Термины и определения. Прогнозирование и оценка загрязнения водотоков

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДОТОКОВ

АВАРИЙНО–ОПАСНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Методические указания для выполнения лабораторной работы

по дисциплине «Защита окружающей среды в чрезвычайных ситуациях»

Омск – 20067

Составитель Аистов Игорь Петрович, канд. техн. наук, доцент

Методические указания содержат исходные данные и пример выполнения лабораторной работы по дисциплине «Защита окружающей среды в чрезвычайных ситуациях».

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского технического университета

Редактор Т.А. Жирнова

ИД № 060309 от «12» октября 2001 г.

Сводный темплан 2007 г.

Подписано к печати …….2007. Формат 60х84 1/₁₆. Бумага офсетная.

Отпечатано на дупликаторе. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0.

Тираж 100. Заказ ….

________________________________________________________________

Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск, пр. Мира, 11. Тел.: 23-02-12

Типография ОмГТУ

Термины и определения

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйс­тве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти загрязнение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).

Батиметрическая карта – географическая карта, на которой пространственное распределение глубин подводного рельефа водного объекта изображается с помощью изобат (линий равных глубин), обычно дополняемых отметками глубин.

Бьеф – участок водотока выше или ниже подпорного сооружения (плотины или шлюза).

Водный объект – форма сосредоточения воды на поверхности су­ши (река, озеро, болото, ледник и др.), для изучения режима кото­рых применяются гидрологические методы измерения и анализа.

Водоем – бессточный или с замедленным стоком вод водный объект. К основным видам водоемов согласно классификации по ГОСТ 17.1.02-77 отнесены водохранилища, озера, пруды.

Водозабор – забор воды из водного объекта для удовлетворения народнохозяйственных нужд.

Водоисточники – водные объекты, включающие в себя водотоки и водоемы, используемые для водопотребления.

Водоток – водный объект, характеризующийся движением воды в направлении уклона в углублении земной поверхности. К основным видам водотоков согласно классификации по ГОСТ 17.1.02-77 отнесе­ны реки, рукава, каналы.

Гидравлические характеристики водного потока – геометричес­кие размеры и основные кинематические и динамические величины, характеризующие условия течения: ширина, глубина, площадь попе­речного сечения, смоченный периметр, гидравлический радиус, рас­ход воды, скорость течения, шероховатость русла и т.д.

Гидрологические характеристики водного объекта – количест­венные оценки элементов гидрологического режима и морфологических особенностей речных бассейнов (характерные расходы и уровни воды, направление и скорость поверхностных и глубинных течений, данные об уклонах, химическом составе вод. ледовых явлениях и т.д.).

Гидрологический режим – закономерные изменения состояния водного объекта, его гидрологических характеристик. Проявляется в виде многолетних сезонных и. суточных колебаний уровня и расхода воды, ее температуры, состава и концентрации растворенных ве­ществ, ледовых явлений, и т.п. Характеристика гидрологического режима водного объекта помещается в лоциях, справочниках и т.д.

Консервативное вещество – вещество, не претерпевающее изме­нений в воде за счет химических и гидробиологических процессов. Уменьшение концентрации консервативных веществ происходят в ре­зультате разбавления.

Коэффициент скорости самоочищения – показатель, характеризу­ющий время, необходимое для уменьшения концентрации вещества до определенного уровня за счет химических, гидробиологических и других подобных процессов, происходящих в водных объектах.

Коэффициент продольной дисперсии – величина, численно харак­теризующая продольное распространение примесей в водотоке, обус­ловленное неравномерностью распределения осредненных скоростей.

Коэффициент Шези – один из важнейших параметров водото­ка, учитывающий влияние на скорость течения воды шероховатости берегов и дна, формы и размеров русла. Для определения коэффици­ента Шези используются различные эмпирические формулы, каждая из которых имеет свою сферу применения.

Коэффициент шероховатости русла (n _ш) – величина, численно характеризующая сопротивление, оказываемое руслом протекающему в нем потоку.

Коэффициент шероховатости льда (n _л) – величина, численно ха­рактеризующая сопротивление, оказываемое потоку нижней поверх­ностью льда.

Ледостав – период, в течение которого наблюдается неподвиж­ный ледяной покров на водном объекте.

Лоция – описание водного объекта, составленное с целью оха­рактеризовать условия плавания в пределах рассматриваемого района с учетом особенностей берегов и дна, метеорологических и гидрологических условий, определяющих безопасность. Сведения, содержащиеся в лоции, дополняют и поясняют навигационные карты.

Морфометрические характеристики водных объектов – количест­венные характеристики размеров и форм рельефа долин и русел рек, русловых образований, чаш озер и др. (ширина, глубина, радиус кривизны, извилистость русла реки и т.п.).

Неконсервативное вещество – вещество, концентрация которого в воде уменьшается как за счет разбавления, так и за счет химических и гидробиологических процессов.

Опасное химическое вещество – химическое вещество, прямое или опосредованное воздействие которого на человека может вызы­вать острые и хронические заболевания людей или их гибель.

