автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Моделирование процесса самоочищения цепных водоемов в условиях Вьетнама

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИН1ЕНЕРНО-СТРОИТЕШШ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЧАН Дик Ха

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА САМООЧИЩЕНИЯ ЦЕННЫХ ВОДОЕМОВ В УСЛОВИЯ! ВЬЕТНАМА

05.23.04 - Водоснабжение, канализация и строятодыше системы эхраш водных рэоурсов

АВТОРЕФЕРАТ, диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград 1991 Г.

Работа выполнена на кафедре Пщравлика Л^кшиздцского ордена Октябрьской Революции в ордена Трудового Красного Зкаиакн юаанерно-отроительного икот пут а к аа кафедре Водоснабжения в канализации Ханойокого инкенерио-стронт ель но го инегтгута.

Научный руководитель - доктор тс шаческшс нртв,

профессор H.H. Лапьвв 0$ицшш>вве оппоненты - доктор техничеоккх наук, : профессор O.A. Грабоьскнй - кандидат технических наук, старший научный сотрудник B.C. Кожевников Ведущая организация - ЛенНИИП градостроительства Защита состоится • 15 " октября 1991 г. в 4330 чао, на заседают саацналвзировапного совета К 063.31.03 ври Лашш-градокои ордена Октябрской Реводвщш н ордена Трудового Красного Знамени юменврио-сгроительнои института по адр»су: 193005 Леюшград, 2-ая Краоноаяцайская ул. , д.4, Ленгасюй зал.

С диссертацией мохно оаиахомиться t фундаментальной библиотеке вястатута.

, Автореферат рахюлан сетЩя ■ _ 1991 г.

УчеинЛ секретарь сшецналиэированного совета, канд. техн. наук, доцонт

Г.П. Копана

' I / ÖßtliAH ХАРАКТЕРИСТИКА PAJjOTH . л.....,?.й»3 j

у г,г;омктуг^дьноль, текц, В основных вправлениях экономического я Л££2ШБ^^ного .ряявятяя СРВ на период до 2С .0 года предусматривается проведение комплекса иероприятяй по охрана вод ях расуосоа страны от загрязнений. Составной частью таких иероприятяй является решение научло-техяичэсиих задач, связанных о ^рогнозированиеа качества воды водоемов. Для ьтого зсобходкмо кокплесное' описание гидродинамических а гидробиологических процессов, протекающих в водоемах путей математического моделирования .

В большинстве городов Вьетнама водоем! различного прэиохогде-иия образе лани в едпнуо систему а служзт для водоотведекия я других целей., Природно-климатическио условия субэкваториальной теки способствует самоа чицекля, кта.х водоемов. Счгредалзнйе o^eewa »»'»öw^tux водоохранных мероприятий на осноаэ прогноза влияния :г пал/, ".л."' ;,'•! / и .viüoojot, !'1|-лмг'.рс'сах CC&CTÜ'.wüho ка'зеотгл •»еде в .пределах. доаусгииой концентрация достигнуто' ayw<

:1!о-!п-м по «<4Т"матачвской »одели саисочищвяая еяйтемм виутриго-,">?fiiH4'c .»-»доэмрв/..CHB /,,.у.читывавдой натуршв особенности.

•'.'wtrswn«» ттсматччесчио модели самоочищения нодоеков оаа-4-,-75-yj. '•¡г;оцоссы .¡тероиссн я трансформации адгрязиладах воявйтв ' VH -•' о -'ч-зтои ,?ли- без. учета.их разОаалоши. Но таете модели на ."*» ''s<ф1фрлко-кля»АТГНчос<ше оообешюстя, антонсифадгрум^ай wAsp-vneHü«. оргакэтескяу вешеегв/ 0В / дополнительное "втори-ww гагоязн5:шб" в зедоемо.. ,

71 последнее» вре?АЯ благодаря интенсивно«^ развитию нового поколения вмчяодитвлышх ср-эдств- ЭВМ различных типов стали возможна?* математическое моделирование саыоочшденвя СВВ и оптимизация водоохранных мероприятий для этой системы.

Тдав ^стоящей работа поевлц&иа решена® внкиукаааниых лроСлт на ар:':<орн СНЗ города Ганоя. Актуальность работ» оаре .одсется к тем, <:7>j получаекке математические модели котко применять при пзог«озэ санитарного состояния я оптимизации водоохранпах «аро~ толятий дтл СВВ других равнинных городов СРВ.

Яэтурпо-экспорвментальная часть работы проводилась в Ханойском инженерно-строительном институте/ ХанСЯ / з соотяйтсгняи о иоорпикаиаочадънюд планом ГОТТ СРВ ао проблемам 52.02 s • ¡1;>^1рл-техничвокав оооснояаяпя рационального иогользоваязя и ot-рэ>!ы природных ресурсов СРВ".

'I?ль исследования. 1/ Заработать математическую модьль само» очицэняя пс Ы1К для СВЗ о' учетом щмгродно-клютнчвских особенностей СРВ; 2/ На основании получзниой'модели ра?о& отать методику оптимизации водоохранных мероприятий для этой СВЗ.

