Приложение Б (обязательное). Инструкция по использованию программы "Зона ВЗ-2" для проведения прогностических расчетов на ПЭВМ характеристик зон высокозагрязненных вод в водотоках

Приложение Б
(обязательное)

Инструкция по использованию программы "Зона ВЗ-2" для проведения прогностических расчетов на ПЭВМ характеристик зон высокозагрязненных вод в водотоках

Б.1 Общие сведения

Программа "Зона ВЗ-2" предназначена для выполнения на ПЭВМ оперативных прогностических расчетов в задаваемых контрольных створах количественных характеристик перемещающейся по речной сети зоны высокозагрязненных вод, образовавшейся в результате того или иного вида аварийного сброса загрязняющего вещества. В программе предусмотрена возможность ориентировочной количественной оценки валового содержания загрязняющего вещества в речной воде, а также миграции его в виде пленки, растворенной форме и сорбированном на взвеси состоянии.

Программа разработана в соответствии с настоящими методическими рекомендациями в среде Delphi 7 и может работать на ПЭВМ под управлением операционной системы Windows.

Б.2 Выполнение программы "Зона ВЗ-2"

Запуск программы осуществляется в соответствии с правилами работы с приложениями в среде Windows.

Запуск сопровождается появлением на мониторе главной экранной формы программы, представленной на рисунке Б.1.

В горизонтальном меню главной экранной формы предусмотрены кнопки вызова следующих видов работ:

- "Створы" - ввод и корректировка необходимых для прогностических расчетов параметров, характеризующих место аварийного поступления в водоток загрязняющего вещества (исходный створ водотока), а также параметров, характеризующих речной поток на отдельных выделяемых характерных речных участках и условно относимых к замыкающим эти участки контрольным створам; открытие готового файла с ранее подготовленными данными; запись текущих данных в отдельный файл;

- "Параметры эпюры сброса" - ввод и корректировка данных, характеризующих условия аварийного поступления загрязняющего вещества в водоток со сточными водами (кроме сведений о транспортной аварии) или характеристики зоны высокозагрязненных вод, обнаруженной в начальном контрольном створе; открытие файла с ранее подготовленными такими данными; запись текущих данных в отдельный файл;

- "Выбор задачи расчета" - выбор задачи по расчету характеристик зоны высокозагрязненных вод и ввод необходимых дополнительных данных;

- "О программе" - приводятся сведения о разработчиках программы;

- "Выход" - выход из программы.

Б.3 Формирование исходной информации

Б.3.1 После нажатия в горизонтальном меню главной экранной формы кнопки "Створы" на экране появляется подменю с разделами:

- "Создание-правка";

- "Открыть";

- "Записать как..."

Активизация "мышкой" раздела "Создание-правка" позволяет открыть экранную форму с редакционными окнами (рисунок Б.2), в которые нужно внести (или откорректировать) необходимую для расчета исходную информацию. В данной и последующих экранных формах перемещаться между редакционными окнами можно с помощью "мыши" или клавиши "Tab".

В окне раскрывающегося списка выбирается интересуемое загрязняющее вещество (активизируется курсором "мыши"). Далее, в соответствии с особенностями исходной информации переключателем на панели радиокнопок выбирается тип аварийной ситуации на водном объекте. Выбор пункта "Аварийный сброс загрязняющего вещества в водоток" делается в том случае, когда имеется информация о параметрах аварийного сброса сточных вод или транспортной аварии. Пункт "Обнаружена зона высокозагрязненых вод в водотоке" - в случае, когда имеются данные, характеризующие зону высокозагрязненных вод в водотоке при прохождении ее через исходный створ наблюдения. Пункт "При неполной информации об аварии" - при наличии информации только о времени и месте аварийного сброса сточных вод.

Редакционное окно "Радиус кривизны русла водотока ниже створа сброса" заполняется только при наличии такой информации. Цифры в окнах "Расстояние от берега до точки сброса сточных вод", "Коэф. доли активной ширины водотока в створе аварии" корректируют только при наличии данных несовпадающих с приведенными.

Назначение других кнопок:

- "Уничтожить список створов" - очистка всех ранее заполненных редакционных окон и выход в главную экранную форму (начинать ввод новой информации по створам водотока рекомендуется после нажатия данной кнопки);

- "Выход" - выход в главную экранную форму после внесения всей необходимой информации;

- "След." - переход к следующей экранной форме для внесения или редактирования исходной информации;

- "В конец" - переход к экранной форме с информацией по последнему из вводимых створов водотоков.

