Расчет разбаления сточных вод при выпуске их в реки и каналы. Метод Фролова-Родзиллера

Под кратностью разбавления (разбавлением) понимается []:

,

где: q – расход сточных вод;

Q – расход речного потока;

g - коэффициент смешения, показывающий, какая часть речного потока учавствует в разбавлении сточной воды:

здесь: е – основание натурального логарифма;

a - коэффициент, учитывающий гидравлические условия в водотоке;

l – расстояние от места выпуска сточных вод до контрольного створа по оси водотока.

Коэффициент a определяется по формуле:

,

где: j - коэффициент извилистости, равный

l_П – расстояние от места выпуска сточных вод до контрольного створа по прямлй;

x - коэффициент, учитывающий расположение выпуска сточных вод относительно речного потока:

- при выпуске у берега x=1

- при выпуске в речной поток x=1,5;

D – коэффициент турбулентной диффузии.

Условия разбавления сточных вод в поверхностных водотоках различаются в летний (открытый) и зимний (подледный) периоды. Особенности этих периодов учитываютмся при расчете коэффициента турбулентной диффузии. Расчетные формулы приведены в таблице 7.

При выполнении расчета для равнинных водотоков, а также при приближенных расчетах коэффициент турбулентной диффузии допускается определять по формуле М.В. Потапова:

.

Таблица 7.

Расчет коэффициента турбулентной диффузии []

Период	Расчетные формулы	Условные обозначения
Летний период	или	g – ускорение свободного падения; Vср – средняя скорость течения в водотоке; Нф – средняя глубина водотока; Nш – коэффициент шероховатости ложа водотока; С – коэффициент Шези; R – гидравлический радиус потока; принимается равным Нф;
Таблица 7 (окончание)
Зимний период	или	Rпр, nш.пр,Спр – соответственно приведенные значения гидравлического радиуса потока, коэффициента шероховатости ложа водотока и коэффициента Шези; nл – коэффициент шероховатости нижней поверхности льда.

Реки, в большинстве случаев отличаются достаточно сложным рельефом дна, структурой и очертаниями берегов, которые определяют условия смешения воды водотока и сточных вод. Если на рассматриваемом отрезке имеются участки с резко различающимися скоростями течения и глубинами, то коэффициент турбулентной диффузии следует рассчитывать по формуле:

,

где: n – число участков с различными условиями смешения;

i – порядковый номер участка;

l_i – длина i-го участка;

V_i – скорость течения водного потока на i-м участке;

H_i – средняя глубина i-го участка;

n_шi – коэффициент шероховатости ложа реки на i-м участке;

С_i – коэффициент Шези для i-го участка.

Процесс разбавления сточных вод при выпуске их в поверхностные водотоки можно разделить на 2 основных этапа: этап начального и этап полного разбавления. Это разделение основано на величине коэффициента смешения. На первом этапе g<1, на втором - g=1. Другими словами, на этапе начального разбавления концентрации загрязняющих веществ в воде водотока уменьшаются по мере увеличения расстояния от выпуска за счет смешения сточных вод с увеличивающимся объемом воды водотока (g®1), при этом роль самоочистной способности водного объекта незначительна. На этапе полного разбавления содержание веществ может снижаться за счет самоочистки, а не в результате смешения стоков, т.к. в процессе разбавления участвует весь расход воды водотока (g=1).

При разработке нормативов ПДС важное значение имеет расстояние до створа практически полного смешения (g=0,8¸0,95):

В тех случаях, когда при сосредоточенном выпуске сточных вод их разбавление в контрольном створе не достаточно, его можно увеличить с помощью рассеивающего выпуска.