Приложение Г (справочное). Примеры расчетов условных фоновых концентраций химических веществ в воде водных объектов

Приложение Г
(справочное)

Примеры расчетов условных фоновых концентраций химических веществ в воде водных объектов

Г.1 Пример 1

В заданном для расчета створе N реки А, где проводились систематические (регулярные) гидрохимические наблюдения, требуется определить условную фоновую концентрацию вещества для азота аммонийного. Расчетный минимальный расход воды в реке . Результаты наблюдений приведены в таблице Г.1 и на рисунке Г.1. В электронном виде исходная информация для примера находится в файле "Пример Г1.dat".

Таблица Г.1 - Результаты наблюдений за содержанием азота аммонийного в створе N реки А

Дата	Расход воды в реке,	Содержание азота аммонийного,	Дата	Расход воды в реке,	Содержание азота аммонийного,
2013 г.			2014 г.
05.02	12,3	1,33	13.02	35,7	0,12
13.03	23,9	0,35	02.03	62,5	0,20
02.04	48,2	0,05	06.04	82,0	0,21
12.05	59,6	0,20	07.05	83,1	0,04
06.06	49,1	0,26	10.06	60,5	0,28
09.07	28,8	0,25	09.07	28,2	0,50
12.08	14,5	1,11	06.08	32,3	0,30
02.09	16,2	1,34	04.09	51,0	0,25
04.10	20,5	0,75	01.10	45,4	0,42
14.11	41,1	0,20	08.12	34,3	0,25

Для расчета условной фоновой концентрации задействуем программу "ГХМ - фон3". Используя стандартное для Windows окно выбора каталога и файла, находим и открываем подготовленный файл "Пример Г1.dat".

Далее на графике просматриваем исходную для решения задачи информацию. На точечном графике "Расход-концентрация" хорошо видно, что теснота статистической связи между концентрацией азота аммонийного и расходом речной воды достаточно высока (см. рисунок Г.1).

Для осуществления расчета условной фоновой концентрации азота аммонийного нажимаем кнопку "Расчет". В появившееся редакционное окно вводим требующееся для расчета значение расхода речной воды и нажимаем кнопку "Расчет". Расчетное значение условной фоновой концентрации азота аммонийного составляет 1,03 . Итоговая форма результатов расчета после внесения в нее необходимых дополнений может быть представлена в напечатанном виде.

Открыв закладку "Дополнительные сведения" можно получить информацию об установленной и использованной статистической связи для расчета условной фоновой концентрации

. (Г.1)

При использовании расчета условной фоновой концентрации азота аммонийного "вручную" можно выделить следующие позиции:

- характеристики статистической связи составляют: n = 20; r = 0,79; ; ; ;

- сравнение полученных статистических характеристик связи между концентрацией вещества и расходом воды с табличными (см. таблицу Г.1) позволяет считать, что надежность полученной статистической связи достаточно высока;

- в соответствии с уравнением (Г.1) при расчетном минимальном расходе воды значение составит

;

- расчет по формуле (16) позволяет получить искомое значение условной фоновой концентрации :

.

Г.2 Пример 2

В заданном для расчета створе М реки Б требуется определить условную фоновую концентрацию вещества для химического потребления кислорода (ХПК). Расчетный минимальный расход воды в реке . Результаты ежемесячных наблюдений приведены в таблице Г.2 и на рисунке Г.2. В электронном виде исходная информация для примера находится в файле "Пример Г 2.dat".

Для проведения расчетов активируем программу "ГХМ - фон3". Используя стандартное для Windows окно выбора каталога и файла, находим и открываем подготовленный файл "Пример Г 2.dat".

В программе "ГХМ - фон3" после просмотра исходных данных на графике в основной экранной форме программы в режиме "Пары значений расход-концентрация" в контрольной струе, нажимаем кнопку "Расчет". Поскольку статистическая связь достоверна, а значение ХПК при повышении расхода воды в реке увеличивается, дополнительно следует рассчитать условные фоновые концентрации при среднемноголетнем и максимальном среднемесячном расходе воды года 5%-ной обеспеченности: при и . Все необходимые для расчета расходы вводим в соответствующие появившиеся редакционные окна и нажимаем кнопку "Расчет".