Дгл достижения постав целя решены слйдупдив задача:

-Разработан« уштенитмческая модель с^оочэвданля, учитываидая про-даосы раабавлоиял СВ я превращения СБ в водоема; ••Разработаны алгоритмы и вычлслятольние программа прогноза качества псд и расчета параметров упра^злиюдих ^ршровазаем качества вод в CBU;

-Сроведоиа натурно-яхспараывнталын:е исследования в ряде озер и кьяалов Ханоя &иi определения параметров, входящих в атематиче-сяую »одаль самоочящевил водоемов и оценки их загрязненности; -Раэработ*>ча кетодака оптимнзоша ьодоохрлны СБВ. Реализована разработанная методика для СВВ Ханоя.

Иотодикд исследования. Методика доследования, вклотает в себя анализ а обобщенно данных литературных источников, теоретические анатаэ процесса самоочитния к разработка методик» опташэааяи водоохранн для СВВ, Еатурко-акепершзатольше определены! гидравлически характеристик и гадрохттчесюис показателей водных объектов, репрезеитагкиных для усдоанй СРВ, использование методов статистической обработки к вклочекаа средств вычислительной техники пр- расчетах и подучешаг аналитических зависимостей,

ратчиая новизна работы. Разработана математическая модель са-кмчюиивчей способности по ШК для водоемов, в хотс^ой учтена натурные особенности через кояффацвнт биохдмячиского потребления кислорода s добавочную ьелжчяну EHK¿ в водоеие Lg; Разработаны методы оптимизация водоохранных мероприятия для С13В; Построена алгоритм« и модульные прох'ряшы решения ряда задач разбавления СВ, прогноза качеотва воды и охраны СВБ, удобно используемые ка Еор-эояадьвцх компшгерах.

П арпрсчдя пйчногть а мзудгтатов тшеыьгмп,

Выгол инки«, пселчловавх» ь полученные результаты позволим рвват рад з дач aiysoüxjmKü СВВ и ¿едоотгодзяяя для равйлкш.'х городов s Л». Рез- тьтаты SKcaef vw—aíaaar;» iü:c "ед^ .«над йсл-лг^ЮБалн upa озднкв сяяггкрното соотояння и paspaооукч яолаолрч.чйчл мероприятий дня кагорах цепнкх волоокое Кноя. Кекс-гогые аиложвкял я »«¡oí... p-.iV5?« * -ч же пдодьадв&пы ь ХанИСЯ irííii T.a?r*aC:oíRe ал«иш-«>>«.«% оастчлв» »охостодгяид г. Х.ич>ч, 2а йНйдргкав

работы автор удостоен гграми ПОП* СРВ /1986 г./.

АпгпСацач оайоти. Основные положена. и результаты доложанн, обсукдоы к одобрены на 1-ой государственной конференция по проблеме "Охранч я нслолгзованао природных тесурсов" /Ханой, 39.34 г./ на 1-ом государственном научном симпозиуме по глпэивтеорологяи

Ханой, 1936 г. /. на ияу.яых конференциях: ХднЙСИ /6-7 онф., Ханой, 1964- 1У8Э гг ' а ЛИСЯ /47 - 46 конф., Лв: шград 1930. 1991 гг./.

По тома диссертации опубликовано Э научные статьи. Объем рзботн.Диссчртшцуонная работа иможвг . на ¿15 страницах и^шнописного текста, оодермт ряоунко. из таблицвл состоят из ьивдвния,1^ гла?, выводов, списка кслегьзованной яаторатури из 156 наямътгаванкй в приложений. на ')& страницах.

ссдкруашк pasotli

Во взедркдгд обоснована актуальность теин, излагается цель исследований и .дается кратная характеристика работа.

В попваЗ гладя проеедеим теоретихо-нрактпчвекив о'осноыяжз ттеыатического моделирования оакоотжцяния СВЗ.

СамоочкщянЕв рассматривается гак совокупность всо.х аргродшис . процессов в загрязнэнних природных водах, нолразленкых на восстановлен!! дервэнача-иьнах свойств к соогала воды водя« оиьектоэ. При этом разбазхенив яздяится од алы as осионгшх факторов обеаэро-диваюш С.В, постунявшх в водоем. Процэсс рлзСахгдеюя описккадтся уразкэнлем турбулентной даЗ&уэки » сооввтства» с законом 4чка. В зависимости от кон&рвтяых условий я целой расчета разба^линая СЬ в водном объекте решается одномерная, двухмерная «ли трехмерная задала. Подавляюще бельиршстьо тграктичвеки* задач рнваэтоя с аомощыз двухмерного уравнения турбулентной дчф*уЭ!ш

vlf-a^ = е а)

где 6 - концентрация гтржэтеУ в гчдонмо; К/ - сродяне скососуь течения в направлении оса х; — но$ф*адав? турбулччтиоЗ днФй зи в у-ом папрмшчнан.

Плоская задача (1) z.u счыых разнообразных т¡шов водотоков и ¡чь доямоа рошчлюь »'чогима асслчаоватйляма, в т<-ч i.V. АЯтг.ч-

мом, A.B. Кяраузгчым, ;i,I>. Лалшэчы«, Л.Л. Полним, U.A.

