WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаЕкологія, Природокористування → Прогнозування якості природних вод. Відбір проб води - Реферат

Прогнозування якості природних вод. Відбір проб води - Реферат


Реферат на тему:
Прогнозування якості природних вод. Відбір проб води
План
1. Прогнозування стану поверхневих вод
2. Відбір проб води.
3. Вимоги до реєстрації, зберігання і транспортування проб води. Техніка безпеки при відборі проб.
1. Прогноз стану поверхневих вод базується на математичному моделюванні процесів формування якості води з обліком існуючих і планованих зовнішніх впливів на водний об'єкт. Моделі якості води можуть бути різної складності. Чим складніші моделюємі процеси, тим більша кількість параметрів включається у модель. У цілому стан водного середовища S можна описати залежністю типу:
S=f(P, L, S0, G, B, M),
де Р - гідрологічні фактори; L - аллохтонні й автохтонні надходження речовин; S0 - початковий стан водного середовища; G - геометрія водного об'єкта; B - біохімічні і хімічні реакції, що відбуваються у водному об'єкті; М - кліматичні і гідрометеорологічні умови.
Для оперативного прогнозу звичайно використовують динамічні моделі, що дозволяють враховувати мінливість стану водного об'єкта в часі. При середньостроковому і довгостроковому прогнозуванні використовуються статистичні й аналітичні моделі. Статистичні моделі засновані на аналізі і статистичній обробці експериментальних даних, отриманих безпосередньо на досліджуваному водному об'єкті. Аналітичні моделі дозволяють виконати прогноз якості води, використовуючи теоретичні уявлення про природу й основні закономірності моделюючих процесів. Цей клас моделей відрізняється більшою, у порівнянні зі статистичними моделями, універсальністю й одержав широке поширення в прогнозних розрахунках.
За рівнем складності моделі якості води поділяють на 4 основні групи:
o балансові моделі, в основі яких лежить баланс між надходженням, обсягом і зміною в результаті внутріводоймових процесів маси речовини у водному об'єкті;
o однокомпонентні моделі, що описують трансформацію окремих речовин у водному середовищі;
o двохкомпонентні моделі, що описують взаємозалежну трансформацію БВК і розчиненого кисню в природних поверхневих водах;
o багатокомпонентні моделі, що описують взаємозалежну трансформацію речовин у водній масі.
Балансові моделі використовують при прогнозуванні якості води у водоймах. В основі цього класу моделей лежить оцінка водного балансу і балансу речовин у водоймі. Прибуткова частина балансу визначається надходженням водних мас і речовин з водозбору, видаткова - стоками з водойми, випаром, обміном з донними відкладеннями. Внутріводоймові процеси описуються, як правило, у термінах "чорної шухляди" (як різниця між прибутковою і видатковою частиною) чи приблизно оцінюються на основі балансу мас. Балансові оцінки базуються на систематичних вимірах на водозбірній території й у самій водоймі.
При довгостроковому прогнозуванні якості води у водоймах використовують балансові моделі, що дозволяють розрахувати значення середніх концентрацій речовин у залежності від величини антропогенного навантаження на водойму. У рамках цих моделей середня концентрація речовини у водоймі, що склалася під впливом постійного антропогенного навантаження, визначається за наступними розрахунковими залежностями:
- для речовин у непротічних водоймах:
Сср=Qст Сст Т/ W
- для проточних водойм:
Сср=Спр - (Спр - С0) exp(-(Qвит/W + k) Тум,
Де Спр=Qст Сст / Qст + kW; Qст - сумарна витрата стічних вод, що надходять у водойму, м3/год; Сст - середньозважена концентрація речовини в стічних водах, г/м3; W - обсяг водойми, м3; Т - тривалість прогнозу, рік; к - величина коефіцієнта неконсервативності речовини, 1/рік; С0 - первісна концентрація речовини, г/м3; Qвит - витрата води, що випливає з водойми, м3/ год; Тум - умовний час водообміну, рік.
Однокомпонентні моделі якості води використовуються в прогнозних розрахунках вмісту неконсервативних речовин у водоймах і водотоках. З їхньою допомогою описуються процеси біохімічної трансформації речовин. Залежність швидкості біохімічної трансформації речовин від гідродинамічних характеристик потоку і зовнішніх умов враховується за допомогою коефіцієнта неконсервативності.
