Методика расчета

Практическая работа №4

по дисциплине «Промышленная экология»

на тему:

Расчет и оценка уровня воздействия поверхностного стока

С автомобильных дорог на водную среду

Вариант №16

Выполнил студент: Якубов Ю. Р.

группа 2440

Проверил: к.т.н., доцент Черкаев Г.В

Санкт-Петербург, 2014

Содержание

1 Описательная часть..….............................................................................................................................3

1.1 Методика расчета………. …………………………………………………………………………….3

1.2 Задание на расчет…………………..……………………………….……............................................8

2 Расчетная часть………….……...……………......................................................................................10

Вывод…………………………………………........……………………………………………………..14

Список используемой литературы……………………………………………………………………...15

Приложение………………………………………………………………………………………………16

Описательная часть

Цель работы – произвести расчет предельно допустимого сброса (ПДС) загрязняющих веществ в водный объект, оценить загрязнение поверхностного стока и необходимость его очистки [1].

Методика расчета

Оседающие на покрытии автомобильных дорог пыль, продукты износа покрытий, шин и тормозных колодок, выбросы от работы двигателей автомобилей, материалы, используемые для борьбы с гололедом, пылеподавления и другие приводят при смыве дождевыми и талыми водами к насыщению вод поверхностного стока различными загрязняющими веществами, в числе последних взвешенные вещества, нефтепродукты (бензин, дизельное топливо, масла, мазут и др.), которые затем могут попадать в водотоки.

Оценку загрязнения поверхностного стока (сброса) с автомобильных дорог и выявление необходимости его очистки следует производить расчетом предельно допустимого сброса веществ в водный объект.

Под предельно допустимым сбросом (ПДС) веществ в модный объект понимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объема в единицу времени с целью обеспечения качества воды в контрольном пункте.

При расчете ПДС должны учитываться следующие рекомен­дации «Правил охраны поверхностных вод»:

- при сбросе сточных (поверхностных) вод в черте города (населенного пункта) требования к составу и свойствам воды водотока или водоема должны относиться к самим сбрасываемым

сточным (поверхностным) водам;

- при сбросе сточных (поверхностных) вод вне черты города (населенного пункта) расчет ПДС должен выполняться с учетом степени возможного их смешения и разбавления с водой водного объекта на пути от места выпуска до расчетного (контрольного) створа ближайших пунктов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования, а также каче­ства воды водоемов и водотоков выше места проектируемого сброса сточных (поверхностных) вод;

- расчет следует выполнять с учетом общих требований к со­ставу и свойствам воды водных объектов и предельно допусти­мых концентраций (ПДК) вредных веществ в воде водных объек­тов;

- расчетный (контрольный) створ ближайших пунктов водо­пользования для хозяйственно-питьевого и коммунально-бытового водопользования определяется органами и учрежде­ниями санитарно-эпидемиологической службы, а для рыбохозяйственного водопользования - не далее, чем в 500 м от места вы­пуска.

Для определения кратности разбавления сточных (поверхно­стных) вод в водном объекте при расчете ПДС необходимо руко­водствоваться следующими требованиями:

- расчеты следует проводить исходя из среднечасовых рас­ходов воды водного объекта и из среднечасовых расходов факти­ческого периода спуска сточных (поверхностных) вод;

- расход фактического спуска поверхностных сточных вод оп­ределяется как расход дождевых или талых вод с соответствую­щих площадей водосбора автомобильной дороги или моста.

Расчеты предельно допустимого сброса (ПДС) выполняются с учетом вышеприведенных рекомендаций в такой последователь­ности.

Определяется величина фактического сброса (ФС) за­грязняющих веществ с поверхностными сточными водами, г/ч, по каждому ингредиенту (веществу) загрязнения, по формуле (1):

, (1)

где 3600 - коэффициент перевода в другие единицы измерения;

- фактическая концентрация загрязняющих веществ в по­верхностных сточных водах (поверхностном стоке) по каждому ингредиенту загрязнений, мг/дм³ (для целей оценки воздействия в проектной документации допускается принимать по табл.1);

- расчетный расход поверхностных сточных вод, л/с.

