Формирование качества воды на приречных водозаборах

Прогноз качества воды, извлекаемой приречными водозаборами, базируется на предполагаемой структуре баланса эксплуатационного водоотбора.

Наиболее уязвимым компонентом являются привлекаемые ресурсы, т.к. качество воды в речном стоке очень часто бывает "неважным" в связи с естественной русловой метаморфизацией (в частности, биологические процессы), многочисленными бытовыми и промышленными сбросами (отнюдь не всегда через очистные сооружения), судоходством и т.д. Поэтому важнейший вопрос - размер зоны захвата, в первую очередь - положение "водораздельной" точки А. Если приведенный расход < 1, то опасности загрязнения из реки нет, т.к. нет привлекаемого потока. В противном случае надо рассчитывать предельное загрязнение; необходимая для этого доля привлекаемых ресурсов  может быть оценена либо аналитически (при относительно небольшом несовершенстве реки), либо на модели. Каждый блок модели, содержащий контур граничного условия 3 рода длиной , в исходных данных обеспечивается значением "дополнительной проводимости " :

= (для "широких" рек, являющихся внешней границей модели)

= (для "узких" рек).

Исходя из полученных на модели значений уровней H (или понижений S) подземных вод и заданных граничных уровней , рассчитываются расходы привлечения из реки для тех блоков, где  ( или) :

 или .

Для оценки угрозы бактериального загрязнения из реки рассчитывается время "добегания" речной воды до водозабора. Очевидно, что скорость движения воды на участке между урезом реки и водозабором будет заметно меняться - увеличиваться по мере приближения к водозабору (радиальная структура течения). Поэтому нужно использовать дифференциальное описание. При совершенном характере реки условие нулевого понижения на урезе учитывается введением зеркально (относительно уреза) отображенной скважины с равным дебитом противоположного знака (рис. 7.8).

 Градиент напора в любом потоке . Градиент напора в произвольной точке М равен сумме градиентов от действия реальной (с дебитом ) и отраженной () скважин:

.

Скорость фильтрации в радиальном потоке:

,

откуда .

Действительная скорость движения воды к водозабору . С другой стороны, в точке М ее можно выразить через скорость фильтрации и активную пористость:

.

Теперь можно записать дифференциальное уравнение

с разделяющимися переменными

.

Интегрируя его в пределах от 0 до t по времени и соответственно от L0 до 0 по длине, получаем:

откуда окончательно

.

Для "типового" набора параметров (Q = 3 тыс. куб.м/сут, L0 = 200 м, m = 20 м, n0 = 0.1) время добегания речной воды составляет около 55 суток, т.е. заметно меньше времени выживания болезнетворных микроорганизмов в подземных водах. Некоторый запас в этом расчете может дать несовершенство реки за счет глинистых подрусловых отложений, которые могут выполнять роль "грунтового фильтра", однако достоверной методики расчетов для таких условий пока нет.

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки