авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Состояния малых рек и их защиты от влияния горного производства (на примере восточного забайкалья)

-- [ Страница 4 ] --

Автором предложен метод регулирования расходов воды и концентраций взвешенных частиц в руслоотводном канале, который заключается в следующем.

1. Определение гидравлических элементов и параметров руслоотводного канала при пропуске по нему расчетного расхода. Расчетный расход назнача­ется в зависимости от класса сооружения и срока его службы по СНиП 2.06.01-86. «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования», М., 1987 г. Гидравлический расчет выполняется по формуле равномерного движения потока (формула Шези):

, м3/с, (4.1)

где W - площадь поперечного сечения канала, м2; С - коэффициент Шези, м0,5/с; R - гидрав­лический радиус, м; i - уклон дна канала;

, (4.2)

где n - коэффициент шероховатости;

, (4.3)

, (4.4)

где B - ширина канала по дну, м; m0 – коэффициент заложения откосов канала; h - глубина воды в канале, м;

, (4.5)

где - смоченный периметр, м;

. (4.6)

2. Определение глубины воды в канале h, при которой по каналу будет про­ходить расчетный расход Q.

3. Определение фактической скорости воды в канале по формуле:

, м/с. (4.7)

4. Расчет допускаемой неразмывающей и незаиляющей скоростей Vдоп, Vнез. Допускаемая неразмывающая донная скорость для однородных по крупно­сти несвязных грунтов находится по формуле (Справочник по гидравлическим расчетам. Под ред. П. Г. Киселева. - М.: 1972) (м/с):

, м/с, (4.8)

Допускаемая неразмывающая средняя скорость потока (, м/с):

, м/с, (4.9)

где - плотности соответственно материала частиц несвязного грунта и воды, кг/м3; d - средний диаметр частиц грунта, м; Снун- усталостная прочность на разрыв несвязного грунта, Па; К – коэффициент однородности несвязных грунтов.

Допускаемая неразмывающая скорость водного потока для неоднород­ных несвязных грунтов определяется по следующим формулам.

Донная скорость потока (м/с):

. (4.10)

Допускаемая неразмывающая средняя скорость потока (м/с)

, (4.11)

где - средний диаметр частиц отмостки, вычисляемый как средневзвешенный по пло­щади, занимаемой на дне потока частицами укрупненного слоя грунта.

Допускаемые неразмывающие скорости водного потока для связных грун­тов определяются по приведенным ниже зависимостям.

Допускаемая неразмывающая донная скорость потока (, м/с):

, (4.12)

, (4.13)

где Сун- нормативная усталостная прочность на разрыв связного грунта, Па; d- средний раз­мер агрегатов (отрывающихся отдельностей) грунта, приведенный к диаметру равнообъем­ного шара, м; m - коэффициент условий работы; К - коэффициент однородности связных грунтов.

При этом должно выполняться следующее условие: Vнез<Vфак<Vдоп.нер.

Если это условие выполняется, то производятся расчеты первого этапа промывки:

а) от общего расхода воды в реке Qоб часть отводится в руслоотводной канал – Qк1, и в реке остается - Qр1. Величина Qк1 назначается подбором таким образом, чтобы этот расход был максимальным, но при этом должно выпол­няться условие (расчет m1, р1 приводится ниже).

Определяются гидравлические элементы и параметры поперечного сече­ния руслоотводного канала и реки для расходов Qк1 и Qр1, фактические скоро­сти Vфак и Vнез для каждого расхода и оцениваются в соответствии с приведен­ным выше неравенством;

б) определяется допускаемая к сбросу концентрация взвешенных веществ в воде канала для отдельных выпусков без учета некосервативности для усло­вий Забайкалья:

, мг/л, (4.14)

где р - допустимое по санитарным правилам увеличение содержания взвешенных веществ в водном объекте после сброса воды в реку по каналу; b - фоновое содержание взвешенных веществ в воде реки, мг/л; а1 - коэффициент смешения;

, (4.15)

где d1 - коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке;

, (4.16)

где Z - коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод; Kи - коэффициент извили­стости реки; D1 - коэффициент турбулентной диффузии, м2/c;

, (4.17)

где g - ускорение свободного падения; V1 - фактическая скорость воды в реке при Q1, м/с; h1 - глубина воды в реке при Q1, м; nр - коэффициент шероховатости; С1 - коэффициент Шези для реки при Q1, м0,5/c; L - длина, на которую удален контрольный створ от места, где про­исходит слияние вод реки и руслоотводного канала, м;

в) транспортирующая способность канала для условий пропуска рас­хода Qк1:

, при 2 мм/с < < 8 мм/с, (4.18)

, при 0,4 мм/с < < 2 мм/с, (4.19)

где W1 - гидравлическая крупность частиц среднего диаметра (мм/c); V1 - скорость течения воды в канале, м/с; R1 - гидравлический радиус канала, м; iн - уклон дна канала.

г) cравнение допустимой к сбросу концентрации взвешенных веществ в воде канала m1 и транспортирующей способности канала при заданных Qк1 и Qp1. Величина Qк1 назначается таким образом, чтобы этот расход был возможно максимальным, но при этом должно выполняться условие .

После проведения 1-го этапа промывки увеличивается расход воды в русло­отводном канале и осуществляется 2-ой этап с повторением расчетов, указанных ранее. Количество этапов промывки будет зависеть от количества промывных расходов воды, на которые делится расчетный расход Qр.

Проверка метода проводилась на Шарогорохонском месторождении рос­сыпного золота в Забайкальском крае. Отклонение расчетной концентрации взвешенных веществ от полученной в результате химического анализа проб воды не превысило 15%, что находится в пределах точности измерения концен­траций лабораторными способами. По этой разработке получен патент на изо­бретение (Пат. 2334841 Российская Федерация, МПК7 Е02В 3/02 (2006.01).

5. Закономерность изменения гидрохимического режима сточных вод с полигинов и агросистем, заключающаяся в том, что колебания концен­траций загрязняяющих веществ зависят от сезонов вегетационного пе­риода, что связано с условиями ведения горного и сельскохозяйственного производств, позволяющая рассчитывать НДС загрязняющих веществ в условиях Восточного Забайкалья. Проводилось комплексное исследование качества сельскохозяйственных сточных вод, их влияния на малые реки Вос­точного Забайкалья. Вся работа разбита на три этапа по годам исследований: I этап – 1991-1992 гг., II этап – 1993 г., III этап – 1994-1995 гг.

На I этапе были собраны имеющиеся материалы наблюдений других ор­ганизаций: Читинского филиала Российского государственного института про­ектирования водного хо­зяйства, Восточно-Сибирского государственного ин­ститута проектирования водного хозяйства, Читинского филиала Восточно-Си­бирского государствен­ного института проектирования земельного устройства, Читинской гидрогеоло­гомелиоративной партии, Забайкальского УГМС. На ос­новании выполненного анализа исходных данных подобраны объекты исследо­ваний, которые являются характерными для Забайкальского края: Верх-Читин­ская, Улетовская ороси­тельные системы и Малангинская оросительно-осуши­тельная система. На I этапе выполнена экологическая карта-схема бассейна р. Читы.

На II и III этапах были продолжены наблюдения за качеством сбросных вод с агросистем, определялся химический состав воды р. Читы по всей длине водотока; определены величины концентраций загрязняющих ве­ществ различной вероятности превышения, содержащиеся в сбросных водах агроси­стем, и установлены функциональные зависимости между ними; разрабо­тан ка­талог типовых мероприятий и инженерных средств защиты вод малых рек от загрязнения сбросными водами с мелиорированных и богарных земель в суро­вых условиях Восточного Забайкалья. В табл. 9 приведен объем выпол­ненных наблюдений по годам исследований.

Таблица 9

Объем выполненных работ по годовым наблюдениям

Наименование системы Год наб-людений Пло- щадь, га Количество скважин Количество замеров уровней грунтовых вод Отбор грунто­вых вод на хим. анализ
Малангинская Улетовская Верх-Читинская 1991 917 540 740 48 17 35 432 168 437 28 6 14
Малангинская Улетовская Верх-Читинская 1992 917 540 740 48 17 35 153 203 272 11 8 20
Малангинская Улетовская Верх-Читинская 1993 917 540 740 48 17 35 6 17 243 3 10 14
Малангинская Улетовская Верх-Читинская 1994 - 1995 917 540 740 48 17 35 - 15 160 - 4 17

Определение величин концентраций загрязняющих веществ различной вероятности превышения, содержащихся в сбросных водах с сельскохозяйст­венных угодий, выполнялось с использованием статистических методов. Для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых распределения вероятно­стей превышения применялось трехпараметрическое гамма-распределение при любом соотношении Сs/Сv (при Сs>2Сv применялась биномиальная кривая распределения). В табл. 10 и на рис. 6 показаны вероятностные величины концентраций загрязняяющих веществ в сточных водах только с пашни за вегетационный пе­риод для Малангинской оросительно-осушительной системы.

Таблица 10

Вероятностные величины концентраций загрязняющих веществ (мг/л)

Сезон года Химический элемент Вероятности превышения, %
1 3 5 10 20
Пашня, Малангинская осушительно-оросительная система, запад Читинской области
Весна Минерализация 378,6 327,3 304,1 268,6 228,1
Азот суммарный 21,48 16,39 14,01 10,74 7,52
Нитрат-ион 21,68 16,54 14,14 10,84 7,59
Железо общее 1,81 1,49 1,34 1,13 0,90
Лето Минерализация 1070,0 844,6 737,8 591,2 440,5
Азот суммарный 11,22 8,61 7,39 5,72 4,05
Нитрат-ион 36,94 28,19 24,09 18,47 12,93
Осень Минерализация 1,03 0,89 0,83 0,74 0,63
Азот суммарный 470,7 411,9 384,2 342,5 294,7
Нитрат-ион 2,94 2,25 1,92 1,47 1,03

Такие же расчеты выполнены по сезонам года для мелиорированных и богарных земель Верх-Читинской и Улетовской оросительных систем.