И.Д. Родзяллероы, A.B. Фроловым я др. Одняи аз нааЗолео отрогах явдяотся решанае, яредл оконное H.H. Лглтавим, так как учитывает начальной распределение хонцпцтра&ш примэси,

Репавдгш роль, пра сашоочвдении пря.чадлвллг биохимическим про-врздеииом ОБ :■> водоеме. Волг ^тистпо а: адитаческих модолои cw.-.o-•иад-алгr»cj:oaano.im. ¡'Лдг-.тл дефицита р-ство?бикого 'в''водоеме кислорода С, предложенной Отратером к

¿S = K4U -кгР ( 2 )

•dt - . .

где К,- неконсервативности; коэ^едаиг. реаэрацки;

L- БПК вода. ' ' '

Б СВЯ8В с том, что уравнение (2~) im учитывает-внутриводови-киг пронес ms оно было расширено иногда« авторами /К;.шп, Доббино, Фрашсол, &ÜCOH, Тома и, О';сошюрагторо, tí. Страшаб, А.Гнаука, X. Д. Бодьнэр, Д.Л. Пааль, И.Д, Родзяллер и др./ путем учета в как фотосялтоза, нитрифакадля и поглсаоиля растворенного кислорода £ PK /дояшжя осадками, а так ка стационарных к 'ценящих во времена процессов, которое в свои очередь делают,необходима?" использование ЕОЕнх мэтодэв получений, ыэтодов ддентифиЦащш и алгоритмов ouöBKK. Но далънейпа усложнение модели 'PK- БШ'оказалось ОйоЯбрзектцвннм а на приводило к улучшении сходим.ота результатов расчете с дакнкм* натурных кяблвденкй. Тем но ыввек дотер/шшст-оккз модели опврвдте неким« оредками величинами, тогда kik все процессы, в округдотйй сродо стохястячни do своей'''приводи. И поэтому в нослбдкяв вроад внимание исследователей стали'/грлв..тскать стохаотическпо модели /ДоМинс, в. Падчята, Л. Брауна н др./.

■ При разработке математическоА модели самоочвдения'водоемов по ЕНК скорость прэвра^еггая ОЙ опвсивается чорлз коэМицечт био-гдаяв'зсг.ого пстрэблеиля каслородя К., определяем. Ж.'суммой взаимо-скяшшых процессов, протекай,ях и водшх оСгоктах. Щарокий крут йссдад^васий по ааввоимости ко&Мгданта скорости течения потока. вчполир'ш Х.А. Кельнером, A.W. Мсомом, Р.В, Пядтсон, Ь.Г. Каздряшш, И.Д. Родаклероы, Чллгшкю начальной нагрузки по УМ, Т'мпоратурк йяоаффш^ой^^ продольной дв^'уз: л потею ¡;а скорость nposf«зяшш сЗ яооЕяадкн работи Х.А. А<?льнврз, И.Л. Мкцконо, "¿.Р. r.otxy, X. Шшглд, Х.З. Лвчак, Негиля к др. Аншлг: »лаеуаазлниих чизвздах уставов л? ь ивобходюйк-ть дровздаи*ч и<;едв;де?ал*я

процесса самоочищения водоемов по ЕПК в натурных условиях.

А налип п р и с од но-климат ическя х особе: юстей СРВ выявил,что большое количество осадка в год /в среднем 200С-мм/год/. неравномерное распределение дождя по времини, большая разность уровней воды в реках и др. ир/зоцят к образованию единой СЗВ для водоот-г-денвя в ряде равнинных городов СРВ /ХаноП. Хайфон,Винь, лэпминл г др./. Такие системы существуют и в некоторых городах страны зоны тропического климата /Бангкок, Манила, Бомбей и др./. Климатически э условия субэкваториальной зоны /среднемесячная температура воздуха: 25 - 30 С,интенсивность радиации г поддень: 500800 ккал/м.ч и т.д./ так же способствует С охимическлм процессам в лрародв .в том числе и самоочищению в водоемах.

На основании изучения и анализа существующих математические моделей г-оло'-м >ь и •]» ¡ъан/л 033 для гороиор С73

была сформулированы задачи исследований, сущность которых сводилась к разработке математической модели самоочищения водоемов, учитывающей особенности городов Вьетнама. При этом для численного решения задач всдоохраны о учетом самоочищения выбрана СВВ Ханоя,

Во второй .главе разработана математическая модель ,амооч.вдо-нйя цепной ЯЗВ.

Для решения поставленной задачи составлено уравнение изменения концентрации ЗВ с учетом их не.чонсерьатавности:

~ , -(;.(!) )с (з ^'

аЬ \ '

где С- концентрация ЗВ; Ь -время протекания процесса; -нйкоторой коэрфицент пропорциональности; 1С*"-ко»}4ацант неконсерБатга-ности, характеризующий скорость распада ьешестЕа во времени по реакции 1-ого порядка и опроделяемнй натурными иссладоьалшш.

С учетом "вторичного загрязнения" вызываемого эвтрофакацхеЯ к другими природными явлениями, при ряде краевых условий поело интегрирования выражение (3) будет

Г _ (сг, + )А. С' (.\

миа* -14 л ' и*

где С'М1Х, Сф и Сот - соответственно концентрации 33 а максодаль-нс-эагрязнсшной стру», в фоновой поде и а 013; Я -кратность разбавления- СН в воде ;ме; <" -177: -число вьдоотв, сбразуигих вторичное загрязнение воды.

