Материал: Управление техносферной безопасностью. Оценка загрязнений рек при аварийных сбросах опасных веществ. Разиньков Н.Д
|
|
Окончание табл. 3 |
Тип |
nш |
Характер ложа водотока |
ложа |
||
I |
0,100 |
Поймы такие же, как предыдущей категории, но с сильно неправильным |
|
|
течением, заводями и пр. Горно-водопадного типа русла с крупновалунным |
|
|
строением ложа, перекаты ярко выражены, пенистость настолько сильна, что |
|
|
вода, потеряв прозрачность, имеет белый цвет; шум потока доминирует над |
|
|
всеми остальными звуками, делает разговор затруднительным |
J |
0,133 |
Характеристика горных рек примерно та же, что и предыдущей категории. |
|
|
Реки болотного типа (заросли, кочки и пр.). Поймы с очень большими |
|
|
мёртвыми пространствами, с местными углублениями, озёрами и пр. |
Таблица 4 Коэффициенты продольной дисперсии D, м, приведённые к средней скорости
течения 1 м/с, для открытых русел
|
|
D при коэффициенте шероховатости nш |
|
|
Глубина |
||||
0,025 |
0,030 |
0,035 |
0,040 |
0,050 |
0,067 |
0,080 |
0,100 |
0,133 |
Н, м |
2,6 |
4,3 |
6,4 |
9,1 |
16,3 |
35,2 |
56,1 |
100,8 |
213,4 |
≤ 1 |
3,6 |
5,6 |
8,2 |
11,2 |
18,9 |
37,2 |
59,8 |
101,0 |
215,2 |
2,0 |
4,6 |
7,0 |
10,0 |
13,6 |
22,5 |
42,0 |
63,0 |
105,0 |
220,6 |
3,0 |
5,5 |
8,4 |
12,0 |
16,2 |
26,8 |
50,9 |
74,3 |
118,3 |
225,9 |
4,0 |
6,5 |
9,9 |
14,2 |
19,2 |
31,8 |
60,8 |
89,2 |
142,8 |
255,4 |
5,0 |
7,5 |
11,5 |
16,6 |
22,6 |
37,7 |
73,0 |
107,9 |
174,9 |
318,2 |
6,0 |
8,6 |
13,3 |
19,2 |
26,3 |
44,5 |
87,6 |
131,0 |
215,8 |
402,0 |
7,0 |
9,7 |
15,2 |
22,1 |
30,6 |
52,3 |
95,0 |
159,3 |
267,3 |
511,9 |
8,0 |
10,9 |
17,2 |
25,3 |
36,3 |
61,3 |
105,7 |
193,6 |
331,8 |
654,9 |
9,0 |
12,2 |
19,4 |
28,8 |
40,5 |
71,5 |
130,3 |
235,1 |
412,0 |
840,0 |
10,0 и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
более |
Коэффициент неконсервативности загрязняющего вещества водоток ε определяется по формуле:
(11)
где К – суммарный коэффициент скорости самоочищения загрязняющего вещества, сут -1. Численные значения коэффициента К для некоторых ХОВ приведены в табл. 5; tд – определённое по (2) время добегания речной воды от места аварии до заданного створа, ч. Для консервативных химически опасных веществ, а также для неконсервативных веществ при отсутствии данных о скорости самоочищения воды значение коэффициента ε принимается равным 1.
