автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Трансформация азотных соединений в малых водотоках Нечерноземной зоны

- Г* С) п>

: г>

СЛШГ-ПИТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕ! 1ШЙ ТЕХ1ИЧЕС1МЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах р .описи

РОМАНОВСКАЯ Людмила Николаевна

ТРАНСФОРМАЦИЯ АЗОТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ . В МАЛЫХ ВОДОТОКАХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

Специальность 05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология

Автореферат диссертаций на .'соискание ученоП степени' кандидата технических наук •

Санкт-Петербург 1992

■ Работа выполнена на кафедре инженерных мслиэраций, гидрологии и охрани окружающей среда Санкт-Петербургского государственного технического университета. •

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор «I.А.Михалев

• , 1

Официальные оппоненты : доктор технических наук,

профессор М.Я.Федоров •

кандидат технических наук, ' сгаршй научный сотрудник М.В.Печенкин

Ведущая организация : институт "Новгородгипроводхоз"

о И <& » <МСНЛЬ тооо У С

Защита состоится и " ■ 1992 г. в * ° часог

на заседании специализированного .совета К G63.3b.22 в Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195261, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29, ги.црокоряус, ауд. &Р8

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета. .

Автореферат разослан * 0 * • 19о2 г< -

Ученый секретарь специализированного "

совета, кандидат технических Наук,

доцент . • •. Б.А.Д£РГАЧЕВ -' . ■

Т Мч Г

||

л к ту а г; ь ч о с ь тс. с перша рпюткя чояоыьссхоге

общества проблема озгргзиения :1риро;;ммх повсрхнос- 'г< вод стала глобальной, поскольку водоемг !1 водотоки часто используется и качестве приемников зпгрязнснщ'х сбрссш.-'. под, и том числе стоков, поступавших с осупг.емых сельскохозяг'ст денньх угоди!?. Водоприемнике-ш уелиораткыятс систем, как правило, являются различные водотоки, причем не менее и$ из них малке реки.

Б сбросщгх водах мелиоративных систем содержатся в качеств^ загрязняющих веществ соединения, входящие в состав удобрений и лп.--химяквтов, вносимые в почву при сельскохозяйственной эксплуатации земель.Наиболее интенсивно вымотаются из почву сое.динения азота, избыточное содержание которых в водотоках является одним из наиболее опасных видов антропогенного загрязнения природных вод.

Загрязненные стоки, попадая в водотоки, трансформируются в пространстве и во времени. Сложность и многофакторность процессов смешения, переноса и превращения в речных водах загрязняющих вецест», содержащихся в стоках, является причиной того, что до настоящего времени проблема трансформации их практически не решень, в первую очередь это касается азотсодержащихся веществ..

Необходимость прогнозирования санитарного состояния водотоков, испытывающих нагрузку в результате поступления з них загрязненных сбросных вод с осушаемых сельхозугодий, остро поставила на повестку дня вопрос о разработке новых методов расчета трансформации аоот-содеряащих веществ. Все это определило, необходимость проведения . настоящих исследований, которне осуществлялись в ссответстгии с общесоюзными программами 02.02.11 "Планирование и управление качеством вод речных бассейнов" и 0.Ь5.иХ.0б.4Н "Разработка научно-технических принтдипов управления качеством воды водной систем;I р.Невг,-- Невская губа-Восточная часть Финского залива'.'

Ролью работ» является изучение процесса и совсрч'онствойшио метода расчета трансформации. азотсодержащих' веществ в ка«к ж*.: •

после поступлешш в них сброснкх вод с ос^гтаемг:: ссльсхутг0Э"/сте:,ч-ных земель в Нечерноземной зоне России. В соответствии с иамеисичоЯ целью поставлена еле,дующие задачи :

- провести натурные наблюдения за гидрологическим и гидрохимп-

I

члсккм режимам' дрчкакного и поверхностного сто ко и с (.¡-.'лиоряуюпан-' ньл земель в условиях Новгородской ч^б ласти ;

- осуществить ояаги.ч хкииоепкиго состава сброса»--. вод для оценки степ&ии загрязнения и.\:н водстоков-водог.^коиикои ;

- провоста натур; ии исследования по изучение г роцессов трапс-форыаили пззтеудор'яаци.-; загаязня./уг. редмзтв;'

- разработать кет01!ику расчета транс 'ор«о»ш г-.зотнк"' сосгине-ннГ: в вод!»».: потоке для опенки са!штарного соетоячип водспри.еуни-К'Л1 мс основе к!:полисН№Гч наблюдений в .согородско;': области с приа-печенкеи анадокгл«" кеелодоганиГ,, зроьедеюа» ранеи в ¿енинграц-ски.1 области.