Предельно-допустимая концентрация химического вещества в воде водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования ( ПДК_В ) – концентрация вещества, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений.

Створ – условное поперечное или продольное сечение водотока или водоема (поперек или вдоль перемещения водных масс), в кото­ром производится комплекс работ для получения гидрологических, гидрохимических и других данных о водном объекте.

Общие положения

В лабораторной работе рассмотрена методика прогнозной оценки загрязнения открытых водоисточников АХОВ в чрезвычайных ситуациях (ЧС) [1], с целью оперативной оценки масштабов загрязнения открытых водоисточников для водотоков.

Под аварийным сбросом загрязняющих веществ в водный объект понимается крупномасштабное поступление в него АХОВ в результате разрушения блокировок очистных соо­ружений на промышленных объектах, разрывов нефте- и продуктовроводов, транспортных аварий и стихийных бедствий.

В расчет принимаются только те аварийные сбросы, которые могут привести к высокому (> 10∙ПДК_В) и экстремально высокому (>100∙ПДК_В) загрязнению водных объектов, в результате чего в створе водопользования рассчитанная по прогнозу или зафиксирован­ная при непосредственном наблюдении концентрация хотя бы по одному из загрязняющих веществ может исключить или ограничить возмож­ность их водопользования.

Данная методика позволяет производить расчеты основных характеристик зон аварийного загрязнения водных объектов, к кото­рым относятся:

– время, через которое центр зоны загрязнения достигнет задан­ного створа водного объекта (t _max, час):

– максимальное значение концентрации загрязняющего вещества в заданном створе (c _max, мг/л);

– продолжительность прохождения высоких и экстремально высоких концентраций загрязняющего вещества (c _вз, мг/л) через заданный створ (Δ t _з , час).

Расчет указанных параметров производится на основе следующих исходных данных:

а) морфометрических и гидравлических характеристик расчетных участков водных объектов, в том числе для водотоков:

– заданной длины расчетного участка (L, км);

– средней ширины (В, м) и средней глубины (Н, м) расчетного участка;

– коэффициентов шероховатости (n _ш и n _л) расчетного участка;

– заданного расхода (Q, м³/с) или средней скорости течения воды (V, м/с) на расчетном участке;

б) параметров, характеризующих аварийный сброс опасного хи­мического вещества в водный объект:

– вида, коэффициента скорости самоочищения (К, l/сут) и плот­ности (ρ, кг/м³) загрязняющего вещества;

– объема аварийного сброса загрязняющего вещества (W, м³);

– концентрации загрязняющего вещества (c _в, мг/л) в аварийном сбросе;

– продолжительности аварийного сброса (t ₀, час);

в) требований к качеству воды водного объекта в пунктах водопользования.

Для АХОВ, темпера­тура кипения которых выше 0 °С, в основе расчетных соотношений в водном объекте используются главным образом теоретические положе­ния и экспериментальные данные о разбавлении и самоочищении загрязняющего вещества; а для АХОВ, температура кипения которых ниже 0 °С, дополнительно учитывается их испарение в момент разгермети­зации емкости и в начальный период смешения с водой. При этом необходимо иметь ввиду, что над поверхностью водного объекта может образовываться облако зараженного воздуха.

В целях обеспечения оперативного прогнозирования обста­новки и оповещения предприятий, организаций и населения о сложив­шейся чрезвычайной ситуации в штабе ГОЧС субъекта РФ или административно-территориальной единицы заблаговременно готовятся следующие документы:

а) крупномасштабная карта или карта-схема речной сети и во­доемов (для судоходной части рек желательно иметь лоции, для во­доемов – батиметрические карты с ориентацией по сторонам света);

б) перечень и точное место расположения на картах: створов водпостов; створов проведения гидрохимического наблюдения; ство­ров, где водопотребление или водопользование зависит от качества воды; створов, где наиболее вероятно высокое аварийное поступле­ние в водный объект загрязняющих веществ;

в) данные, характеризующие гидрологический режим и морфометрическую информацию о водных объектах, в том числе для водотоков, на которых ведутся гидрологические наблюде­ния: статистические зависимости значений расходов воды: Q (H _у); максимальное и среднее по ширине реки значения скоростей тече­ния: V (H _у) и V _ср (H _у); средняя глубина: Н (Н _у); площадь попе­речного сечения Ω (Н _у) и значение коэффициентов Шези С (Н _у).

Кроме того для каждого календарного месяца желательно иметь све­дения об экстремальных значениях скорости течения воды и глубины речного потока между пунктами гидрологических наблюдений, где возможно перемещение высоки загрязненных масс воды.

Для прогноза обстановки по факту аварийного сброса в водные объекты опасных химических веществ необходим предваритель­ный сбор следующей информации: время начала и окончания аварийного сброса; общий объем или расход сброшенных (сбрасываемых) в водный объект опасных химических веществ; основные гидрологические и метеорологические характеристики на период прогноза обстановки; средняя глубина водоема по направлению возможного распростра­нения высокозагрязненных масс воды и на выделяемых для расчета его участках.

Дата добавления: 2015-12-08