Таблица 1 – Количество загрязнений в поверхностном стоке с покрытий автодорог I категории

Расчетный расход поверхностных сточных вод определяется как среднечасовой расход воды фактического периода стока дождевых (ливневых) вод или талых вод.

Расчет расхода дождевых вод следует производить в соответствиис учетом местных региональных климатических факторов. Для расчетов расхода дождевых вод с поверхности участка автомобильной дороги или моста, имеющей площадь 5 га

и менее, он может производиться по упрощенной формуле (2):

, (2)

где - удельный расход дождевых вод, л/с с 1 га, определяе­мый и зависимости от площади стока по таблице 2 (для Ленинградской области n= 0, 65);

F - площадь участка автодороги (моста), га, равная произведению длины участка на ширину части дороги, с которых вода будет поступать в водоток или расстоянию в свету между перилами для мостов;

k - коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода воды в зависимости от среднего про­бного уклона участка дороги или моста и принимаемый по таблице 3.

Таблица 2 – Удельный расход дождевых вод

F, га	, л/с в зависимости от значения параметра n
n=0, 5	n=0, 55	n=0, 60	n=0, 65	n=0, 70	n=0, 75
При времени поверхностной концентрации , мин
До 20	4, 1	3, 5	4, 1	3, 4	4, 0	3, 3	4, 0	3, 25	3, 95	3, 15	3, 9	3, 1
	3, 4	3, 0	3, 3	2, 9	3, 2	2, 8	3, 15	2, 7	3, 05	2, 6	3, 0	2, 5
	3, 0	2, 7	2, 9	2, 6	2, 8	2, 45	2, 7	2, 3	2, 6	2, 2	2, 5	2, 1
	2, 5	2, 3	2, 35	2, 15	2, 2	2, 0	2, 15	1, 9	2, 0	1, 8	1, 9	1, 7
	2, 0	1, 85	1, 85	1, 75	1, 75	1, 6	1, 6	1, 5	1, 45	1, 35	1, 35	1, 25

Таблица 3 – Коэффициент изменения удельного расхода в зависимости от среднего продольного уклона по автомобильной дороге (участка дороги) или моста

Средний уклон	Значение коэффициента kв зависимости от параметра n
n=0, 5	n=0, 55	n=0, 60	n=0, 65	n=0, 70	n=0, 75
0, 001	0, 64	0, 61	0, 58	0, 56	0, 53	0, 51
0, 003	0, 84	0, 83	0, 81	0, 80	0, 78	0, 77
0, 005	0, 96	0, 95	0, 95	0, 94	0, 94	0, 93
0, 006	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00	1, 00
0, 008	1, 04	1, 04	1, 04	1, 05	1, 05	1, 05
0, 010	1, 14	1, 15	1, 16	1, 18	1, 19	1, 21
0, 015	1, 26	1, 29	1, 32	1, 35	1, 38	1, 41
0, 020	1, 35	1, 39	1, 43	1, 48	1, 52	1, 57
0, 025	1, 43	1, 48	1, 54	1, 59	1, 65	1, 71
0, 030	1, 49	1, 56	1, 62	1, 69	1, 75	1, 83
0, 035	1, 55	1, 62	1, 7	1, 77	1, 85	1, 94
0, 040	1, 61	1, 68	1, 77	1, 85	1, 94	2, 04
0, 045	1, 66	1, 74	1, 83	1, 92	2, 02	2, 13
0, 050	1, 70	1, 79	1, 89	1, 99	2, 1	2, 22
0, 060	1, 79	1, 89	2, 00	2, 12	2, 26	2, 40

Расчет талых вод определяется по формуле (3):

где t – время притекания талых вод до расчетного участка, ч (при отсутствии данных время допускается принимать равным 1 ч);

F – площадь водосбора талых вод с участка автодороги или моста, га;

- слой стока за 10 дн.ч, мм, определяемый в зависимости от территориального (для ЛО );

=0, 8 – коэффициент, учитывающий окучивание снега.

При расчете величины ФС учитывается наибольший из определенных расчетных расходов дождевых или талых вод.