'. мучиак но!'»:)!!", реботк :>зкг.ла.;-тся в епбцуицрч : •

- розр;*ботяко л-л'/атичоекг.«- модель, ор-исла^-а« процесс транс-¡орл-ацрк плот!1"< сос «ян.};!!."!, .чолтупа .:•.; с .\-с-лкорировйНкк< яе:и}Г.ь

и г.проб'лроракк.- д на " ьодитэках . аокг страны ;

- на осноепшг. • -года :'Но-лч'-тьсиаог- регрессионного анализа получек;.- кршч.ряольа-. уравнения, ч-аряхторизус! »из зависимость коз.':-•\иг.ио:'.тов коконс.-мратеьноста глотсог-ерспадх вецоств от гидравлических и гидрологически/. паракетров водотока ¡

- сгр^дяочс на «-.¡годики расчет« процесса трансформации азотных соединений в-вода/ Бо.|,отскоБ-родопркея!и«;оэ ^елиоративнкс систем на базе дант* истурп'-ч наблюдения, выполнении1.: в Ленинградской и Новгородской областях.

Нра'спг-'рсу.л.ч гг писать 'работу ■ Ирздлот.онная игтоедка расчета процесса транс -'ормпяи азотеодерлш^их аецеств з• ызлкк .водотоках позволяет при разработке водоохранных ¡мероприятия в.лягш'орвтиакой практике учитывать са!.500Ч5Гцгыгу-) способность водоприем'мкоБ при загрязнении их сброеннти год;;»!, гоступаздв.« с ссуиаеза« садыгоз-угодий, что позволяет объективно оценивать санитарное состояние воцоприкатоз и назначать мероприятия пс его укучЕоник:. '* .

Реализатя реботч. Работа внедрена Государственнк:..' .'гидрологическим институтом; соответствующей документ имеется в диссертации.

Апробация работы; Результаты исследований. по, теме / диссертации доклада гаелксо и обсуждались на I. Х£ -кцучноЯ конференции профессор преподавателей, научных работников и аспирантов ДИ'ЦБИ (март,' 192 на постоянно дейстЕуавртх се ¿лшарах кафедрн "Инженерных мелиорация, гидрологии и охраны окружающей среды*¿¡ПУ в 19ЬС~К'91 годах. .

Публикации. По теме диссертации опубликованы три печатные статьи.

2 .

^бъ.з:.; и структура работ---. /¿1сси{>мся2 содержит ПУ страниц •!а~ пиьопксизго текста, сЛ рисунок, II ^по.тец, список яспояьоовыаюй

ЛИТ1.'{СТурК HS IG4 Н£И»Ч.НОЬРНХ.*:, юЮ« *п 33 .¡триицо., pc.jro

1Ь9 страниц.

и раОоть над г.кес-зфт'-цда:; ш7о\>у онаэчя Со»- jyw no:w;o uttyvjir-ки ifOíicyяьтагия;кэн^грт тохничоских наук .'...''.Г .чов.

(Зд£р.лш.2 рлбо'Гц

Во пведении показана актуальность проблеем, сформулирован;.' цел;: и приведенн общие сведения о результатах вгаолнеинкх исследования.

В первой гласе дается обзер литератур»« источников, связрии:---с пробле.'-юй охраны под рек - водоприемников 'осушительных систем загрязнения дренажным И поверхностям« стокам с мелиорированных -мель, а также анализ современного состояния моделирования процессов самоочищения природных вод.

Анализ показал, что химический состав сбросных вод зависит в основном от типа почв, времени года, сельскохозяйственного использования земль, количества и вида вносижх удобрений, конструкции осушительной сети и агротехнических мероприятий.

Отмечается,что в настоящее время наиболее подробно изучен гидрологический режим речнгос вод и дренажного стока с мелиорированных объектов, расположенных в бассейнах рек, Еесьмз слабо освещен гидро. химический режим сбросных и речных вод.

Совместные наблюдения за химическим составом и водным режимом сбросных и речнь'х-вод проводились, как правило, эпизодически. На ее-годнящний день имеется незначительное количество данных наблюдений за режимами поверхностного стока с мелиорируемых угодиЯ.