Вычисленные для ХПК в створе М реки Б составляют

,

,

.

В основе расчета лежит использование полученной статистической связи (см. закладку "Дополнительные сведения")

. (Г.2)

Таблица Г.2 - Результаты систематических гидрохимических наблюдений за изменением значений ХПК в створе М реки Б

Дата	Расход воды в реке,	ХПК,	Дата	Расход воды в реке,	ХПК,	Дата	Расход воды в реке,	ХПК,
2012 г.			2013 г.			2014 г.
09.01	21,6	5,4	21.01	23,1	4,0	11.01	27,7	4,0
05.02	25,0	4,5	25.02	24,9	2,7	17.02	28,2	4,2
26.03	55,0	7,5	23.03	58,5	5,3	22.03	57,0	6,1
03.04	60,2	5,7	16.04	85,0	7,9	13.04	65,3	6,7
15.04	62,5	6,2	12.05	65,0	6,0	18.05	58,0	6,7
05.05	53,5	6,1	03.06	50,0	5,6	16.06	35,0	4,7
11.06	30,0	4,4	21.07	28,7	3,9	19.07	27,5	3,9
09.07	33,0	4,3	05.08	23,5	3,7	30.08	25,6	4,1
24.08	23,6	3,6	19.09	59,0	6,7	29.09	46,7	4,2
25.09	44,9	4,8	26.10	64,0	6,5	27.10	47,1	5,2
21.10	64,9	6,5	24.11	25,3	3,6	17.11	42,5	4,4

Решая задачу в ручном режиме с использованием установленной прямой статистической связи между концентрацией вещества и расходом речной воды для соответствующих гидрологических условий, получим:

- статистические характеристики статистической связи: n = 33; r = 0,89; ; ; ; ;

;

;

;

;

;

.

Г.3 Пример 3

В заданном для расчета створе G реки В требуется определить фоновую концентрацию нефтепродуктов . Расчетный минимальный расход воды в реке . Результаты ежемесячных наблюдений приведены в таблице Г.3 и на рисунке Г.3. В электронном виде исходная информация для данного примера находится в файле "Пример Г 3.dat".

Таблица Г.3 - Результаты ежемесячных наблюдений за содержанием нефтепродуктов в створе G реки В

Дата	Расход воды в реке,	Содержание нефтепродуктов,	Дата	Расход воды в реке,	Содержание нефтепродуктов,	Дата	Расход воды в реке,	Содержание нефтепродуктов,
2012 г.			2013 г.			2014 г.
09.10	86,0	0,19	25.01	71,7	0,13	27.01	118,0	0,10
07.02	86,2	0,07	20.02	103,0	0,10	26.02	108,0	0,05
07.03	106,0	0,10	25.03	212,0	0,08	25.03	88,0	0,05
18.04	475,0	0,07	24.04	196,0	0,05	28.04	1645,0	0,07
26.05	317,0	0,12	22.05	1154,0	0,11	22.05	408,0	0,07
26.06	186,0	0,20	24.06	192,0	0,05	26.06	175,0	0,08
25.07	89,0	0,10	23.07	135,0	0,06	23.07	90,5	0,13
15.08	67,6	0,10	27.08	93,5	0,08	25.08	61,5	0,13
26.09	67,0	0,06	25.09	124,0	0,17	29.09	70,5	0,17
30.10	11,4	0,15	28.10	135,0	0,12	28.10	69,5	0,06
27.11	86,0	0,07	25.11	320,0	0,11	18.11	75,0	0,09
26.12	64,4	0,10	25.12	99,0	0,10	16.12	102,0	0,12

Для проведения расчетов активируем программу "ГХМ - фон3". Используя стандартное для Windows окно выбора каталога и файла, находим и открываем подготовленный файл "Пример Г 3.dat".

