определения С_пдс:

а) для консервативных веществ

С_пдс = С_ф + n×(С_пдк – С_ф); (6)

б) для неконсервативных веществ

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

(9)

при выпуске в нижнюю треть глубины

(10)

2)
Определяется кратность основного разбавления:

при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины водоема

(11)

где или по таблице 4.2.1.

– при выпуске в нижнюю треть глубины водоема

(12)

где или по таблице 4.2.2.

Таблица 4.2.1. Значение n_o, случай – выпуск в мелководье

Н_ср, м	L, м

	7,68	12,18	22,18	51,57	105,09	204,17	387,79
	4,86	7,16	11,27	19,84	30,26	43,62	61,01
	3,84	5,46	8,20	13,28	18,64	24,67	31,63
	3,29	4,58	6,69	10,39	14,02	17,85	22,00
	2,94	4,02	5,76	8,73	11,51	14,33	17,27
	2,69	3,63	5,13	7,63	9,92	12,16	14,45
	2,51	3,35	4,67	6,85	8,80	10,68	12,56
	2,37	3,12	4,32	6,25	7,97	9,60	11,20
	2,16	2,80	3,80	5,41	6,80	8,10	9,36
	2,02	2,57	3,44	4,83	6,02	7,11	8,16
	1,91	2,40	3,18	4,40	5,45	6,40	7,30
	1,82	2,27	2,97	4,08	5,01	5,86	6,65

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

Н_ср, м	L, м

	9,34	14,97	23,08	35,39	84,03	203,46	501,50
	6,60	8,08	11,05	13,58	20,05	29,35	42,99
	5,65	7,16	8,52	9,88	12,88	16,49	20,95
	5,12	6,34	7,36	8,33	10,29	12,43	14,86
	4,77	5,82	6,67	7,44	8,93	10,46	12,10
	4,52	5,46	6,19	6,85	8,08	9,28	10,53
	4,33	5,18	5,84	6,43	7,48	8,49	9,50
	4,17	4,96	5,57	6,10	7,03	7,91	8,77
	3,93	4,63	5,16	5,62	6,40	7,11	7,14
	3,76	4,39	4,87	5,28	5,96	6,57	7,14
	3,62	4,21	4,65	5,02	5,64	6,18	6,67
	3,51	4,06	4,47	4,81	5,38	5,87	6,32