Как показал анализ, за последние годы з нааей стране и за pyöci-жон разработано большое количество методов расчета процессов ра'бау-ления, трансформации загрязняющих веществ в водоток»;, базирующихся ча современных доститениях в проблемах даМузии принесен (Гиргидов А.,-., Келезняков Г.В., Каряушев A.B., Монин A.C., Плаль .'¿J*. и ¡>р.5 и биохимических превращений веществ в поверхностно водах СВавилин li.A.-, Вельнер Х.А., Доббинс В., Еременко Ii.8., Лебедева S.A., о Кгtnop ;¡., Родзиллер И.Д. и др.).

В основе подавляющего бояьБинства этих методов процесс.' wru-j-ния концентрами веществ в природных водах принято опись'вь-ть системой диф^ренциальньге уравнений,. основанных на iокопах солрпиенЕл массы, а тагасе' перекоса и превращения веществ. Однако, успех вршгси^гггт

о

реализации иоде лей зависит от точности определения опнтннх параметров, входящих в деУ.усремдеальш.'с! уравнения, к которга относятся и многочисленнее коо^-дцпенть', учитывающие,- взяипп-ги превращения веществ при и< биохимической трансформации.

Существует два подхода ь определении эти.-: коэ-йицпзнтов. Первый закачается и определении их в условиях лабораторного мо.иояировашя, однако, он но дает надстлш результатов, сак как не шго? охватить всиго шогооо'рпзия условия и .¡'а кто pon, рлияги'Щи.-: на npouecci: са.уоочи-щения г. нриро'уик условия:-'. Бторой подход, которому отдал предпочтение иьч'ор дшшо:« уяботк,основан на nnpc-делснии коэффициентов hokokcoj tííTaj»wc«it, гогсегрнды1,) учиггга.: ;:i:- процесс» трансформации загрязняющих tr'(ости, шпоорочстеошю в нтгурк'"-: условиях.

основная задача этзго urrow сводится к правильному учету f-ак-торсч, су v:'- увечно.-. !:.чия.!и:;> на величину коэффициентов,

нсксисорзагивиости, '■< которгу отшсяюя гидравлические и гидрологические па[;.';:.:с'Г!»' воцотокг. и г.'<-г.::;'..:\чтурп году.

Ijo второй Г'ла&г) цриводятся результат!-- санхроинух натурных г.онип за гидрологически:.' и гидро.чишисским р^кимами сброены, и ¡.сшг иод и их анализ до елторг. полного псрсыосиванкя.

Натурщ-'о исследования провожались на характерна: для Новгородской области'учссткпх осуления "Учхоз" и "Гдтицы", располохеннь-х" б бассейнах рек Бсрякн и iterböi'. В исследованиях привлекались сведения о сельскохозяйственно:.: использовании зекзль, количестве и виде , вноси:;:« удобрений, сроках их внесения, характере почво-грунтоэ, kokctj ции осушительной сети и агротехнических ь^ролриятиях.

В процессе исследований в летние и зи:.;ний сезоны дренахный cto¡ практически отсутствовал. Шверхностнмй сток с осусаемкх угодий кас.'-лчципся в относительно короткие промежутки времени в период снегота; ния.

В Формировании химического состава дренажного и погерхн.осткого стоков среди различи;:::- оакторов существеннуа роль игравт' сезон гола дахоничоскиГ состав осугаасмнх почвегрунгов и сельскохозяйственное и пользование территории.

Диализ донннх наблюдений за дренащам стоком показал,, что наиб лее активно из почво-грунтов Еушшаетса езот в амзюниПкоР, и нитра! ;*ор;:гх. Максимум концентраций азотных соединений в дренач:но:-; стоке, приходятся на период весенних и осенних паводков, киниыуы - на вегс ццонкда период. Причем, максимальное содер-хание ионов аммония в дре 4

нвнных водах, отводидах с пастбища в течение весеннего периода, пре-втаали П® хозяйственно-литьевого и культурно-бутового значения в 2 раза, а с лапнк - в 2-IU раз. Наибольшие веяичшаг взноса нитратов дренажным стоком" в те se. периода года е., лугэпастбищного севооборота были ниже'нории,'.а-на пропаанмс севооборотах- эмир и 2-Ю раз.