При поступлении в водоем СВ после биологической очистки коэ-ффицэнты иеконсервативности ОВ в СЗ и в фоновой воде достаточно близки и выражение (4) для показателя ®ПК будет:

где Kj- коэффнцент деструкции OB по БПК/ коэфрицент биохимического потребления кислорода/ Для смеси СВ и воды водоема; ¿^.-добавочная величина БПК за счет "вторичного загрязнения™ в водоеме.

Козффицент Xj зависит от ряда факторов, учитывающих реальное условие водоема» В натурных условиях К^ определяется наблюдениями за изменением БЖ во времени к пространстве непосредственно на водных объектах, и он. является интегральным, учитывающим все фак-ffopjdt, воздействующие на него гадродинамические, фвзяко-хымичвскис я гвдробнологнчаскйв процессыо

Величина обусловлена сочетанием природных и антропогенных факторово вызывающих вторичное загрязнение. Она определяется характеров биоценоза водоема б почв площади водосбора,, пркмыкавщаг к последнему перед расчетный створои и рассматривается как ориентировочная,, подяэяаадая дальнейшему уточнение по мере накопления »кспврименталышх данных.

Крайность разбавления л , состоящая из двух составных компонентов » начального разбавления пн к основного разбавления л0 „рао чктовавяоя по и®тодш0 основанным на решении полузмпирачвокого уравивнкй турбулентной диффузии ( 1 ) „ Кратность начального разба яенш определяется по методу профессора H.H. Лаптева;

Ш СОК ОУруВо

В елуча® с зенеиной струи в работе приведена аог.до: зимвровав «Ш формула» нолу"генная регрессионным анализом дан -а, определен гчг по аэяоду НоН, Лапаем:'

М)0,т '1)

уда начально® разоавлвнав з стеснённой струи; Н- глубина

водотока; сИ = ди. этр нестесненной струи.

считывая мифологические о шдрвлогическж осСенности вкут-решородскнх водоемов ьетнама /Н= 3-4 м, В - 300-600 м ско-

рос?ь течения потока Vn¿ 0,0015 м/с / автор так не ярсводял бстку значений основного разбазланшз0 определенных яо мо?сду конечных разностей,, з результата чего иолучвно регрэссконнов уравнение минимальной кратности основного разбавления í% :

3.SÍ5 ft«?

П, л (8)

где Q- расход воды в расчетной створе „м^/с ; X -рассуодаяэ о? границы зоям начального разбаэлення до расчетного створа„ м.

На основании математической модели самоочмщення водоема разработаны алгоритма для решения некоторых задач прогноза качества вод в водоохрани цепных внутригородских водоемов» рассм- -рива®-мых как сложная здкнагопгоесхая система;, Для в® анализа использован матричный метод 0 з результат© чвг^ получена матештвчвская модель самоочищения последовательно-соединенная водоемов;

s/(0

ч 'г

±

а (О а(р

у (i-i) | (9)

(í-D I 4 I

J( Í-4)

х!11 ""'' I

1дв У^и4^- соотве тственно параметры расхода* вода а БШС та выходе 4 -ой подсистемы; Х/*^ и с 'ответственно параметры расхода я БПК для СБ в сбрасмваешх а &-ую подсистему; а'^ „ „ <>«„ аД^-коэффицзнты линеаризованного уравнения материальных балансов по БПК.

На основе выражения (9) составлены блок-схемы расчета расхода воды и концентрации оВ по ГПК в Сы и решения ряда задач водоохранл этой системы / определение качества воды при спуске СВ в систему; определение степени очистки ОБ пере, спуском в систему; определение необходимого количества разбавляющей воды для интенсификации процесса самоочищенг в ЗВ при спуске СВ /»

В приложениях диссертации можно познакомиться с тзограммами расчета П„, п, и решения задач самоочищения и водоохраны цепных водоемов на алгоритмическом языке БЕЙСИК.

В третье^ глава приведены результаты натурно-эксперименталь них исследований на некоторых озерах н каналах г. Ханоя с целью оценки их санитарного состояния в определения пара >тров К^ я Ц входящих й математическую модель самоочищения водоемов.

Анализ существуйте' системы водоотведения г. Ханоя п зволил выбрать 4 озера и 3 канала» репрезентативные для исследования ст.мочищинкн и оценки загрязненност в условии Ханоя. Гидравлические : рактеристл.ся этих водных объектов привольны в таС~. 1

Таблица 1

Гидравлические характеристики исследуемых водных объектов г. .Ханоя

Водные объекты

Расход Си, сбрасываемых в водо7 ем, ма/ч

Расход воН Время пре ды е водо еме,

м 3/ч

быьаняя воды в во-

•Оз. Тхиенкуанг -Оз. Ейймау -Участок к, Шет после оз. Баймау .Оз. Чунгты -Участок к. Ли до

оз. Чунгты . я после оз.Чунгты -Пруды Ивноо

97.2 449,7

118,9

97,2 646,9

646,9

515.5

396.6 515,5 625

доеме, сут 48

35,5

15

3,9

-Каках Хюлнгыу 1188-2131 1188-2131

Расчетная скорость течения потока,м/с

0,016

О.ОО? 0,012

0,0135-0,016

Натурно-экспериментальные исследования по пол~ой / определение гидрохимических а гидробиологических показателей водо миа/ и по сокра .виной/ измерение ИТКд и других величин, обосноиа -ных пля изучения самоочищения/ программам были проведен» в сухое время с октября цо май 1982 - 1988 гг. Пробы отобраны на ахояа, в центре в на выходе водоема или участка канала в 11 - 13 чюов дня.