Двухкомпонентні моделі якості води одержали широке поширення при прогнозних розрахунках вмісту органічних речовин, оцінюваного величиною БВК, і розчиненого кисню у воді водойм і водотоків. Вміст кисню в поверхневих водах визначається співвідношенням його надходження, головним чином, у процесі атмосферної реаерації і споживанням його в основному на процеси біохімічного окислювання органічних речовин.
Атмосферна реаерація являє собою процес надходження кисню з атмосфери у воду через вільну поверхню потоку. Надходження кисню у водний об'єкт обмежується його розчинністю у воді. Кількісною характеристикою розчинності кисню є величина концентрації насичення, тобто концентрації розчиненого кисню у воді, при якій кисень знаходиться в стані рівноваги. Величина концентрації насичення залежить від температури води і визначається за таблицями чи розраховується по емпіричній формулі:
Сs = 14,62 - 0,4042o Т+ 0,00842Т2 - 0,00009Т3,
де Т - температура води, °С.
Швидкість переносу кисню через вільну границю потоку характеризується коефіцієнтом реаерації. Величина цього коефіцієнта залежить від температури і солоності води, турбулентності потоку, характеристик газообміну між водою й атмосферою. Експериментально встановлено, що процес реаерації обумовлюється явищем молекулярної дифузії на границі середовищ "вода-повітря". Існує ряд емпіричних формул для визначення величини коефіцієнта реаерації. Найбільше поширення одержала формула 0'Коннора-Доббінса, отримана для турбулентного потоку при температурі води 20° С:
K2=3,68?v/h3
де k2 - коефіцієнт реаерації, 1/доба; V - швидкість течії, м/с; Н - глибина потоку, м.
Звичайно величина коефіцієнта реаерації лежить у діапазоні від 0,1 до 2,0 1/доба.
Величина коефіцієнта неконсервативності для БВК може мінятися в діапазоні від 0,05 до 0,7 1/доба. Для природних вод вона звичайно приймається рівної 0,23 1/доба.
Прогноз величини БВК і вмісту розчиненого кисню в поверхневих водах, як правило, виробляється на основі математичної моделі Стриттера-Фелпса. Ця модель справедлива при наступних обмеженнях:
o витрата і гідравлічні характеристики потоку постійні;
o у водоймі дотримується режим повного перемішування.
Багатокомпонентні моделі якості води використовують для прогнозу вмісту у водоймах і водотоках речовин, зв'язаних між собою процесами взаємної трансформації. Особливо важливо враховувати взаємну трансформацію речовин у водному середовищі у випадках, коли в процесі трансформації у водному середовищі утворяться нові нормовані речовини, тобто відбувається вторинне забруднення водного об'єкта. Явище взаємної трансформації речовин досить характерно для процесів самоочищення водних об'єктів. Зокрема, в основі кругообігу азоту, фосфору, вуглецю лежать процеси взаємної трансформації речовин, і з цим явищем тісно зв'язаний процесевтрофіровання водних об'єктів.
Причинами антропогенного евтрофіровання водних об'єктів є:
o високий рівень антропогенного навантаження на водні об'єкти, часто перевищуючий їхню асимілюючу здатність;
o регулювання річкового стоку, що призводить до змін гідрологічного режиму водних об'єктів і порушенню природних умов функціонування водних екосистем;
o збільшення забору води на потреби населення, промисловості і сільського господарства, що призводить, особливо в літній період, до зниження рівнів води в ріках і водоймах.
Особливу небезпеку представляє надходження у водні об'єкти великої кількості біогенних елементів із сільськогосподарськими, міськими і промисловими стоками. Вміст у водній масі біогенів призводить до гіперпродукції органічних речовин, порушенню кисневого режиму й основних екосистемних механізмів. Вода здобуває неприємний смак і запах і стає непридатною для більшості видів водокористування. Ступінь евтрофіровання водних об'єктів залежить від співвідношення продукційно-деструкційних процесів у водній масі. Це співвідношення багато в чому визначається структурою водної екосистеми.
Як правило, водна екосистема містить у
Loading...

 
 

Цікаве