.' Для поверхностного стока исследованных объед - з характерно на-■ личиё больаого' количества азота в шшздийюй и и ннтритных формах такие .весной иосеньв, причем максимальные' величины их выноса превы-. шают'ЩК в 2 4- 4 и 4 i 34 раза соответственно. « ..

. .'.-';■ Обработка трехлетних наблюдений в бассейне р.Веряжи при наличии стока с осушаемых территорий показала, что сбросные.вода мелиоративных систем оказывают непосредственное влияние на гидрохимически режим рек-водоприеыников. Концентрации азотных соединений в воде :-.■:•• . дотоха после сброса в них стоков с осушаемых участков увеличиваются в среднем для аммония в Z раза, нитратов в 3 раза, нитритов в 5 раз.

. В третьей рлаве содержатся теоретические разработки по мо.цели-• рованию процесса трансформации■загрязняющих веществ в водотоках-водоприемниках осушительных систем на примере азотных соединений; - рассматривается методика проведения натурных наблюдений, приводятся основные результаты полевых исследований и их анализ на участке реки . ниже створа полного перемешивания.

'..Исходя из допущений о том, что для малых рек за-створом полного перемешивания концентрация веществ по сечению водотока постоянна и ее изменения происходят только по длине, а' биохимические реакгли трансформации последовательные, первого порядка, то процесс переноса и трансформации азотсодержащих веществ можно представить.в виде сле-,дующей системы дифференциальных уравнений, записанной в общем виде :

¿U/cLt + KLM = 0 , . ¿ =»1,2,3,4 (I) •

где M. - концентрации соответственно органического, аммонийного, нитратного и китритного азота ниже створа полного перемешивания ;

Iii - соответствующие им коэффициенты неконсервативности; L - индекс, обозначающий вид азотного Соединения ; ■' -Ь - время.

Решением уравнений (I) является система зависимостей :

,vi = t/ia expi-tcii)} К2)

•где . - концентрации соответствующих азотных соединений з-створе

полного перемешивания. :..

С учетом преобразований .

. ' ' . . ■ '.'■'■.■■■• .■•■■■'. . 5

К.1 с _ у . - г н - Л1С. н . . . " ;з)

система 12) принимает вид : .

Л',= к'и е*р Са > (4>

где ЛЛц - число неконсервативности, отраха«.-щсе скорость процесса трансформации азотных соединенш"; в безразмерном виде ; я: - длина участка, на котором происходит трансформация аэо-гсодержащих веществ;

И - средняя глубина.потока.в пределах рассматриваемого, участка длиной х ; Т - средняя скорость течения воды в пределах участка.

Величину коэффициента неконсервативности-общего азота, служащего в качество гласного показателя направленности процесса самоочищения водотока от азотних-соединения, определяем на основе,закона сохранения аещретва (общего аэота): " ' '' ..

V - I<■ 1 + Кг. Ал О, Д Л/д 1- ¿¡¿Л . . ' Ц,)

Ко - - -—-:--,

"с . ■

где Ыс - концентрация общего азота-назс створа полного перепели— вания; Ко - коэЗ&пшент неконсерватиэности общего азота.

На основе ьнаяиза рота основных ¿актеров, влиязцих на процесс -. саноочищения- природных вод, было получено урзвнзнис связи,-характер;-:-зуйщее трансформации азотных соединении в водотоке : " ' '

f У, а,*, Л -V -(6) •;';•'■

где д - ускорение силк тякести ; кинештическиЛ коэффициент вязкости; в1 -гаркна водотока; . /I - коэффициент 'гидравлического '• трения; Т - температура воды в водотоке.. ;. ■ '■ .;-,.•:-; '-'Ч.

С использованием. кетодов теории разиерностеЯ из: зависимости--* (б) било получено- следующее к-рнтэриалькое'-уравнение : . . : V . .

1% б/>/, ,16//, (?) -г

. гдо Гг = ' - число йрудс ;•'* •/. -..число Рсйноладса

- относительная температура еодц: в" водотоке', - Т '"■■те.жо-ратура воды в моиент отбора пробы; -'-"никний' предел, оптимума

температур, в котором интенсивно. развиваитег ■ ¡вдтрнйизфусщие 'И'деня-■ тр&^ичирущио бактерии. При больших, числах Рейнояьдса сопротивление движения водь: определяется только высотой и форм?, элементов серохо-ватости, что учитывается коэффициентом гидравлического трения, тогде как вязки:.;, сопротивлением, зависящим от : , ыо.кно пренебречь и ' в силу чеРо число Рейнольдов можно не учитыватЬ.Отнйвекие входе» в беэразкзрнь'й ..штока 1Чн ■ \ видимо. поэтому сакостоятельног

его влияния на процесс трансформации обнаружено не било.