Окна "Всего створов" и "Текущий створ" являются информационными (не подлежат заполнению).

Б.3.2 После нажатия кнопки "След." открывается новая форма с редакционными окнами, в которые заносится информация по следующему (очередному) отдельному участку водотока (рисунок Б.3). Если переход оказался случайным, следует нажать кнопку "Удалить створ".

Занесение информации начинают с введения кода створа (по умолчанию порядковый номер створа присваивается автоматически). Затем, уточняется (курсором "мыши" или клавишами перемещения курсора) местоположение контрольного створа: створ является "Узловым", если он расположен в устье водотока, являющегося притоком другой более крупной реки или в месте впадения крупного притока, существенно меняющего ширину реки.

Окно "Максим. значение средней глубины на участке" при отсутствии информации можно не заполнять. Одно из окон "Гидравлический уклон" и "Коэф. шероховатости" можно оставить незаполненным (при заполнении обоих окон используются данные, внесенные в окно "Гидравлический уклон").

При наличии других данных цифры, приведенные в окнах "Коэф. извилистости", "Коэф., корректирующий фронтальную часть зоны" и "Коэф., корректирующий хвостовую часть зоны", могут быть заменены. При внесении информации по другим участкам водотока эта информация в рассматриваемой экранной форме автоматически повторяется без изменений. Если требуется, то данные по другим участкам следует откорректировать.

Кроме перечисленного, корректируются или вводятся данные в окна: "Фоновая концентрация ЗВ", "Коэффициент скорости самоочищения", "Время задержки самоочищения (часы)", "Уровень концентрации высокого загрязнения", "Фоновая концентрация взвесей".

Примечание - Для участка реки до "узлового" створа в качестве фоновой берется концентрация взвеси в створе выше аварийного сброса загрязняющего вещества, в узловом створе в зависимости от его расположения берется либо концентрация взвеси в устье впадающего крупного притока, либо в большой реке перед впадением загрязненной при аварии реки. Для рассматриваемого загрязняющего вещества в качестве фоновой рекомендуется использовать концентрацию в контрольном створе, наблюдавшуюся до аварийной ситуации.

Из окон, в которые должна быть внесена необходимая для расчета информация, выйти нельзя, пока они не будут заполнены.

Назначение других кнопок:

- "След." - переход к аналогичной экранной форме для корректирования или внесения данных по очередному характерному участку (контрольному створу) водотока на пути перемещения зоны высокозагрязненных вод; если текущий створ был последним в списке введенных створов, то по нажатию этой клавиши будет открыта форма для создания нового створа в конце списка;

- "Удалить створ" - удаление текущего (представленного на экранной форме) створа из списка контрольных створов (если кнопка "След." была нажата случайно, чтобы вернуться на предыдущий участок, следует нажать кнопку "Удалить створ");

- "Предыд." - переход к экранной форме, в которую были занесены данные предыдущего характерного участка (контрольного створа) водотока;

- "В начало" - переход к экранной форме, с которой был начат цикл внесения информации по контрольным створам водотока;

- "В конец" - переход к экранной форме, которой был закончен цикл внесения информации по контрольным створам водотока;

- "Вставить створ" - выполнение вставки данных по новому (пропущенному) участку водотока в соответствующее ему место перед текущим в последовательности ранее занесенных данных по характерным речным участкам на пути перемещения зоны высокозагрязненных вод;

- "Уничтожить список створов" - уничтожение занесенной информации по всем контрольным створам (эта операция необходима при переходе на новую задачу без выхода из программы);

- "Выход" - выход в главную экранную форму после внесения информации по всем контрольным створам речной сети на пути перемещения зоны высокозагрязненных вод.

Нажав кнопку "Створы" и затем активизировав раздел "Записать как...", можно записать занесенную перед этим информацию по контрольным створам в отдельный файл. Имя файла желательно записывать с расширением ".par" (в этом случае при открытии папки с записями информации будут выделены файлы только с таким расширением). Активизировав раздел "Открыть", можно открыть для работы ранее записанный файл с данными по участкам интересуемой системы водотоков.

