3.3. Прогноз максимального значения концентрации аварийно химически опасного вещества в заданном створе водоема
Ориентировочные максимальные концентрации загрязнителя в заданном створе водоема (сmax, мг/л) рекомендуется рассчитывать по формуле:
, (10)
где
сa
– концентрация загрязнителя в аварийном
сбросе, мг/л;
–
безразмерный коэффициент, учитывающий
дисперсию загрязняющего вещества в
водоеме;
–
безразмерный коэффициент, учитывающий
неконсервативность загрязняющего
вещества.
Расчет безразмерного коэффициента учитывающего дисперсию загрязняющего вещества в водоеме, производится по формулам:
(11)
где Z – безразмерный параметр, определяемый по соотношению:
(12)
где Da – средневзвешенное значение коэффициента дисперсии вдоль расчетной траектории, м2/с; Нa – средневзвешенное значение глубины водоема вдоль расчетной траектории, м; W – объем загрязнителя, поступившего в водоем, м3; – безразмерный коэффициент.
Коэффициент неконсервативности загрязняющего вещества определяется по формуле:
(13)
где K – суммарный коэффициент скорости самоочищения загрязняющего вещества, 1/сут. Численные значения коэффициента приведены в приложении 6: tx – время перемещения загрязненных масс воды от места аварии до заданного створа, час.
Для консервативных, а при отсутствии данных о скорости самоочищения и для неконсерватирних веществ, также как и для водотоков, значение коэффициента принимается равным единице.
3.4. Прогноз продолжительности прохождения высоких и экстремально высоких концентраций аварийно химически опасного вещества через заданный створ водоема
Продолжительность прохождения высоких и экстремально высоких концентраций АХОВ в заданном створе водоема (Δtэ, час) определяется по соотношениям:
(14)
(15)
где t0 – время поступления АХОВ в водоем, час; Z – параметр, рассчитанный по формуле (12): свэ – установленный уровень высокого ( >10 ПДКВ) или экстремально высокого ( >100 ПДКВ) загрязнения, мг/л; сmax – максимальное значение концентрации АХОВ в заданном створе, мг/л.
Значения предельно допустимой концентрации в водоемах для некоторых видов АХОВ приведены в приложении 7.
Момент прохождения фронта (tф) зоны загрязнения через заданный створ определяется по формуле:
(16)
а момент прохождения хвостовой части (tx) зоны высокого или экстремально высокого загрязнения по формуле:
(17)
3.5. Прогноз координат центра зоны аварийного загрязнения и ориентировочного радиуса зоны высокозагрязненных масс воды при прохождении их через заданный створ
Координаты места в заданном створе, где пройдет центр зоны аварийного загрязнения, определяется как точка пересечения расчетной траектории с заданным створом.
Ориентировочный радиус зоны высокозагрязненных масс воды при прохождении их через заданный створ (rx, м) определяется по формуле:
(18)
где Vxэ – средняя скорость течения воды в заданном створе, м/с; Δtэ – временная характеристика.
3.6. Пример расчета
В результате разрыва трубопровода в течение двух часов происходил аварийный сброс в водохранилище 36000 м3 керосина. Оценить основные параметры загрязнения водоема для условий: Lx = 10,75 км; Vx = 0,15 м/с; Vx э = 0,15 м/с; Нa = 3,5 м; Da = 0,00093 м2/с.
Решение: 1. Производим подготовку исходных данных для проведения расчетов (таблица 2).
2. Производим расчет основных характеристик загрязнения водоема (таблица 3).
Таблица 2
Подготовка исходных данных
Параметр, обозначение, размерность |
Численное значение |
Примечание |
1 |
2 |
3 |
1. Длина расчетной траектории, Lx, км 2. Средняя скорость течения вдоль расчетной траектории, Vx, м/с 3. Средняя скорость течения в заданном створе, Vx э, м/с 4. Средневзвешенная глубина вдоль расчетной траектории, Нa, м 5. Средневзвешенный коэффициент дисперсии вдоль расчетной траектории, Da, м2/c 6. Температура воды, TB, 0C
7. Название загрязняющего вещества 8. Объем аварийного сброса, W, м3 9. Продолжительность аварийного сброса, t0,час 10.Концентрация АХОВ в аварийном сбросе, Са, мг/л 11.Коэффициент скорости самоочищения АХОВ, К, 1/сут
12. ПДКВ АХОВ, мг/л
13.Коэффициент, учитывающий испарение АХОВ в начальный период смешивания с водой, Y |
10,75 0,15
0,15
3,5
0,00093
25,0
Керосин 36000 2,0 2,5
0,15
0,05
1,0
|
Не нужна для неконсервативных веществ
Определяется по приложению 6 или равен 1 Определяется по приложению 7 Определяется по приложению 5 или равен 1 |
Таблица 3
Расчетные параметры, характеризующие загрязнение водоемов
Параметр, обозначение, размерность |
Ссылка на расчетную формулу |
Численное значение |
1. Время добегания, tx, час 2. Время наступления максимальной концентрации, tmax, час 3. Параметр Z 4. Параметр 5. Параметр 6. Максимальная концентрация АХОВ, сmax, мг/л 7. Значение высокой (> 10.ПДКВ) или экстремально высокой (>100.ПДКВ) концентрации АХОВ, св э, мг/л 8. Параметр S 9. Продолжительность прохождения опасных концентраций в заданном створе, Δtз, час 10.Время прохождения фронта зоны загрязнения tф, час 11.Время прохождения хвоста зоны загрязнения tх, час 12.Радиус зоны аварийного загрязнения, rx, м |
см. формулу (9) см. формулу (8)
см. формулу (12) см. формулу (11) см. формулу (13) см. формулу (10) cвз = 10∙ПДКВ cвз = 100.ПДКВ см. формулу (14) см. формулу (14)
см. формулу (16) см. формулу (17) см. формулу (18) |
19,9 20,9
0,085 1,0 0,88 2,2 0,5 - 243,3 2,1
19,8 22,0 ≈ 600 |
Ответ. Начало опасной ситуации в заданном створе наступит через 19,8 час после, начала аварии и продлится около двух часов. При этом максимальное значение концентрации АХОВ в расчетном створе составит 2,2 мг/л (<100ПДКВ), т.е. загрязнение не может характеризоваться как экстремально высокое.