В результате для характеристики процесса трансформации азотных соединений в водотоке получено критериальное, уравнение б виде :

• Система уравнений (4) принимается за основу г оцееса трансформации аэотнкх соединений в малых водогокох. Система решается с использованием материалов ти.дрохиетческих и гидрологических наблюдений, на

, основании которых. определяется численные значения коэффициентов неконсервативности, а с помощью методов линейного множественного регрессионного анализа подбираются вид и параметры критериальных уравнений 'типа (8Ь ■ *

• Натурные наблюдения проводились на маЛых реках (Веряпса и Пить; . Новгородской области, причем для этого выбирались! исследуемые учас:-ки после створа полного перемешивания с таким расчетом, чтобы по их длине отсутствовали сбросы сточных ео.ц и не было никаких притоков. Участок исследований на р.Берете охватывает отрезок протяженностью

3 км, а'на р.Питьба - 1,5 кы. Створы, в которых производились измерения, выбирались на расстоянии 0,5 ... 1,0 кы друг от друга так, -чтобы скорость течения между створами была приблизительно постоянной. Наблюдения в створах проводились систематически в течение 3-х лет в весенний, летний и осенний'периоды. Одновременно с отбором проб для. химических анализов проводились гидрометрические измерения, определялось время прохождения волны загрязнения, от одного створа к другому, визуально оценивалась шероховатость русла/ измерялась температура

воды.

Результаты натурных исследований показывают, что значительное влияние на процесс трансформации азотных соединений'в первую очередь оказывает' температура воды в водотоке, а затем скорость течения воды, коэффициент гидравлического трения, сирина и глубина потока.

Приведена оценка погрешностей прямцх и косвенных натурных измерений и результатов .химических анализов при определении концентраций азотных соединений. Относительнее погрепноетн этих изгзреннП нат в пределах до 10/5.

В четвертой глазе приводятся результаты поиска вида критериальных уравнений типа (8) для каждого из азотсодержащих веи;еета с-учетом данных натурных наблюдений за гидрохимический- и гидрологическим режимами-малых рек в Новгородской (р.Веркка) и Ленинградской (р.Охта) областях на основе методов линейного множественного регрессионного анализа . Предложена методика расчета процесса тра.чс-

формации азотных соединений", в водоприемниках осуздгаельных сиогсм; 1 послс поступления в них дренаятого и.яоверхиостного стоков. Все ; .: расчеты проведены -с помощью составленной .'авторов программы для ЭБЦ; ; на языке "Паскаль". Для описания множественной регрессии в качестве сглаживающих функций использовались:етепеккая и полином квадратичной формы. Полином квадратичной, фэрш-'по :.мнимуму.остаточной. дийперсии принят в качестве оптимальной .чависиуости. • .

}ля статического оценивания значимости -параметров :цЫ&яя "При^Л." менялся критерий Стьде.кта, а проверка адекватности уравнения." регрессии в целом осуществлялось по критерии Фишера". Взаимосвязь молсчу результата»^ ис-гурнкх исследований, для,каждого вица азотсо- с-дер:м1;и:с ве'ществ описывается след^щиг.-л вида'.« .уравнений ; ; ; ..

-сл * г ""."'.'.

„ ; ; ^ V '

У* а. = С, / - ¿,8 Гг +С. / X' . ' (5) . '

А'кч -Ю4- -рл ' РЛОРь -ЩдГ-г Т : . ;

,Гка чсч=-с,ъ-о,г.А

Сопоставление расчетнюс ..аелиздн кеконсервативностиг вьтислен- ' пых по формулам (9), .с их значениями, полученнь»я1 на основе.■] натурных неблюрлний Дна рис.ХД.ониуобоэяоченк лнакоц ; А,-),' для -Ыъ уровня значимости, показало их совпадение-с точность» до !</;».'