По гидрохимическим .показателям, издо.ченным ь табл. установлено, что исследуемые объекты находятся в ант.ючнитарнэм состоянии. Она сально »атрофированы /Р15 води в кон-и озера > 7,3/.■ ?. них наблюдаются процессы факультативного и аэробного распада ЗБ. Результаты гидробиологического анализа, лрвьдеиного в Ханойском университете так не показали, что ь воде исследуемых объектов чаото встречаются биоиндикаторы зоны дазоеапробности.

Гф_ изучйнкк сзиоочкценик дня опредслзнал параметров а Ц по каядэиз мосту отбора пр^ назначены - 45 эксперку^нтов. Блгопше разбавлеякя на ход самоо-иивна.« рнаьлено при л^ле-дой-ч-кам на озере '{укггы. неаоервдсгзеняо пэгчимасщвм СВ с блнчяйаего района. Кр^ке ук?.;\знны: месг.на оз. ;унгты вибран« «и«? пькото ~

рыв точки наблюдения по акватории озера.

Таблица 2

Гидрохимически» показатели исследуемых водоемов г. Ханоя

Показатели Оз. Тхиенкуанг Оз. Ьайглау Оз. Чунгты

I <ч § .1 и I «> ? •ч Í <»• Г < •> ' 5? зэ •i 9 4 **> 5 §

рН 6,8- 7,7- 7,3- 6,8- 7,2- 7,& о,6- 7,4- 7,4-

7,9 3,5 8,5 7,6 8,3 8,3 7,4 8,2 8,3

Взвешенные вещества, 85- 80- 80- 90- 85- 80- 120- 70- 65-

иг/л 87 82 82 94 95 100 135 80 75

Растворенный кислород 2,0- ?,5- 7,5- 2,0- 7,0- 7,5 1,0- 6,5- 6,0-

иг/л 2,5 8,0 8,0 2,5 ?,5 8,0 1.2 7,0 6,5

Шс, иг/л 28- 14- 13- 30- 12- 10- 35- II- 10-

30 15 14 32 14 12 3? IS 3.1

Парлакгаяатная оанс- 27- 15- lT- 25- 17- 15- 33- 20- 25-

ляемость, мг/л 30 17 20 28 20 13 35 22 27

ШК , иг/л 77- 65- 60- 60- 50- 50- 85- 65- 64-

Аммонайшв азот(йН$ 30 70 65 65 55 55 95 70 66

11- 1.5- 1.0- 7.5- 4 А 0,5- 18- II- 11-

кг/л 12 1.8 1.5 8,0 1,4 0,8 25 IS 12

Няивралышй фосфор (POg) . ыг/л 0,55 0,3- 0,3- 0.5- 0,3- 0,2- 0,6- 3,4- 0,3-

-0,6 0,35 0,35 0,55 0,5 0,4 0,7 ЕЗ',6 0,5

Гйе В,= Lj s3,

,40

Даа экспериментально-статистической обработка результатов исследования методом наименьших квадратов использованы регресс иошш® уравнения типа

+ Bjij + BgXg Сю)

Результаты расчета хоэффицентов линейно-регрвссжонних уравнений самоочиввная водоемов по 5ПК5 BQe Bj_ и показала, что эти величина значительно зависит от гидрологических условий водного объекта. Выборочные- коэффиценты корреляции, найденные з пределах 0,85 - 0,98 позволяет? принять линейность уравнений регрессии.

Мя исследуемых водоемов значения кезф^ицента К^ находятся в пределах 0,015 - 0,105 в зависимости от времени пребывай«* водн

»«мсримяжштх лагная елк$ ¿ньтив ВПНу . р&ччтсинш по 1Г У

ДО**«« КОПС&МЛк&ШЧ ицняв, с*нделе/*&9 па шпсду Мнбчннх РОнсспеи . •

а-i

ИМ х./и

Рис„1. Значения концентрации 33 в проточной зоне озера Чунгты

а величина Ц приблизительно постояла и равв« 2,5 - 4,0/ табл. 3/. Полученные высокие значения К^ в Цпоказали, что внутригородские водоемы Ханоя обладают большой самоочищающей способностью и высокой степенью эвтрофицирования.. Опыта проведенные на озере Чунгтн показали, что процесс разбавления влиявт на расчетную БПК5 /рис. 1/ а сама величина К. при этом неизменена.