Как следует из графика на рисунке Г.3 в рассматриваемом примере содержание нефтепродуктов в воде не зависит от расхода речной воды, поэтому вычисление условной фоновой концентрации по программе "ГХМ - фон3" выполняем с учетом автоматически формируемых характерных периодов по данным ежемесячных наблюдений за 2012-2014 годы. Для осуществления данной операции в главной экранной форме программы "ГХМ - фон3" нажимаем кнопку "Расчет".

В результате расчета получаем значение фоновой концентрации, равное 0,151 . В "Дополнительных сведениях" можно найти пояснение, что в расчетный массив наблюдений за три года вошли данные (всего n = 12) за четыре месяца (январь, июнь, сентябрь и октябрь).

При расчете "вручную" необходимо выполнить следующие операции.

Поскольку содержание нефтепродуктов в воде не зависит от расхода речной воды (рисунок Г.3), обработку результатов наблюдений для определения проводим согласно 5.5. Для вывода значимости отличия результатов наблюдений, полученных в 2014 г., от данных 2013 г., 2012 г. используем статистический критерий u*.

Из таблицы Г.4 следует: ; ; ; .

По формуле (7) находим величину :

Так как m* > 8, по формуле (11) определяем параметр z:

.

Полученное значение z попадает в интервал - 1,28 < z < 1,28, поэтому принимаем, что отличие результатов наблюдений за 2014 г. и 2013 г. незначимо.

Таблица Г.4 - Результаты совместного ранжирования данных за 2014 и 2013 гг.

Содержание нефтепродуктов,	Ранг	Содержание нефтепродуктов,	Ранг
2014 г.		2013 г.
0,05	2,5	0,05	2,5
0,05	2,5	0,05	2,5
0,06	5,5	0,06	5,5
0,07	7,5	0,08	10
0,07	7,5	0,08	10
0,08	10	0,10	14
0,09	12	0,10	14
0,10	14	0,11	16,5
0,12	18,5	0,11	16,5
0,13	21	0,12	18,5
0,13	21	0,13	21
0,17	23,5	0,17	23,5
n = 12		n = 12

Аналогичным способом проверим значимость отличия данных в 2012 году. Результаты этого анализа: ; ; ; .

Полученное значение z попадает в интервал - 1,28 < z < 1,28, поэтому также принимаем, что отличие результатов наблюдений за 2014 и 2012 гг. незначимо.

Так как годовые данные за 2012-2014 годы отличаются несущественно, в дальнейшем статистическом анализе все данные будем рассматривать совместно. Результаты группируем помесячно в соответствии с 5.5 и для каждой выделенной градации определяем среднюю концентрацию нефтепродуктов согласно таблице Г.5. В январе среднее содержание нефтепродуктов было наибольшим, поэтому этот месяц относим к основной (опорной) градации. Используя критерий , определим значимость отличия основной градации от остальных. От основной градации незначимо отличаются данные за июнь, сентябрь и октябрь (значения параметра больше значений параметра ).

Данные за четыре месяца (январь, июнь, сентябрь и октябрь) объединяем в один массив (в итоге n = 12) и, используя формулы (1), (13), (21), получим:

; ; ;

.

Таблица Г.5 - Определение средних концентраций нефтепродуктов по выделенным градациям

Год	Месяц
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	Концентрация,
2012	0,19	0,05	0,10	0,07	0,12	0,20	0,10	0,10	0,06	0,15	0,07	0,10
2013	0,13	0,10	0,08	0,05	0,11	0,05	0,06	0,08	0,17	0,12	0,11	0,10
2014	0,10	0,05	0,05	0,07	0,07	0,08	0,13	0,13	0,17	0,06	0,09	0,12
	0,42	0,20	0,23	0,19	0,30	0,33	0,29	0,31	0,40	0,33	0,27	0,32
n	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
	0,14	0,07	0,08	0,06	0,10	0,11	0,10	0,10	0,13	0,11	0,09	0,11
Примечания - сумма концентраций нефтепродуктов по месяцам; n - число лет наблюдений; - среднемесячная концентрация нефтепродуктов

Г.4 Пример 4

В заданном для расчета створе В реки К требуется определить условную фоновую концентрацию меди . Расчетный минимальный расход воды в реке . Результаты наблюдений приведены в таблице Г.6 и на рисунке Г.4. В электронном виде исходная информация для примера находится в файле "Пример Г4.dat".

