VII. Расчет ндс для отдельных выпусков во внутренние морские воды и территориальное море Российской Федерации

 

55. Расчет НДС веществ для выпусков сточных вод в море производится в тех случаях, когда допускается отведение сточных вод в морскую среду, при этом величины НДС определяются в соответствии с п. 25 по приведенным ниже формулам.

56. Выпуск, удаленный от других выпусков на расстояние более 5 км вдоль линии берега, может рассматриваться как отдельный (изолированный выпуск).

57. С учетом разбавления сточных вод в морских водах кон­центрация вещества в сточных водах Сндс, определяется по формуле:

 

Сндс=n( - )+ (67)

где: - предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в морской воде, отвечающая лимитируемому виду водопользования, г/м³;

- кратность общего разбавления сточных вод в море при их переносе течением от места выпуска до ближайшей границы морс­ких районов водопользования;

- фоновая концентрация вещества, характеризующая степень загрязнения морской воды данным веществом вне зоны влияния выпуска сточных вод (на расстоянии более 5 км от выпуска), г/м³.

58. Кратность общего разбавления определяется по формуле (3) и зависит от гидрологических условий района размещения выпуска сточных вод и его конструктивных характеристик. Поэтому при установлении НДС следует учитывать возможность оптимизации конструкции оголовка и места выпуска сточных вод для уменьшения затрат на очистку сточных вод.

59. Известные методики определения кратности начального разбавления позволяют производить расчет ее значения независимо от типа выпуска (сосредоточенный или рассеивающий), так как конструкции выпусков обеспечивают отсутствие взаимного влияния струй сточных вод в зоне начального разбавления.

На процесс перемешивания сточных вод в этой зоне существен­ное влияние оказывают силы плавучести, если плотность сточных вод существенно отличается от плотности морской воды. По этой причине применяют разные методы расчета кратности начального разбавления в зависимости от величины числа Фруда:

 

(68)

где: - диаметр выпускного отверстия, м;

- ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с;

- плотность морской воды в месте сброса сточных вод, т/м³;

- плотность сточной воды, т/м³;

- скорость истечения сточной воды из выпускного отвер­стия, м/с, вычисляемая по расходу сточных вод:

 

(69)

- расход сточных вод, м³/с;

- число выпускных отверстий оголовка выпуска.

60. Если сточная вода легче морской () и расчетная величина удовлетворяет условию:

 

(70)

где: - расстояние (по вертикали) от выпуска до поверхности моря, м, то кратность начального разбавления, можно определить по формуле Рама-Цедервала:

 

(71)

61. Если сточная вода тяжелее морской () и расчет­ная величина удовлетворяет условию:

 

(72)

где: - угол истечения струй сточных вод из выпускного отвер­стия относительно горизонта, расчет кратности начального разбав­ления выполняется по методике Н. Н. Лапшева:

 

(73)

Здесь - параметр, зависящий от угла и определяемый по табл. 1.

Таблица 1.

 

Значение функции при различных углах наклона оголовка выпуска

 

	1,00		1,17		2,01
	1,01		1,23		2,42
	1,03		1,31		3,12
	1,05		1,42		4,55
	1,08		1,55		8,91
	1,12		1,74

62. Если сточная вода легче морской, но не выполняется условие (70), или сточная вода тяжелее морской, но не выполняется условие (72), или же плотность сточной воды равна плотности морской воды в месте сброса, расчет кратности начального разбавле­ния выполняемся методом Н. Н. Лапшева:

 

(74)

где: - характерная минимальная скорость течения морских вод в месте сброса, м/с;

- параметр, учитывающий стеснение струи сточных вод при их сбросе на мелководье.

Параметр определяется следующим способом. Вычисляется сначала диаметр струи сточных вод в конце зоны начального разбавления по формуле:

 

(75)

Если значение не превышает глубины моря в месте сброса , то , в противном случае:

(76)

63.При наличии устойчивой стратификации морской среды по плотности для расчета кратности начального разбавления могут использоваться модели, описывающие поведение струи в стратифицированной среде.