11
Таблица 5 Примерные значения коэффициентов скорости самоочищения воды К* от
некоторых химически опасных веществ, сут-1
Химически опасное вещество или |
|
К при температуре |
|
|
|||
< 10 оС |
10 – 15 оС |
|
> 15 оС |
||||
группа веществ |
|
|
|
|
|
|
|
водоём |
водоток |
водоём |
водоток |
|
водоём |
водоток |
|
|
|
||||||
Бензин |
0,02 |
0,06 |
0,05 |
0,15 |
|
0,8 |
2,4 |
Нефтепродукты |
0,007 |
0,02 |
0,03 |
0,2 |
|
0,04 |
0,3 |
Формальдегид |
0,2 |
0,6 |
0,7 |
2,1 |
|
1,0 |
3,0 |
Фенолы |
0,04 |
0,2 |
0,08 |
0,4 |
|
0,1 |
0,6 |
Аммиак, ионы аммония (по азоту) |
0,2 |
0,9 |
0,3 |
1,8 |
|
0,5 |
2,7 |
Хлорорганические пестициды |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
0,02 |
0,02 |
Фосфорорганические пестициды |
0,04 |
0,04 |
0,06 |
0,06 |
|
0,08 |
0,09 |
Цинк (в неорганических соединениях) |
0,03 |
0,1 |
0,1 |
0,3 |
|
0,2 |
0,6 |
Хром (в неорганических соединениях) |
0,03 |
0,1 |
0,07 |
0,2 |
|
0,1 |
0,3 |
Медь (в неорганических соединениях) |
0,2 |
0,6 |
0,4 |
1,2 |
|
0,6 |
1,8 |
Никель (в неорганических соединениях) |
0,03 |
0,1 |
0,07 |
0,2 |
|
0,1 |
0,3 |
Метилмеркаптан |
0,008 |
0,024 |
0,03 |
0,09 |
|
0,04 |
0,12 |
Метафос |
0,003 |
0,009 |
0,01 |
0,03 |
|
0,015 |
0,045 |
Гексахлоран |
0,003 |
0,009 |
0,01 |
0,03 |
|
0,015 |
0,045 |
β-нафтал |
0,15 |
0,45 |
0,16 |
0,5 |
|
0,23 |
0,7 |
Кислота адипиновая |
0,03 |
0,09 |
0,1 |
0,3 |
|
0,1 |
0,3 |
Синтетические ПАВ |
0,05 |
0,3 |
0,1 |
0,6 |
|
0,15 |
0,9 |
Крезол |
0,03 |
0,09 |
0,1 |
0,3 |
|
0,15 |
0,45 |
Примечание: * – использование для |
прогнозных |
расчётов |
коэффициента К целесообразно с |
||||
того момента, когда Сmax в зоне загрязнения воды будет ≤ Са. |
|
||||||
Расчёт 3-й.
Прогноз продолжительности прохождения высоких и экстремально высоких концентраций ХОВ в заданном створе водотока. Продолжительность прохождения высоких и экстремально высоких концентраций химически опасных веществ в заданном створе реки ∆tз, ч, определяется по соотношению:
(12)
где t0 – продолжительность поступления ХОВ в водоток, ч; Z – параметр, определяемый по (10);
Свз – установленный (прогнозируемый) уровень высокого (более чем 10 ПДКвод) или экстремально высокого (более чем 100 ПДК вод) загрязнения, мг/дм3;
Сmax – максимальное значение концентрации химически опасного вещества в заданном створе, мг/дм3.
Момент прохождения переднего фронта tфр зоны загрязнения через заданный створ определяется по формуле:
12
(13)
а момент прохождения хвостовой части tхв зоны высокого или экстремально высокого загрязнения устанавливается по следующей формуле:
(14)
Соответственно, продолжительность прохождения «пятна загрязнения»
∆t = tхв – tфр.
Для упрощения решения задачи по оценке загрязнения водного объекта в расчётном створе рассмотрим аварию с проливом ХОВ и поступлением его в водоток в тёплый период, когда ледостав отсутствует.
На первом этапе по (1) вычисляется время подхода «пятна загрязнения» с максимальной концентрацией. Затем по соотношению (7) рассчитываем
коэффициент поперечной диффузии ψ.
Далее для расчёта максимальной концентрации ХОВ в заданном створе необходимый параметр q находится по соотношению (8). Учитывая, что ХОВ всех рассматриваемых вариантов контрольных заданий практикума кипят выше 0 оС, коэффициент k = 1,0 (испарение при кипении не учитывается).
Следуя методологии расчёта, определяются параметры:
а) nш (табл. 3); б) D (табл. 4).
Для определения коэффициента продольной дисперсии θ найденное значение D умножается на фактическую среднюю скорость течения воды w, м/с.
Необходимость учёта неконсервативности данного ХОВ следует уточнить по табл. (5).