Б.3.3 Для перехода к записи данных о режиме аварийного сброса загрязняющих веществ со сточными водами в меню главной экранной формы предусмотрена кнопка "Параметры эпюры сброса". После ее нажатия в появившемся подменю активизируют раздел "Создание-правка". В открывшейся экранной форме (рисунок Б.4), используя редакционные окна, вносят результаты контроля за аварийным сбросом сточных вод. Вначале записывают (корректируют) время первого контрольного наблюдения за аварийным сбросом загрязняющего вещества (год, месяц, день, час, минуты) и результаты контроля: расход сточных вод и концентрация загрязняющего вещества в них в растворенном виде и на взвеси. При отсутствии сведений о концентрации загрязняющего вещества на взвеси или если рассматривается только валовое содержание вещества, эта графа не заполняется. Кнопка "Добавить" служит для занесения записанной информации в список исходных данных, характеризующих режим аварийного сброса. Далее таким же образом заносятся другие имеющиеся результаты контрольных наблюдений за аварийным сбросом сточных вод. Любой результат в списке может быть удален путем активизации "мышью" нужной строки с последующим нажатием кнопки "Удалить". Вводимые в список результаты автоматически сортируются по времени контрольного наблюдения. Для очистки списка от всех записей служит кнопка "Уничтожить список" (эта операция необходима при переходе на новую задачу без выхода из программы, в т.ч. для расчета одной из задач по транспортным авариям, хотя ввод параметров для них проводится в другом окне). В том случае, если расчет выполняется при отсутствии данных о расходах сточных вод и концентрации в них загрязняющего вещества, то в окно "Ввод параметров эпюры аварийного поступления в водоток загрязняющего вещества" вносится только информация о сроках начала (и конца) аварийной ситуации.

После занесения и необходимой корректировки всех данных, характеризующих режим аварийного сброса загрязняющего вещества, для перехода в главную экранную форму следует нажать кнопку "Выход".

После занесения и необходимой корректировки всех данных, характеризующих режим аварийного сброса загрязняющего вещества, для перехода в главную экранную форму следует нажать кнопку "Выход".

Для записи занесенной информации о режиме сброса сточных# в отдельный файл следует вновь нажать кнопку "Параметры сброса", в открывшемся подменю активизировать раздел "Записать как..,". В открывшемся окне на соответствующем жестком диске отыскивается и выбирается (открывается) нужный каталог и вводится имя файла для записи параметров сброса. Рекомендуется имя файла записывать с расширением ".epu".

Для открытия файла с ранее занесенными данными о режиме аварийного сброса сточных вод в подменю вместо раздела "Записать как..." следует активизировать раздел "Открыть" и выбрать на жестком диске интересуемый файл.

Б.3.5 Чтобы перейти к заключительной части прогнозной оценки основных характеристик зоны высокого загрязнения воды на главном горизонтальном меню активизируется раздел "Выбор задачи расчета". В открывшемся подменю представлены пять видов задач для окончательного проведения расчетов (рисунок Б.5).

Б.3.5.1 "С неизменной формой мигрант ЗВ" - эта позиция используется в том случае, когда загрязняющее вещество поступило в водоток со сточными водами с известным режимом (введены параметры эпюры) аварийного сброса, но нет данных о коэффициенте распределения этого вещества на взвеси. В итоге расчета будут представлены сведения о концентрации загрязняющего вещества в речной воде в той форме, в которой это вещество было занесено в исходной информации. Обычно это концентрации, характеризующие валовое содержание загрязняющего вещества в сточной и речной воде. Для получения ориентировочных данных о содержании загрязняющего вещества в растворенной форме можно использовать коэффициент скорости самоочищения речной воды от этого вещества, включающего вместе с другими факторами самоочищения скорость перехода вещества из раствора на взвесь.

Б.3.5.2 "С учетом миграции ЗВ на взвеси" - эта позиция используется, когда загрязняющее вещество поступило в водоток со сточными водами с указанным режимом (эпюрой) аварийного сброса и известен коэффициент распределения этого вещества на взвеси, а также содержание взвешенных веществ в речной воде. Коэффициент скорости самоочищения в данном случае следует использовать только для органических загрязняющих веществ практически не подвергающихся сорбции на взвеси. В итоге будут рассчитаны: валовое содержание вещества в воде, концентрации его в растворенной форме и на взвеси. Для расчета в появившемся окне потребуется внести информацию о коэффициенте распределения загрязняющего вещества на взвеси, долю пелитовой фракции глинистых веществ во взвеси (при отсутствии данных можно принять: для равнинных рек в межень - 0,4, в половодье 0,8; для горных рек в межень - 0,05, в половодье - 0,20), ориентировочную сорбционную емкость взвешенных глинистых веществ (по умолчанию принимается значение 0,005 г-экв/г) и эквивалентный вес иона загрязняющего вещества (рисунок Б.6).