Таблица Г.6 - Результаты систематических гидрохимических наблюдений за содержанием меди в створе В реки К

Дата	Расход воды в реке,	Содержание меди, мкг/л
		у левого берега (координатный номер 41)			на середине реки (координатный номер 42)
2013 г.
04.01	61,6	1,0			1,5
02.02	50,8	4,5			2,5
02.03	46,8	10,0			1,0
10.04	111,0	5,5			1,0
11.05	642,0	9,0			5,5
02.06	156,0	4,0			1,5
05.07	86,7	1,0			1,0
02.08	51,8	6,5			1,0
05.09	75,5	1,0			4,5
04.10	64,2	2,0			1,0
03.11	68,5	1,0			3,5
01.12	70,4	3,0			1,5
2014 г.
04.01	58,6	1,0			3,0
05.03	75,3	6,5			2,0
03.04	301,0	1,0			2,0
07.05	1305,0	4,5			1,0
05.06	348,0	7,0			2,0
01.07	191,0		25,0		3,0
06.08	96,0	8,5			1,0
05.09	78,2	11,0			2,0
02.10	80,0	3,5			3,5
06.11	98,0	1,0			2,5
03.12	71,6	1,0			2,0

В результате открытия и рассмотрения в программе "ГХМ - фон3" файла с исходной информацией выясняется, что в вертикалях содержание меди существенно отличается. Причем контрольную струю характеризует вертикаль с координатным номером 41, расположенная у левого берега. Детально исходные данные в вертикалях можно визуально посмотреть на графиках, поставив отметку в основной экранной форме в позициях контрольная или дополнительная струя. В позиции контрольной струи на графике видно, что точка с концентрацией меди 25 явно нехарактерна в рассматриваемом массиве данных. Эту точку удаляем из расчета, нажав клавишу "Удалить точку". Просмотр "Пары значений расход-концентрация" показывает, что достоверной связи между ними нет (см. рисунок Г.4). По этой причине расчет должен вестись без учета такой связи.

Расчет фоновых концентраций по струям выполняем отдельно. Вычисления начинаем с контрольной струи. После нажатия кнопки "Расчет" появляется окно для введения параметров набора периодов (сезонов). Введем два набора периодов (сезонов):

а) первый набор продолжительности периодов (в дате первая цифра - месяц):

06.01 - 09.30;

10.01 - 02.28.

б) второй набор продолжительности периодов (в дате первая цифра - месяц):

03.01 - 09.30;

10.01 - 02.30.

Эти наборы периодов можно запомнить на жестком диске в виде файла с расширением "*.sez", нажав кнопку "Запомнить".

Ранее подготовленный файл с расширением "*.sez" можно открыть, нажав кнопку "Открыть", найти этот файл в окне Windows среди других файлов (в рассматриваемом случае это файл "Пример Г4.sez") и открыть его для работы в программе "ГХМ - фон3".

Для продолжения расчета нажимаем кнопку "Выход-расчет" и получаем искомую условную фоновую концентрацию меди в контрольной струе. В данном примере она составляет 7,37 . Далее с помощью кнопки "Выход" возвращаемся в главную экранную форму и повторяем такую же процедуру для расчета фоновой концентрации меди в дополнительной струе. В данном примере она равна 2,59 .

В качестве условной фоновой принимаем концентрацию меди, равную 7,37 .

Из дополнительных отчетных сведений следует, что для контрольной струи наиболее характерным периодом (сезоном) для расчета условной фоновой концентрации меди оказался период 03.01 - 09.30 (были объединены два сезона 03.01 - 05.30 и 06.01 - 09.30).