Таблица . 3

Параметры К. и Ьу для исследуемых водных объектов

Водные объекты Кг сух-1 Ц ,мг/л Козффкцент корреляции

-Оз. Тхиенкуанг 0,0147 3,38 0,948

-Оз. Баймау 0,0233 4,05 0,917

-Оз. Чунгты 0,039 2,98 0,86-0,90

-Пруды Кекшо 0,10-0,11 0,7 - 1,5 0,86-0,92

-Калил Кимитку 0,102-0,295 0,7 - .1,94 С,81-0,99

-Участок к. Шет после

озера Гаймау 0,213 0,9 0,93

-Участок к. Лы после

озе]?а Чунгты 0,195 0.7 0,94

до оз. Чунгты 0,266 2,04 0,92

С целью составления эмпирического уравнения определения коз-фф^дента К^ для внутригородских водоеков Ханоя наряду с эксиери-кснтам:'пр<>Бедв:ишми на вышеуказанных озерах, были проведены дополнительные эксперименты определения БПХд на некоторых других

Рио.2. Зависимость ко&ффецента К, от времени пребывания водн в водоеме А

к^.сда"'

О)

ог

0,1

Результаты наблюдения

Результаты расчета по уравнению регрессии

В^-0,0142 + 0,14 ^.(¿о)

а*

ю

«г

Рис.3. Зависимость коэффвцента К« от начальной величины БПК= при малой скорости течения потока и ^ 0,02 М/С и Температуре водн Т= 20- 25"С

озерах Ханоя: оз. Зангъо, оз. Вантыонг в оз. Чукбак. Условия проведения экспериментов аналогичны. Результат« дах^уео-зяоив ¡>амвн-тадьннх данных показали, что коэффицент К^ в главком зависят от времени пребывания воды в водоеме. При отоц найдено уравнение определения К^ для водоемов г. Ханоя /рис. 2/ :

- 0,656

К, = 0,2291: # суу ш)

с коэффжцентрм корреляции равным 0,981.

По результатам исследования на каналах установлено, что с .ра-метры К^ и зависят от начальной величины БПК^ в скорости течения потока - Для каналов г. Ханоя где v 4 0,02 описывается зависимостью /рис. 3/

К, =0,0142 +0,14-% и , сух-1 (12)

Больше полученные статистической обработкой значаняя дополнительного загрязнепкя могут объясниться высокой степень» антропогенного эвтрофярованяя исследуемых водных объектов и больааи временем пребывания вода в них а так же природзо-клаштячэсхш условиям /интенсивная солнечная радиация, высокая температура " воздуха, длинный дневный период,../, ыюсобет®уад?агавтрофяроваг нив и вторичному загрязнена»* На основании нахоаления зкспери-менталышх данных составлена таблица ораентщлвочво-ракомевдуе-мкх величав досолшиедькога загрязнения ддя внутригородских водоемов в водотоков Ханоя /табл. 4/.

• Таблацд 4

Оряйстнровочно-рексагаадуеиао вшшчпны доподнятвдьного загрязаевая ц в водных объектах .холода Ханоя

Хараетервсттаа водных объектов

Ориентировочная Ц. ,ыг/л

-Водоемы оо временен гфебшишха вода

о 10 до 20 су». 2,53,5

• с 20 до 40 су*. 3,0 - 4,0

• Йоде« 40 «у*. 3,5 - 4,5 -Кавях со скоростью течеши потока

б 0,01 ДО 0,02 ш/о 1Л - 2.0

Зкеверамати. ввдохванш* оря раэдой аогоде во.сезонам гада тах ве шяпми, ^зто в сухое арэая водоеме находятся в наяхуляеи санитарном состояния по сравнена» с доздевш» периодом. Это проводим к НАОбходсмоста разработка водоохранных мероприятий для ьаутрвгороасмх яодоехш г. Ханоя ва оовозе определения вх самэ-очхщщей сдособиост». <

В четвеэтой гчвав^ описав жетод оятшязаша водоахраны сис-темн цепнах вздоеасш, разработанный ва основ« полученной магма-

тячейкой модели самоочищения водоемов.

Для СВВ существ«™ следующие водоохранные мероприятия: очистка СВ. интенсификация разбавления СБ путей попуска чистой воды из специальнопостроенного водохранилища я совершенствования конструкции канализационных выпусков для увеличения начального разбавления, искусственное аэрирование водоема, лЗъедяндвхыя в двух схемах водоохраны, В результате анализа этих мероприятий установлены технико-экономяческяе эффективности. Выбор той яли иной схемы водоохраны производится по этапам: минимизация ст^сларнвх затрат по всем видам мероприятий схемы при условии выполнения заданных требований к поддержании нормативного качества вода в водоеме и сравнение полученных суммарных затрат по системам.

При решении задачи оптимизации водоохранных мероприятий в качестве общего критерия сравнительной экономической эффективности предложена функция условно-приведенных затрат, учитывающая ущерб вследствие сброса СВ в водоемы и вкигрыи за счет использования очищенных СВ для сельско-х-зяйственных целей.

Система цепных водоемов представляет собой сложную систему связанных и взаимовлиявдих блоков. Задача оптимизации водоохранных мероприятий для всей систеглы может стать настолько трудоемкой и многоразмерной поэтому необходимо сводить к последовательности задач оптимизации отдельных блоков по сооветствущим критериям т.е. к декомпозиции задачи.

