При известных составе загрязнений и расходах сточных вод требуемая кратность их разбавления в основном зависит от геометрических размеров водоема, скорости и направления движения в нем воды.
При выпуске сточных вод в водоемы происходит снижение концентрации загрязняющих веществ за счет перемешивания сточной воды с водной средой. Этот процесс количественно характеризуется кратностью разбавления:
(2.1)
где Св – концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, выпускаемых водоемом;
С0 и С – концентрация загрязняющих веществ в водоеме до и после выпуска сточных вод.
Однако формула неудобна для применения на практике.
Для водоемов с направленным движением (рек) ее рекомендуется определять по формуле:
(2.2)
где QВ, Q0 – объемный расход сточной воды и водоема соответственн
γ – коэффициент смещения, показывающий, какая часть расхода Q участвует в смещении.
В начальном сечении кратность разбавления равна 1; т.к.
γ = 0; то 
= 1.
Концентрация загрязняющих веществ в водоеме в любой момент времени:
(2.3)
где τ = V*(Q0 + ∑QВ – QВ) период полного обмена воды в водоеме;
V – объем водоема;
QВ – потери расхода воды (например, за счет испарения);
Концентрацию загрязняющих веществ для максимально загрязненной струи потока реки без уточнения ее расположения, форму, размеров определяют по методу Флорова – Родзиллера:
Сmax = С + (С0 – С)* 
(2.4)
где α – коэффициент характеризующий гидравлические условия смещения;
x – координата в направлении скорости и течения, началом которой является (х=0) место выпуска сточных вод.
Участок смещения в водоеме условно делят на три зоны (рис. 2.1).
Рис.2.1. Схема распространения сточных вод в водоеме:
I зона – концентрация загрязняющих веществ уменьшается за сче6т смещения, обусловленного разностью скоростей струи сточной воды и водоема;
II зона – участок турбулентного перемешивания;
III – зона – участок полного смешения, когда скорости струй сточных вод и водоема выровнялись полностью.
Для оценки наименьшей кратности разбавления для слабопрочных водоемов пользуются другим методов, так называемым методов Лапшева Н.Н. Он применяется для расчета кратности разбавления при распределенных и сосредоточенных выпусках сточных вод со скоростью истечения из выпускных устройств W0 ≥ 2 м/с:
……………………………………(2.5)
где А – коэффициент, характеризующий равномерность выпуска; для сосредоточенного выпуска А = I, а для распределенного выпуска:
(2.6)
I – расстояние между устройствами выпуска; d0 – диаметр выпускного отверстия; Р – коэффициент, характеризующий степень проточности водоема (озера, водохранилища);
S – параметр, определяемый относительной глубиной водоема.
Для водоема, где движение воды определяется потоком сбрасываемых сточных вод:
(2.7)
где In – расстояние от места выпуска сточных вод до берега в направлении скорости течения сточных вод, м.; F0 – суммарная площадь отверстий выпуска, м3.
Для водоема, где течение определяется ветром, коэффициент:
, (2.8)
где Wn – скорость течения, м/с;
W0 – скорость сточных вод на выходе из изголовка, м/с.
Расчет кратности разбавления сточных вод в реках
Разбавление сточных вод представляет собой процесс снижения концентрации загрязняющих веществ, протекающих вследствие перемешивания сточных вод с водной средой. Интенсивность процесса количественно характеризуется кратностью разбавления (n), которую для водоемов с направленным движением воды (течением реки) определяют по формуле [16]:
, (2.9)
где QВ и Q0 – соответственно объемные расходы части воды в водоеме и сточной воды;
γ – коэффициент смешения, показывающий долю воды в водоеме, участвующей в процессе смешения:
, (2.10)
где L – длина русла от места выпуска сточных вод до расчетного пункта водопотребления, м;
α – коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения – коэффициент:
, (2.11)
где ξ – коэффициент, учитывающий местоположение выпуска сточных вод (для берегового выпуска ξ = 1, для руслового ξ = 1,5);
δ – коэффициент извилистости русла;
D – коэффициент турбулентной диффузии,
, (2.12)
где q – ускорение свободного падения, м/с2;
H – средняя глубина русла, м;
Wan – средняя скорость потока воды в водоеме, м/с;
Сш – коэффициент Шези, (1/м*с);
Мg - коэффициент Буссинеска, 1/м*с (для воды Мg = 22,3 (1/м*с)).
Расчет кратности разбавления сточных вод в извилистых руслах
Рассмотренный выше метод не учитывает поперечных составляющих скорости течения воды в извилистых руслах, которые могут значительно ускорить процесс перемешивания сточных вод. Это объясняется тем, что такие течения имеют место из областей с высокими концентрациями загрязняющих веществ в области с меньшими концентрациями и наоборот.
Наименьшее общее разбавление для сосредоточенного выпуска сточных вод определяют по формуле:
, (2.13)
где β – коэффициент, учитывающий относительные параметры русла B/Н и R/В (рис.2.2);
В – ширина реки, м;
Н – глубина, м;
R – радиус кривизны водостока, м;
L – расстояние от места выпуска до расчетного сечения, м;
Расчет кратности разбавления проводят в следующем порядке:
1. Криволинейный участок разбивают на m участков с одинаковыми значениями относительных параметров В/Н и R/Н.
2. Определяют длины L1, L2, …, Lm и по графику (рис.2.2) находят значения β1, β2, …, βm. При этом изменение знака кривизны не меняет методики расчета.
3. Кратность разбавления на первом участке, а затем расход смеси бытовых и речных вод на расстоянии L1:
Q1 = n1*Q
4. Кратность разбавления, расход смеси сточных вод на последующих участках:
;
Qi = n1*n2*…*ni*Q0.
5. Общая кратность разбавления:
n = n1*n2*…*nm.
Расчет кратности разбавления сточных вод в водохранилищах и озерах
Условия смешения сточных вод с водами водохранилища и озер значительно отличаются от условий смешения в реках.
Степень загрязнения водоемов интенсивно уменьшаются на незначительном удалении от места сброса сточных вод, однако полное перемешивание сточной воды с объемом воды в озере происходит на очень больших расстояниях от места сброса.
Расчет кратности разбавления проводят для рассеивающих и сосредоточенных выпусков при скорости истечения сточных вод W0 = 2 м/с.
Для рассматриваемого методов /16/ выпуск сточных вод производят не некотором удалении от берега при относительной глубине устройства Н/d0 > 30, где d0 – диаметр выпускаемого отверстия.
Наименьшую кратность разбавления, умеющую место на расстоянии l от места выпуска сточных вод в водохранилище или озеро (с учетом начального разбавления), определяют по формуле (2.5).
S находят по формуле S = 0,875 + 0,325Н[360+(Wn/W0)*105 ]
Величина S по абсолютному значению всегда меньше или равна единице. Если по расчету получают S>1, то для дальнейших выкладок принимают S=1.