При расчете "вручную" выполняют следующие операции.

Проводят сравнение результатов наблюдений, полученных в отдельных вертикалях. Это сравнение показывает, что средняя концентрация меди у левого берега наибольшая*. Кроме того, содержание меди в этой вертикали значимо отличается от ее содержания в средней части сечения реки (; ; z = 1,67). На основании этих результатов принимаем, что качество воды у левого берега характеризуют концентрацию меди в контрольной струе.

Расчет условной фоновой концентрации меди проводим отдельно для каждой из выделенных водных масс. Сопоставление результатов наблюдений по годам показывает, что данные за 2014 год несущественно отличаются от данных за 2013 год как в контрольной струе (; ; z = 0,16), так и в остальной массе воды в сечении реки (; ; z = -0,95). В связи с этим далее в статистическом анализе данные за 2013 г. и 2014 г. рассматриваем как один массив.

Для оценки наличия существенных внутригодовых изменений содержания меди в речной воде выделим три версии периодичности (сезонности) этих изменений в годовом цикле:

1) по продолжительности гидрологических сезонов:

весна (март-май),

лето-осень (июнь-ноябрь),

зима (декабрь-февраль);

2) по продолжительности характерных наблюдаемых температур в речной воде:

первый период с температурой менее 5°С (ноябрь-апрель),

второй период с температурой в пределах от 5 до 15°С (май-октябрь),

третий период с температурой более 15°С (июнь-сентябрь);

3) по совокупному влиянию различных факторов (по визуальному анализу данных):

первый период (март-сентябрь),

второй период (октябрь-февраль).

Результаты оценки различия между отдельными градациями содержания меди в речной воде показаны в таблице Г.7.

Сопоставление результатов наблюдений по выделенным градациям (см. таблицу Г.7) показывает, что степень выраженности периодичности изменения содержания меди в створе В реки К наиболее высокая в третьей версии. Для этой версии и рассчитаем условную фоновую концентрацию в контрольной струе и остальной массе речной воды, представленную в таблице Г.8.

По третьей версии сезонности в контрольной струе получим

;

для остальной массы речной воды в сечении реки -

.

Таблица Г.7 - Результаты оценки различия между отдельными градациями содержания меди в речной воде

Контрольная струя		Остальная масса речной воды
Первая версия
весна/лето-осень	весна/зима	лето-осень/весна	лето-осень/зима
m* = 11 n* = 6	m* = 6 n* = 5	m* = 12 n* = б	m* = 12 n = 5
z = 1,00	z = -2,10	z = 0,33	z = -0,05
Вторая версия
Третий период/второй период	Третий период/первый период	Второй период/первый период	Второй период/третий период
m* = 7 n = 4	m* = 11 n* = 7	m* = 11 n* = 4	m* = 8 n* = 4
z = -0,32	z = 1,31	z = 0,13	z = 0,25
Третья версия
Первый период/второй период		Второй период/первый период
m* = 13 n* = 9		m* = 14 n* = 9
z = -2,53		z = 1,20

Таблица Г.8 - Распределение значений содержания меди, полученных в контрольной струе и остальной массе речной воды, с учетом лучшей версии выделенных градаций (сезонов и периодов)

Версии и градации	Контрольная струя			Остальная масса речной воды
		n			n
Третья версия
первый период	10,0; 5,5; 9,0; 4,0; 1,0; 6,5; 1,0; 6,5; 1,0; 4,5; 7,0; 11,0	12	5,58	1,0; 1,0; 5,5; 1,5; 1,5; 1,0; 1,0; 4,5; 2,0; 2,0; 1,0; 2,0; 3,0; 1,0; 2,0; 2,5	16	2,6
второй период	2,0; 1,0; 3,0; 4,5; 3,5; 1,0; 1,0; 1,0; 1,0	9	2,0	1,0; 3,5; 1,5; 3,0; 3,5; 2,5; 2,0; 1,5; 2,5	9	2,3

За условную фоновую концентрацию содержания меди в створе В реки К принимаем концентрацию меди, равную 7,37 мкг/л.