Учитывая возможность предварительно задавать расход разбавляющей вода из специальнопостроенного водохранилища и расход СВ, сбрасываемых в водоем и ар* нормативном ограничении качества еоды в водоеме предлагается использовать мзтод закрепления входных и выходных переменных для определения оптимальных управляющих хаче-ством воды параметров на ка.гдом блоке-водоеме. При этом задача нахождения управляющих параметров представляет соооЯ задачу оптимизации типч Лагранжа. Метод оптимизация водоохранных мзритриятлй для цепных водоемов, разработанный автором, представленный в виде алгоритма на ряс.4.

. В итоге "азтор лримел к ¿шноду, что разработанный метод может быть рекомендован для рвзенде некоторых задач • сод^х? 1нн я нодо-отведения рагкинких гоо^дов Зь -тнама .в частном для г; 1%юл.

В пятой .главе лриье^зк пргм:р использования разработайте! '•лтемаг/чес/их моделей самоочищения и оптимизация еодоохмнкмх мероприятия для ;ч-свН2я некоторых зада? гадоохраки а годоа~аеде-

л

Ввод иао£**х ск&ннря

7

[ Зайти* "">а *«»&«.*»•■*' !

т

Лайда? расго/оз С.й, г&всиваемш В кея}ад емгм «о маииточпвш грозите @о$оотС8ИзниЦ

ъ

Определение оптимв^ц&оуллавАВювря ксчктвсм и>1и пв>аявп/>ее мепэ1ан

Ыюжо&имй Лагере и функции ¡сягяю а во&юярлну ктдою еодхмц]

I ПО 3-сд

опгт/мвАЬНоуАРа 1 кзшилйом води патшюевв юемеЯря» \ммвкит$лвй ЛаР&Н&О. и Функции | %В№Рат не Подо о хрену кйякдОШ по Х-ои теме

¡срезнении иопмВелвчие МитмШняа функции Затрет

!Еаря1глеи' - ыымно-п/ыШряшх Зячмп

Р ш Ведсохрану Всей системы 6е#осмод

Омеднение по ¡ериаятам вмыеевапия РйноЪй ра\1а гвцеи юЗи

/В*'!с см онтишмння овгаметы йен качетЛм

'Ю1и "о Йв}се*н>м и Фа*кции усшче \йтрлт мв >р)еехМмУ системы Ме/мев

7

Рис.4. Алгоритм решения задач оптимизации водоохранных мероприятий для си-темы цепных водоемов

нш г. 2акоя в перспективе.

Анализ сжстеми водных объектов г. Ханоя показал, что терри -торкя города гущена водоешк и накалаш» пркмвкявшшс для транспортирования в регулирования доздеэнх стоков„В условиях климата субэкваториальной зоны эта водозш, емзевде® эксокую самоочшдао-щуо способность,, могут асстользоваться-для пркека оквщеккмх СЗ . На основании утва; еденных техиико-экономическкх-оснований /ТУО/ развития и корректированного гэишгака города-дс 2010 года, учитывая трудность построения центральных очистных соорупеыяй из-за прародно-хлиматическях условий Ханоя в ХаиЙСМ прн участии автора разработали планжровочнкый проект водоотведення города, сущность которого заключается в ксиольгованки скстек водоемов з качеств® првемияков очшценшх городсякх СВ.

Матакатвческая -юдвль ошгкшз&деш водоохраи СВВ Хавоя составлена пры принятых следующих значениях: нормативная предэльио-до-пусткмая величина ЫЖ5 во внутригородском водоем® с учетом допол* нктельного загрязнения равна 5 иг/л; ШК^ з неочищенных городских СВ равна 100 мг/л. Путем внесения казффкцентов сабестой-мости водоохранных мероприятий в уравнения кагрузкя ЗВ в контрольном отпоре водоема ¡¡о каждой схеме зодэохракы, после ряда преобразований получены функции условио-пряведекных затрат ЩД). По алгоритму„изложенному на рис.4, проводится расчет определения оптимальных управляющих качеством воды кар^метроз я условно-приведенных затрат на водоохрану системы водоемов» Для удобства при расчете на персональных компьютерах составлен пакет модульных вычислительных программ, приведенных в ярилоненкяя диссертации.

В диссертационной работе поставлена задача оптимкзации годо-охр"чы системы 10 водоемов, предложено располокекшгх по проекту ХакИСМ в западных районах г. Ханоя. Обшее количество СВ от stss районов, поступавших а рассматриваемые водоемы составляв? 0»SM^/o. Расход воды, подаваеиой Запад года озером для егрочестке ссстека водоемов к разиазлэнЕя СВ варькр зтся о ОД аг/с до 0,2 м®/о до 0,0^ м3/с„ В пркмере пас--злены всзг 9 вариантов распределены., расхода - ->ди по водоемам, обозначенные через xi,xtt1J

и . Задача оптимизацвн сводится к мшнвмнваодк фуккцвк ус-ловно-приведекных затрат на е- доохран; заданной система во перечисленным варианта" варьирования расхода разбавляющей вода в расходов СВ.

Ак-лиз результатов технико-зкономнческах расчетов показывает.