Основные параметра,; огшсьзая^. пррцес.с трансфЬрмбцйк вэо'тккх -соединений,"изменялись в следувщкх-пределах Д•':

РЧ = 0,М1Г4 4-1,6 ; : А^" = и,05Ч ¡Г.,и . €Г - .1,0 6,0.:

Анализ зависимостей для чисел ¿'«с*. , » , '

показал! что с увеличением относительной температурь: водь:,числа -Фруда и укенькекиев произведения коэ^яцкента гидравлического■ трения ка отношение ря!ринн Яэтока к его глубине пара.-атрь; .чаконсер-Бативкостн органического и аммонийногоазотов' возрастает;,'. Удлинит ритов и нитратов убъшеал. -V,' ■ ''■/'■У; 'У- / '. ■ ■''•'■" - ;

Число ' А*» возрастаем о»; о^и^иро'лб^-.аначвний. (яри 'Т^'&Ф?. до положительных с иайсицукои яри-;;-;'..' Т\»-:|29С«>Йри.' Т > ,12°С''.

уменьшается. С увеличением числа Фруда и параметра Л процессы трансформации общего азота:замедляются.

Характер изменения чисел неконсерзативности общего азота в забисимости. от основннх параметров водотока I , , С ), ' влхгаскцйх'на.'Процесс трансформации азотних соединений, показан на р:*с.1, 2. Расчетное кривые для , строились с учетом того, что , два'параметра изменялись е наблюдавшихся пределах, а третий оставался постояннкм.. й качестве пэстойннкх- параметров были выбраны величины .-- ( Ръ * 1*10"^ или » 0,1 ) наиболее характер-

^ьгй ^длй- рвссмотренййгх воцотоков.

О^-^'ашёквдДЭ) №ки "проверены по независимым экспериментальным дайКма (на рисч!^ они обозначены знаком;* получением на р.Нить-бе р Новгородской области. Сравнение показало, что разброс для 9Ц5 ¡¡¿зависших величин .относительно их расчет«« значений находится э пределах ¿1С.+'£0.5. Остальше независима экспериментальных значений,' превышающие рассмотренный .диапазон омибок, нами расценены как промахи., Проведенное сопоставление свидетельствует о том, что критериальные уравнения (9) вполне удовлетворительно списывают трачс-' ,.;£оривцив' азотных соединений.

Предлагаем» методику оценки качества воды с учетом трансформация азоттле соединений рекомендуется использовать для водотоков--Еодоприешиков, расположенных в Нечерноземной зоне СНГ, со следую-циуи характеристиками : - Рь = 0,1*10"^ * 1,6 ; Д^ =0,05 т А £¡,0 ; '» 0,0 ♦ 6,0.

оценки процесса трансформации азотсодержащих веществ необходим слбду-хт-цие йсхгдкь'е данике: концентрации азотных "соеци-. нзний, .*яксир^1»В/Пр^18падёнйи.;»<агистр8Льного канала осу-пительной систекк л--водоп|^м^^.;^хода'«!бросннх вод скорость течения, . .глубина,', шфнна^киеро^маФость русла, расстояние .ыёаду соседними '-.■^сТЕОрокй;в^с"ка-с5роон№с^йод-.'в, водоток, температура воды. ■. :;'";Дяя оЛрецелёнй^концентраций ¡азотных соединений' э заданном - -<?те"оре ^ ведо'прийм^-тс^етрм^с'хв.мн" поступления сбросных вод и . /*онеднтрвотй..в; ни* ;сое.^ёиий азота необходимо выполнить следующие операции: -'.. ' .. ■' " '.;■'.. '

I. Рассчитывается ствсрполногоперемй'ливания и концентрации в,нем азотнкх соединения по одной из.известных методик при условии, что выпуск сбросных еод в водоток.стационарной и сосредоточенный.

, " 2, Разбивается водоток-водоприемник нике створа полного пере-мезивания на участки с приблизительно постоянными гидравлическими и гидрологическими.характеристиками, В пределах каждого участка '•': -'■'■■''. ■• " • - ■ 9

Рис. I• Изменение чисел неконсервативности общего

азота в зависимости от температуры вода (^ )• для разных чисел Фруда ( Ръ ) при фиксированном значении Л= ОД .

определяются средние скорости течения, средние глубина и ширина русла, коэффициент шероховатости. Длина участков не должна превышать ; о км. '. ■ ■ ;

3. Определяются критерии подобия (число Оруда, безразмерные • кошлексы X и С ) и по зависимости (9) числа неконсерзатив- -ности I ) для каждого участка.

4. Репая для каждого участка систему (4) , последовательно приближаемся к заданному створу. Для следующих участков в качества начальных принимаются концентрации азотных соединений в конце предыдущих участков. ...