Г.5 Пример 5

В заданном для расчета створе О реки У, где проводились систематические (регулярные) гидрохимические наблюдения, требуется определить условную фоновую концентрацию для взвешенных веществ. Расчетный минимальный расход воды в реке . В электронном виде исходная информация для примера находится в файле "Пример Г5.dat".

Для расчета условной фоновой концентрации задействуем программу "ГХМ - фон3". Используя стандартное для Windows окно выбора каталога и файла, находим и открываем подготовленный файл "Пример Г5.dat". В файле среди проанализированных в пробах веществ выбираем взвешенные вещества.

Далее в разделе "Пары значений расход-концентрация" в подразделе "Из контрольной струи" на появившемся графике проанализируем исходную для решения задачи информацию. На точечном графике "Расход-концентрация", приведенном на рисунке Г.5, хорошо видно, что теснота статистической связи между концентрацией взвешенных веществ и расходом речной воды достаточно высока.

Для осуществления расчета условной фоновой концентрации взвешенных веществ посредством установления статистической связи нажимаем кнопку "Расчет". В появившиеся редакционные окна вводим одно и то же расчетное минимальное значение расхода речной воды 200 (другие расходы для данной задачи не нужны) и нажимаем кнопку "Расчет". Расчетное значение фоновой концентрации взвешенных веществ составляет 15,1 (рисунок Г.6). Итоговая форма результата расчета после внесения в нее необходимых дополнений и изъятия лишней информации может быть представлена в напечатанном виде.

Открыв закладку "Дополнительные сведения" можно получить информацию об установленной и использованной статистической связи для расчета условной фоновой концентрации взвешенных веществ согласно рисунку Г.7.

. (Г.3)

При расчете условной фоновой концентрации содержания взвешенных веществ "вручную" можно выделить следующие позиции:

- статистические характеристики связи составляют: n = 94; r = 0,89; ; ; ;

- сравнение полученных статистических характеристик связи между концентрацией вещества и расходом воды с табличными (таблица 1) позволяет считать, что надежность полученной статистической связи достаточно высока;

- в соответствии с уравнением (Г.3) при расчетном минимальном расходе воды значение составит

.

Расчет по формуле (16) позволяет получить искомое значение :

.

Г.6 Пример 6

В заданном для расчета створе В реки В, где проводились систематические (регулярные) гидрохимические наблюдения, требуется определить условную фоновую концентрацию для взвешенных веществ. Расчетный минимальный расход воды в реке . В электронном виде исходная информация для примера находится в файле "Пример Г 6.dat".

Для расчета условной фоновой концентрации используем программу "ГХМ - фон3". В стандартном для Windows окне выбора каталога и файла, находим и открываем подготовленный файл "Пример Г 6.dat". В файле среди проанализированных в пробах веществ выбираем взвешенные вещества.

Как видно из открывшегося окна, в створе имеются две вертикали с несущественно отличающимися данными по взвешенным веществам (рисунок Г.8).

В разделе "Пары значений расход-концентрация" в подразделе "Из контрольной струи" на появившемся графике проанализируем исходную для решения задачи информацию. На точечном графике "Расход-концентрация" хорошо видно отсутствие статистической связи между концентрацией взвешенных веществ и расходом речной воды (рисунок Г.9).

Возвращаемся в раздел "Струи" в подраздел "Контрольная" и нажимаем кнопку "Расчет". В появившемся окне "Параметры периодов (сезонов)" введем два набора периодов:

а) с учетом температурного режима в реке -

01.05 - 30.06,

01.07 - 30.09,

01.10 - 31.04;#

б) по визуальной оценке распределения концентрации взвешенных веществ в годовом цикле -

01.04 - 31.05,

01.06 - 31.03.