что первостепенную роль в процессе водоохраны водоема играет очистка СВ. На нее расходуется наибольшую часть приведенных затрат. Величина кратность начального разбавления для всех вариантов достигает 12,7. Это соответствует области, где при совер-.

шенствозанае конструкции канализационных выпусков считается наиболее экономичным из изложенных меролрил ий водоохраны.

Установлено, что для небольших водоемов / л' * 500 тыс.м-' / по экономическому отношению мероприятие искусственного аэрирования наиболее выгодно. В первом водоеме система, где отношение расхода СВ г расходу разбавляющей воды значительно, повышение лачального разбавления сводится в резкому снижению концентрации ЗВ в расчетном'Створе. Для последних водоемов совершенствование конструкции выпусков шляется целее«образным.

Результатам решения поставленной задачи так же показано,что вариант 1Х с водоохранными мероприятиями, приведенными в табл. 5 при подаче раэбавлявдей воды 0,1м3/с является наиболее экономичным. Затраты на выполнение водоохранных мероприятий по этому варианту составляют 10357,3 руб./сут а условно-приведенные затраты - 4654,9 руб./сут.

Таблица 5

1«оохранные мероприятия для системы водоемок западных районог г. Ханоя по варианту з^

Поклуатели

.^с7од"св7м3?с -Степень очистки СВ по БПК5

-Кратность начального разб вления -Степень искусственного аэрирования -¡Затрата яа водоо,. -рану, руб/сут

Водоема

1 | 2 13 ОД 0,1 ¡0,1

0,15

4

ОД 0.12

ОМ "до

12.7

о 0.95

I

Ш8.6 ! 15*7 1170,в|иб1) I ЗР0 "Чш?

■ . I I

1 ¡1 11 о.?о ! V? ! с.ьо I с

Результаты рвшяняя задачи оптимизации водоохраны СБВ злпч ных районов г. Ханоя польоляпт сделать вывод о том, что разработанная ме-тэдикл оптяуизяпдл имеет Оольау?> ггрямвчимость и моя

шшодьзоваться в широком плана для СВЗ Ханоя н другая городов Вьетпаыа. Водоохранные ивро®раятая, определенные по ззряан^у являются обосновавший пря раианиа задач водоотввденая западных районов города Ханоя.

сяшт тот

1. Обоснованы уравнения турбулентной двффуззз для ыатвмлтаче-ского моделирован ял процесса самоочищения всиотэза. В разработанной ыодаяз учтены разбавление /начальноо к ocecei ээ/, яр-зара-цднно ОВ, выракаемо« коаЭДящвнтоы бйохшвчзс.цок» окаоданая К, а вторзчноэ загрязяэнна , характеризуемое доволизтвдъЕоа величавой БПК . Ира атои начальное разбавлена® р&ссватриваатсл над. один ая параметров управдпния саиоочюцакяеа.

2. Исхода яз прпродцо-шпшатпчвсаих оссбшюотзА.Вьешги" особо« значение для математического иодзтарованая саноочшцаная. звуг-трахюрэдсках водоемов а прогнозирования их .санетарцого состаянгл пиеет н&турго-иксперимаитв тыюа исследование но .определении ав-ргмзтров X, s Ц. Созданы рогресснощшэ уравнения определения

К, для внутригородские водоемов я водотоков в уолоэаях Вьетвша. Составлена ор/аитлрово'чная таблица определения величал Ц путем накопления, экспериментальных даш'чх.

3. На основе матрячного анализа технологячесдой слотеиш. разработана математачеокая модель самоочищения цепных ъодозцов, нрз яоыоея которой могут рэтагься ря^ задач прогноза качества вод я водоохранн СЗЗ, характерных в условия Вьетнаыа.

4.. Разработан де ко га о з лвд о кнь: й метод ара закрепления ирсмаду™ тачных переменных для решения задача оптамязацая водоохразш цеп-го« водоемов. Предложена функция услошю-прдведекних затрат, yv.-тнавдях затраты на водоохрану п вкягрша за счет использования С8,в качестве кратврил оитгшиьысетз,

5, Использсааа разработанный мвт^к оатиыкзадш! подоохр&ш цепных лодоомов для роввыш не-ноторуж задач волоохранн водоемов и водоотведвяня городе. Ханоя, Рекомендовано применеих* ио-л-одд для равнинных городов СРВ я других городов в аналогичных условии, Оскоэкиэ положена« дяссяртгида отрадвни а следу«»« работах:

1. Чан la#y Ньуе, Чан Лик лл. Процесс саш' ^чздаигя в некоторых водоема г. Ханоя// 'Jo. научьыг трудоь ¿адойо.аго ьыеаврк*-стрзнтэлс'ого института. Ханой,

2. '1ая 1иеу Ньуе, Чан Дцх Ха. Метод определения загрязнения пс БКК5 для водотоков // Кур. Наука в Техника. Ханой, 1987.

№ Ш 1 - 2. о. 20 - 24

3. -Чан Дик Ха. Иод ель самоочадавдей способности по ЫШд для инутрггородских водоемов Вьетнама. Рукопись депонирована в меж. сб. тр. ЛИСИ , 1991 г.