Примечание - Сведения о фоновой концентрации взвешенных веществ в речной воде вносятся при вводе информации о морфометрических характеристиках речного потока.

Введенные данные можно записать (запомнить) в отдельный файл (для удобства поиска желательно записать данные под именем с расширением ".sol". Для старта расчета нажимается кнопка "Расчет".

Б.3.5.3 "С образованием пленки ЗВ при сбросе" - эта позиция используется, когда загрязняющее вещество при сбросе в водный объект образует на его поверхности пленку (например, нефть). Для выполнения прогнозной оценки миграции загрязняющего вещества по речной сети в появившееся окно ввода информации вносятся или при необходимости корректируются необходимые для расчетов исходные данные (рисунок Б.7).

В ряде окон по умолчанию введены следующие ориентировочные значения:

- количество загрязняющего вещества, изъятое из пленки в течение первых нескольких суток в результате водоохранных мероприятий (число 0);

- доля расхода речной воды, участвующего в разбавлении нефтепродуктов (цифра 0,8 предполагает, что сброс был осуществлен в реку средней водности; для малых рек следует вводить значение, равное единице; для больших рек - 0,6);

- доля загрязняющего вещества в начальный период в пленке - число 0,8; в речной воде - 0,2;

- коэффициент скорости самоочищения в пленке ( 1/с);

- коэффициент скорости испарения легких фракций нефтепродуктов из пленки ( 1/с);

- коэффициент скорости перехода нефтепродуктов из пленки в воду ( 1/с);

- коэффициент скорости перехода нефтепродуктов из воды в пленку ( 1/с);

Для удобства ввода значений перечисленных коэффициентов использован множитель - 100000.

При наличии других более точных данных, введенные по умолчанию значения коэффициентов следует откорректировать.

Введенные данные можно записать (запомнить) в отдельный файл (для удобства поиска желательно под именем с расширением ".flm". Для старта расчета нажимается кнопка "Расчет".

Б.3.5.4 "Транспортная авария с сыпучим ЗВ" - эта позиция используется, когда в результате транспортной аварии загрязняющее вещество поступило в водный объект в виде сыпучего технического продукта. Для выполнения прогнозных расчетов в появившееся окно ввода информации вносятся или при необходимости корректируются необходимые для расчетов исходные данные (рисунок Б.8). В ряде окон по умолчанию введены следующие ориентировочные значения:

- доля действующего загрязняющего вещества в техническом продукте (1);

- доля технического продукта, находящегося в изолированном виде (0);

- ширина дна реки, занимаемая сброшенным техническим продуктом (6 м);

- коэффициент увеличения начального объема легкого технического продукта (2) (этот коэффициент участвует в расчете, если сброшенный технический продукт имеет плотность близкую к плотности речной воды);

- крупность частиц технического продукта (0,002 м);

- гидравлическая крупность частиц технического продукта (0,184 м) (гидравлическая крупность частиц технического продукта функционально связана с крупностью его частиц, см. приложение Г);

- сорбционная емкость взвешенных глинистых веществ (0,005 г-экв/г);

- распределительный уровень плотности (1010 ).

При наличии других более точных данных, введенные по умолчанию значения следует откорректировать.

Введенные данные можно записать (запомнить) в отдельный файл (для удобства поиска желательно использовать имя с расширением ".pow". Для старта расчета нажимается кнопка "Расчет".

Б.3.5.5 "Транспортная авария с жидким ЗВ" - эта позиция используется, когда в результате транспортной аварии загрязняющее вещество поступило в водный объект в виде жидкого технического продукта. Для выполнения прогнозных расчетов в появившееся окно ввода информации вносятся или корректируются необходимые для расчетов исходные данные (рисунок Б.9). В ряде окон по умолчанию введены следующие ориентировочные значения:

- растворимость в воде технического продукта (500 ) (при отсутствии информации для гарантированного расчета указана предельно высокая растворимость);

- доля действующего вещества в техническом продукте (1);

- коэффициент распределения загрязняющего вещества на взвеси (0);

- сорбционная емкость взвешенных глинистых веществ (0,005 г-экв/г);

- критическая плотность (100000 );

- распределительный уровень плотности (1200 ).