Для простоты понимания уровня загрязнения водотока ХОВ в расчётном створе в итоговой таблице выполняемого задания следует приводить в единицах ПДКв. Предельно допустимые концентрации ПДКв для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, а это ничто иное, как реки, водохранилища и т.п., приведены в табл. 6. В необходимых случаях следует использовать интерполяцию табличных значений.
Формула линейной интерполяции выглядит следующим образом:
для xi ≤ x ≤ xi + 1.
13
Таблица 6 Предельно допустимые концентрации наиболее часто встречающихся
химически опасных веществ, используемых на производствах и при перевозках транспортом, в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования согласно ГН 2.1.5.1315-03
№ |
Химически опасное вещество или |
ПДКв, |
п/п |
группа химически опасных веществ |
мг/л |
1 |
Акролеин |
0,01 |
2 |
Аммонийный ион |
2,0 |
3 |
Алюминий (в неорганических соединениях) |
0,5 |
4 |
Ацетонитрил |
0,7 |
5 |
Барий (в неорганических соединениях) |
0,1 |
6 |
Бензол |
0,5 |
7 |
Бериллий (в неорганических соединениях) |
0,0002 |
8 |
Бром, бромиды |
0,2 |
9 |
Винилхлорид |
0,05 |
10 |
Висмут (в неорганических соединениях) |
0,1 |
11 |
Гексахлоран |
0,02 |
12 |
Гептил |
0,02 |
13 |
Диметиламин |
0,1 |
14 |
Кадмий (в неорганических соединениях) |
0,001 |
15 |
Керосин технический |
0,01 |
16 |
Кобальт (в неорганических соединениях) |
0,1 |
17 |
Крезол |
0,004 |
18 |
Медь (в неорганических соединениях) |
1,0 |
19 |
Метилизоцианат |
0,1 |
20 |
Метилмеркаптан |
0,0002 |
21 |
Метилметакрилат |
0,01 |
22 |
Мышьяк (в неорганических соединениях) |
0,05 |
23 |
Нефть прочая |
0,3 |
24 |
Никель (в неорганических соединениях) |
0,1 |
25 |
Нитраты (по NO3) |
45,0 |
26 |
Нитраты (по NO2) |
3,3 |
27 |
Нитробензол |
0,2 |
28 |
Ртуть (в неорганических соединениях) |
0,0005 |
29 |
Свинец (в неорганических соединениях) |
0,03 |
30 |
Стирол |
0,1 |
31 |
Сурьма (в неорганических соединениях) |
0,05 |
32 |
Таллий (в неорганических соединениях) |
0,0001 |
33 |
Фенол |
0,001 |
34 |
Формальдегид |
0,05 |
35 |
Фтор, фториды |
1,5 |
36 |
Хлорбензол |
0,02 |
37 |
Хлороформ |
0,06 |
38 |
Хром (Cr3+ в неорганических соединениях) |
0,5 |
39 |
Хром (Cr6+ в неорганических соединениях) |
0,05 |
40 |
Цианиды (по CN) |
0,1 |
41 |
Цинк (в неорганических соединениях) |
1,0 |
42 |
Эпихлоргидрин |
0,01 |
14
Индивидуальные задания для проведения расчётов по теме: «Оценка загрязнений рек при аварийных сбросах опасных веществ»
Отчёт о выполнении расчётного задания должен содержать:
1)исходные данные варианта индивидуального задания (табл. 8).
2)ход вычислений;
3)результаты расчётов в форме итоговой табл. 7;
4)краткие выводы из оценки обстановки и предлагаемые меры по ликвидации дальнейшего распространения загрязнения и смягчения негативных последствий для окружающей среды.
Таблица 7 Итоговые значения показателей загрязнения реки ХОВ в расчётном створе
|
|
|
Продолжитель- |
Максимальное |
Наименование |
Расстояние до |
Время подхода |
ность прохожде- |
значение концен- |
химически опас- |
заданного створа, |
зоны загрязнения |
ния высоких и |
трации ХОВ в |
с максимальной |
экстремально |
|||
ного вещества |
км |
концентрацией, ч |
высоких концен- |
заданном створе, |
|
|
единиц ПДКв |
||
|
|
|
траций, ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15