Определяется величина ПДС ЗВ, г/ч, по каждому ингредиенту загрязнения по формуле (4):

ПДС=3600С_прдQ_с, (4)

где 3600 – коэффициент перевода в другие единицы измерения;

С_прд – предельно допустимое содержание ЗВ в поверхностном стоке с учетом смешения его с водами водотока, мг/л;

Q_с – расчетный расход поверхностных сточных вод, л/с;

С_прд определяется по формуле Фролова – Родзиллера (5):

(5)

где - коэффициент смешения сточных вод с водой водотока для заданного створа;

- среднемесячный расход воды в водотоке 95% - ный обеспеченности, м³/c,

- расчетный расход поверхностных сточных вод, м³/c;

- предельно допустимая концентрация данного ЗВ в водотоке (водоеме), мг/дм³, принимается по нормативным данным; для отдельных веществ ее значения приведены в таблице 4;

- концентрация данного ЗВ в бытовых условиях в водотоке, мг/дм³.

Таблица 4 – Перечень предельно допустимых концентраций ЗВ в воде водных объектов рыбохозяйственного значения

Примечание: 1. ПДК для указанных веществ принят по перечню ПДК. по­мещенному в «Правилах охраны поверхностных вод» ПДК должны уточняться при изменении их значений в нормативных документах.

2. Для водотоков (водоемов), содержащих в межень более 30 мг/дм³ при­родных взвешенных веществ, допускается увеличение содержания их в воде в пределах 5%. При этом взвеси со скоростью выпадения более 0.4 мм/с для во­дотоков и более 0, 2 мм/с для водоемов к спуску запрещаются

Коэффициент смешения сточных вод с водой водотока определяется по формуле Родзиллера (6):

(6)

где и - то же, что в формуле (5).

Величина определяется по формуле (7):

(7)

где L – расстояние от места выпуска поверхностных сточных вод до расчетного створа по течению реки, принимается с учетом рекомендаций «Правил охраны поверхностных вод»;

- коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов смешения, определяется по формуле (8):

, (8)

где - коэффициент, зависящий от места выпуска поверхност­ных сточных вод в водоток, принимаемый равным 1, 0 для берего­вого выпуска и 1, 5 - при выпуске в фарватер реки;

- коэффи­циент извилистости русла реки, равный отношению расстояния от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру к расстоянию между этими пунктами по прямой;

– расчетный расход поверхностных сточных вод, м³/с;

Е - коэффициент тур­булентной диффузии, который для равнинных рек определяется по формуле Потапова (9):

(9)

где - средняя скорость потока в русле, м/с;

- средняя глубина в русле реки при заданном уровне, м.

Если величина ФС по формуле (1) не превышает ПДС по формуле (4), может быть допущен сброс поверхностных сточ­ных вод непосредственно в водоток без очистки. В этом случае при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов применяются обычные схемы водоотвода в соответствии с действующими нормами на проектирование и типовыми решениями.

В случаях, когда ФС превышает ПДС, сброс поверхностных сточных вод без очистки в водоток (водоем) не допускается. При очистке следует обеспечивать на выходе из очистного сооруже­ния концентрацию загрязняющих веществ, не превышающую оп­ределенное по формуле (5) значение предельно допустимой концентрации веществ в поверхностном стоке с учетом смешения с водой водотока.

Если проведенные расчеты ПДС показали необходимость очистки поверхностных сточных вод перед их сбросом в водоток, следует применять схемы поверхностного водоотвода с покрытия

автомобильных дорог и мостов, обеспечивающие сбор вод поверхностного стока и направляющие их на очистные сооружения.

В случаях необходимости очистки поверхностного стока на мостовых переходах не допускается сброс воды с покрытия непосредственно в водоток через водоотводные трубки, в стороны через тротуары или систему водоотводных лотков на конусах. Весь объем поверхностного стока должен быть отведен в очистные сооружения. Конструкции очистных сооружений рекомендуется, как правило, принимать по действующим типовым проектам.

Допускается применение индивидуальных конструкций очист­ных сооружений. Для условий очистки вод поверхностного стока могут быть рекомендованы камерные и тонкослойные отстойники.