При наличии других более точных данных, введенные по умолчанию значения следует откорректировать.

Введенные данные можно записать (запомнить) в отдельный файл (для удобства поиска желательно под именем с расширением ".hfl". Для старта расчета нажимается кнопка "Расчет".

Б.4 Просмотр результатов прогноза

Непосредственно прогнозный расчет параметров зоны высокозагрязненных вод начинается с нажатия кнопки "Расчет". На экране появляется форма с сообщением о процессе (расчет для "тяжелой жидкости" может занимать значительное время).

После расчета на экране появляется график и таблица с прогнозными значениями всех основных характеристик зоны высокозагрязненных вод при прохождении ее через интересуемый (запрашиваемый) створ водотока (рисунок Б.10). На графике иллюстрируются прогнозные значения двух волн распределения концентраций загрязняющего вещества при прохождении зоны высокозагрязненных вод через заданный створ: одна из них рассчитана с учетом максимальной скорости течения речной воды, другая - средней скорости течения воды.

В зависимости от цели просмотра выбирается номер интересуемого створа и интересуемая форма миграции загрязняющего вещества.

Если требуется просмотр всей прогнозной информации, следует нажать кнопку "Отчет". Данные отчета после дополнительного введения информации о местоположении аварийного сброса и сведений о том, кто выполнил прогностический расчет, могут быть распечатаны на принтере (предварительно, используя кнопку "Настройки принтера", следует указать, что для распечатки используется "альбомный лист") (рисунок Б.11).

Для выхода из очередной экранной формы и перехода на предыдущую используется кнопка "Выход". Кнопка "Выход" на основном горизонтальном меню позволяет сделать окончательный выход из программы.

Б.5 Другие варианты прогностических расчетов

В случае, если в основу расчета должна быть положена информация не о режиме аварийного сброса сточных вод, а о зоне высокозагрязненных вод при прохождении ее через исходный контрольный створ, то в разделе "Создание-правка" на форме "Ввод параметров в створе аварийного сброса" выбирается пункт "Обнаружена зона высокозагрязненых вод в водотоке". Далее процедура внесения информации практически не отличается от вышерассмотренной. Особенность ее внесения заключается лишь в том, что не заполняют и не корректируют числа в редакционных окнах, информация в которых нужна только для условий аварийного сброса сточных вод: "Радиус кривизны русла...", "Расстояние от берега до точки сброса...", "Коэф. активной ширины водотока...".

В разделе "Параметры эпюры сброса" в общее окно исходных данных заносят измеренные в исходном контрольном створе концентрации вещества, характеризующие его содержание при прохождении зоны высокозагрязненных вод. В редакционном окне "Расход" указывается расход речной воды в исходном контрольном створе. Все остальные рекомендации работы с программой не отличаются от указанных для условий аварийного сброса сточных вод.

В случае если в качестве исходной информации используются только данные о времени и месте аварийного сброса сточных вод, в разделе "Создание-правка" выбирается пункт "При неполной информации об аварии". Далее в редакционные окна вносится информация только по морфометрическим характеристикам русла водотока на отдельных характерных его участках. В разделе "Параметры эпюры сброса" в общее окно исходных данных заносят время либо только начала, либо только конца аварийного сброса сточных вод, либо и то и другое. После внесения исходной информации и выхода из раздела "Параметры эпюры сброса" следует войти в раздел "Выбор задачи расчета" в меню главной экранной формы и нажать кнопку "С неизменной формой миграции ЗВ", являющуюся стартом окончательного расчета.

Если в исходных данных были введены характеристики только начала или только конца аварийного сброса, то в таблице результатов расчета соответственно следует оставить сведения о времени прихода только фронтальной или только хвостовой части зоны.

Представленные в отчете значения времени характеризуют перемещение этой зоны с учетом максимальной и средней скоростей течения речной воды.

Контрольные примеры использования программного обеспечения для различных аварийных ситуаций приведены в приложении Е.