В результате регрессионного анализа данных наблюдений за концентра­циями загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах с сельскохозяй­ственных угодий, получены функциональные зависимости между ними. Адекватность регрессионных моделей наблюденным значениям концентраций загрязняющих веществ оценена по коэффициенту де­терминации (R2), теснота корреляционной зависимости полученных статисти­ческих выборок – по коэффициенту корреляции (r). Значения коэффициентов превышали 0,7. В табл. 11 приведены результаты регрессионного анализа ста­тистических рядов гидрохимических характеристик сточных вод, поступающих в малые реки с мелиорированных и богарных земель агросистем.

Рис. 6. Эмпирические и аналитические кривые вероятности превышения мине­рализации в грунтовых водах с пашни Малангинской осушительно-ороситель­ной системы по сезонам года:

1 – осень; 2 – весна; 3 – лето

Таблица 11

Функциональные зависимости гидрохимических характеристик сточных вод с гидромелиоративных систем

№ п/п Переменные, у = f(х) Уравнение регрессии
1 Зависимость минерализации сточных осенних вод от минерализации сточных весенних вод. Пашня. Верх-Читинская оросительная система У = 1,235х + 35,27 r = 0,989
2 Зависимость концентраций азота суммарного от минерализации сточных вод за летний сезон. Пашня. Верх-Читинская оросительная система У = 0,0004х + 0,385 r = 0,833
3 Зависимость минерализации сточных осенних вод от минерализации сточных весенних вод. Пашня. Улетовская оросительная система У = 1,438х + 38,69 r = 0,951
4 Зависимость минерализации сточных летних вод от минерализации сточных осенних вод. Пашня. Уле­товская оросительная система У = 1,671х - 36,65 r = 0,942
5 Зависимость концентраций железа общего в сточ­ных осенних водах от концентраций железа общего в сточных весенних водах. Пашня. Улетовская оро­сительная система У = 7,026х – 2,52 r = 0,868
6 Зависимость минерализации сточных летних вод от минерализации сточных весенних вод. Пашня. Ма­лангинская оросительно-осушительная система У = 0,896х + 177,946 r = 0,796

На основании обследования инженерных сооружений на мелиорированных и богарных землях в Забайкальском крае разработан каталог типовых мероприятий и инженерных средств защиты малых рек-водоприемников от загрязнения стоками с агросистем. Структура каталога приведена в табл. 12.

Таблица 12

Структура каталога

№ п/п Наименование разделов
1 Организационные водоохранные мероприятия и средства защиты а) Организационные водоохранные мероприятия для защиты вод малых рек от за­грязнения удобрениями и пестицидами б) Организационные водоохранные мероприятия для защиты вод малых рек от по­ступления стоков с оросительных и осушительных систем в) Организационные водоохранные мероприятия для защиты вод малых рек от за­грязнения стоками с ферм и животноводческих комплексов г) Организационные водоохранные мероприятия для защиты вод малых рек от по­ступления стоков, содержащих нефть и нефтепродукты д) Осуществление мониторинга и контроль качества воды малых рек
2 Агротехнические мероприятия на водосборах малых рек
3 Лесотехнические мероприятия на водосборах малых рек
4 Гидротехнические мероприятия на реках и их водосборах
5 Противоэрозионные мероприятия на водосборах малых рек
6 Естественно-биологические мероприятия на реках и их водосборах

Исследование условий ведения сельскохозяйственного производства в Восточном Забайкалье позволило установить закономерность изменения гидрохимического режима сточных вод с гидромелиоративных систем, заключающуюся в том, что колебание концен­траций загрязняющих веществ зависит от сезонов вегетационного пе­риода. Полученные результаты используются для разработки НДС загрязняющих веществ в условиях Восточного Забайкалья.

6. Методология оценки экологического состояния малых рек и их защиты от за­грязнения сточными водами горного и сельскохозяйственного производств, ба­зирующаяся на методах, закономерностях, классификациях, учитывающих ре­гиональные особенности гидрологического режима водотоков и производст­венные процессы горнодобывающих предприятий и агросистем в условиях Восточного Забайкалья. В результате выполненных исследований разработана методология оценки качества воды малых рек и их защиты от загрязнения сточными водами горного производства и агросистем в условиях Восточного Забайкалья, основные элементы которой приведены на рис. 7.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.