5. При поступлении сбросных вод на каком-либо участке расчет . по водотоку прерывают, определяют местоположение створа полного пе-. ремзшивакия и концентрации в нем азотных соединений. Б качестве фоновых принимаются концентрации в конце последнего участка перед створом выпуска сбросных вод. Полученные значения принимают в качестве исходных и продолжают расчеты в установленном ра^ее"порядке. ,

В случае отсутствия данных гидрологических и гидрохимических наблюдений за сбросными водами с проектируемых или. существующих мелис ратйвных объектов и таких же данных наблюдений за речным стоком их' получают по мелиоративным объектам-аналогам и рекам-аналогам, по которым имеется необходимая гидрологическая и гидрохимическая инфорыа-' ПИЯ. ' '

Выполненные исследования позволяют сформулировать следующие выводы : . ..'.-.' : - . " ; . •

1. Интенсивность процессов трансформации.азотных соединений определяется в первую очередь температурой воды, а'затем скоростью ' течения, шероховатостью русла, шириной и.глубиной потока.

2. .С увеличением скорости течения, шероховатости русла, глубины потока и уменьшением температуры воды в малых водотоках процессы . ; трансформации общего азота замедляются. С увеличением температуры до 12°С процесс трансформации активизируется, достигая максимума. При Т > 12°С интенсивность самоочищения замедляется за счет преобладания процессов продукции азотных соединений над их деструкцией.

3.. С увеличением температуры вода, скорости течения и уменьшением сероховатости русла и глубины потока интенсивность процессов трансформации органического и аммонийного азотов возрастает, а для нитратов и нитритов убывает. . •

4. В результате анализа явлений с'позиций Методов теории подобия и размерностей найдена.математическая модель, описызающая 12 • .'•••.'■■. С'/"к^.

яэгск-.кж; кор [■[му.еитов' шконсервативности, <арактеризу«цих процесс трена! ор:.иши ¿эоттч соединений в шль-х водотоках от гидрологически.: и гидравлических параметров потока ; к ним относятся : число ¿рупа, относительная температура води и произведение коэффициента гадраьяи чи с ко го трения на отношение пирит; водотока к его глубине.

0. !>с[.йкзтр{> кодеш опроделс-нг по {.•дториалам натурных исследований. на млгх водотока/ б :,сьгородской и ленинградской областях, ■-л о позволило предложить для оценки процессов превращения азотсо-

г;'; т.-с; в крите риальыь-е уравнения (У).

6. .¡'.ихуд-:чя санитарная обстановка в во г,о ¡юдоприомников осувк-систем складь'Воется ввсно.": (расчетн:-:л период),когда в сброс-

Нмл ьощь'-: сод^иится .■'■акси' у г азотых соединений, а из-за низких температур вод;! скорости транс.'ор."ации :.:алч. Аналогичная обстановка :.о-:зт возникнуть б л^ти.-о.о •уу'.онъ (поверочнкй период) при небольших расходах воду и Т> 12°С, когда сэ^оочицаядая способность =одь: такке /[/скьзается.

7, ;!редло'::енз :.:етод;п:а рсс:гта тр-чнеформации азотнкх соединений Е водотоках, лозволя-.г.ая определить концентрации аэотсодерка-■дях. веществ в заданном створо с учетом поступления сбросных вод по длине водотока.

3 далькеРзих исслодопаниях необходимо продолжить изучение процессов трансформации не только азота, но и других биогонш-гх элементов в нирэкои диапазоне изменения гидравлических и гидрологических параметров водотоков.

но те:.;з диссертации опубликовать следующие работы :

1. Лпхалев 1'вснов ьЛ!., Го:.:аиовск«л Л.П. Влияние сброст-х вод осугигельнгх систем на качество вод;! рек.- Ь сб.: Охрана окру-

¡це-'. среда- от эагрязнегая про;.:;пленным вкбросаки ЦЫ1.- Л.: :.ГШ ЦЬа, 1990,- с.5о-61.

2. Романовская Анализ выноса аэотккх соединений дренажным стоком // Ленинград.гос.тех-киГ: ун-т.- Д., 1991.- 6 с. - Деп.в ЦЬЛ'И .'лнводхоза СССР 23.07.91, ;.'> 735.

3. Романовская Л.Л. Особенности взноса азотных соединений дре-на-чнг.; стоком.// Ленингр.гос.тех-кий ун-т.- 31., 1991.- б с.-Деп. в

:.!инводхоза СХР 15.10.31, .'* 739.