64. В любом случае, если расчетная кратность начального разбавления окажется меньше 1, то для дальнейших вычислений следует принять .

65. Расчеты кратности основного разбавления основаны на решении уравнения турбулентной диффузии и могут выполняться численным или аналитическим методами.

Численный метод решения уравнения турбулентной диффузии подробно рассмотрен в книге под редакцией А.Б. Караушева (п. 29). Расчет кратности основного разбавления может также быть проведен с использованием аналитического решения уравнения турбулентной диффузии для сосредоточенного выпуска сточных вод в море.

(77)

где: (78)

(79)

(80)

(81)

(82)

 

(83)

где: - расстояние от выпуска до ближайшей границы района водопользования (контрольного створа), м;

- скорость морского течения, соответствующая неблагоприятной гидрологической ситуации, м/с;

- параметр сопряжения участка двухмерной диффузии с участком трехмерной диффузии, м;

- соответственно коэффициенты вертикальной и горизонтальной турбулентной диффузии, м²/с;

- средняя глубина моря в месте выпуска, м;

- длина начального участка разбавления, м;

- параметр, учитывающий влияние ближайшего берега на кратность основного разбавления;

- расстояние выпуска от берега, м.

Отличие формул (77) – (83) от аналогичных формул (53) — (59) связано с тем, что для прибрежной зоны моря по сравнению с водоемами характерна анизотропия коэффициентов турбулентной диффузии. При этом коэффициент горизонтальной диффузии, как правило, существенно больше, чем коэффициент вертикальной турбулентной диффузии.

В расчетах кратности основного разбавления при отсутствии данных о коэффициентах диффузии для конкретного района расположения выпуска следует использовать значение коэффициента горизонтальной турбулентной диффузии , определяемое по формуле Л.Д. Пухтяра и Ю.С. Осипова:

 

(84)

Значение коэффициента вертикальной турбулентной диффузии можно принимать равным .

Значение в зависимости от условий п. 60-62 определяется как:

Н ср для условий п. 60.

для условий п. 61. (85)

для условий п. 62

Формулы (78 - 83) применяются, когда перенос сточных вод течением от места сброса до границы района водопользования происходит вдоль берега.

Для расчета кратности основного разбавления при произвольном направлении течения используются формулы (77 - 83), в которых полагается .

66. В отличие от водотоков и водоемов для прибрежной зоны моря эффект самоочищения эквивалентен дополнительному разбавлению сточных вод. Поэтому при расчете неконсервативного вещества самоочищение учитывается непосредственно в формуле (77) для основного разбавления, в правую часть которой добавляется множитель:

(86)

где: - коэффициент неконсервативности вещества, 1/сут;

- коэффициент перевода секунд в сутки, ;

- параметр, определяемый по формуле (84).

67. В расчетах кратности основного разбавления сточных вод для рассеивающих выпусков необходимо учитывать, что при рассеивающем выпуске соседние струи влияют друг на друга в зоне основного разбавления, ослабляя эффект перемешивания. Согласно исследованиям Н.Н. Лапшева, кратность основного разбавления при сбросе сточных вод через линейный рассеивающий выпуск в море при направлении течения перпендикулярно к оси оголовка выпуска можно вычислить по формуле:

(87)

где: - длина рассеивающего оголовка выпуска, м.

Если значение , полученное из формулы (87), окажется меньше 2, кратность основного разбавления при рассеивающем выпуске сточных вод для определения НДС можно не учитывать, полагая .

68. Расчет кратности основного разбавления для выпусков сложной конфигурации, например, U-образной, либо при направлении течения под произвольным углом к оси оголовка выпуска подробно рассмотрен в рекомендациях по расчету рассеивающих выпусков сточных вод в реки и водоемы.