Эти наборы периодов запомним на жестком диске, нажав на кнопку "Запомнить", в виде файла с расширением "*.sez".

Уже подготовленный ранее файл с расширением "*.sez" можно открыть, нажав кнопку "Открыть", найти этот файл в окне Windows среди других файлов (в рассматриваемом примере имя файла "Пример Г6.sez") и открыть его для работы в программе "ГХМ - фон3".

Для продолжения расчета нажимаем кнопку "Выход-расчет". Искомое значение условной фоновой концентрации взвешенных веществ составило 20,2 согласно рисунку Г.10.

Для расчета условной фоновой концентрации взвешенных веществ "вручную" можно ориентироваться на следующие данные.

По критерию Вилькоксона-Манна-Витни данные по взвешенным веществам в двух рассматриваемых вертикалях отличаются несущественно.

Лучшая версия периодичности (сезонности) изменения концентрации взвешенных веществ в годовом цикле:

01.04 - 31.05,
01.06 - 31.03.
Итоговые статистические характеристики:
- общее количество значений взвешенных веществ,	n - 42;
- сумма всех значений концентраций -	702,0 ;
- средняя концентрация -	16,7 ;
- среднеквадратическое отклонение -	13,4 ;
- значение коэффициента Стьюдента -	1,68;
- значение условной фоновой концентрации -	20,2 .

Г.7 Пример 7

В заданном для расчета створе G реки К требуется определить условную фоновую концентрацию для меди. В створе G (94 км от устья реки) систематические гидрохимические наблюдения не проводились. В 10 км выше створа G расположен фоновый створ L (104 км от устья реки), где систематически (регулярно) проводились наблюдения за качеством воды. Минимальный среднемесячный расход воды года 95%-ной обеспеченности в фоновом створе L . Этому расходу соответствует средняя скорость течения воды U = 0,25 м/с, средняя глубина реки Н = 1,81 м и ширина реки В = 103 м. Максимальная скорость течения речной воды м/с.

Значения концентрации меди в створе L в контрольной (загрязненной) струе составили 7,5 , в остальной массе воды - 2,6 . Контрольная струя в створе L по ширине составляет примерно 34 м и имеет расход воды 15,3 . Ширина, занимаемая остальной массой речной воды 69 м, расход воды - 30,7 . Извилистость русла реки К на рассматриваемом участке составляет , гидравлический уклон .

В 4 км ниже створа L в реку с левого берега впадает приток Т (100 км от устья реки), а в 7 км ниже с правого берега поступают сточные воды (97 км от устья) согласно рисунку Г.11.

Для устьевой части притока Т фоновое значение концентрации меди равно 4,2 мкг/л, расход воды - 15 . Коэффициент скорости самоочищения речной воды от меди на рассматриваемом участке при обеспеченности Р = 80% составляет 1/сут. Уровень концентрации меди, до которого может происходить самоочищение речной воды , можно принять равным 1 мкг/л.

Ниже впадения притока Т расчетные параметры русла реки составляют: ; U = 0,27 м/с; Н = 2,36 м; В = 108 м; . В электронной форме исходные данные примера представлены в папке "Программа ГХМ-фон4" в файле "Пример Г7.dat".

Учитывая исходные данные, принимаем загрязненную струю в фоновом створе L за условный (первый) источник меди (см. рисунок Г.10). В связи с тем, что расход воды в притоке Т составляет от речного более 20% рассматриваемый участок реки разбиваем на два подучастка с выделением на втором участке "узлового" створа в месте впадения притока Т.

Для перерасчета условной фоновой концентрации в створ G воспользуемся программой "ГХМ-фон4".

После открытия главной экранной формы программы ввод исходных данных начинаем с ввода участков реки. Для этого в главной экранной форме нажимаем кнопки "Участки", "Ввод данных, просмотр-корректировка". В появившейся экранной форме в редакционные окна в соответствии с положениями инструкции в приложении А вносим требуемую информацию по первому участку реки К (вид заполненной экранной формы представлен на рисунке Г.12). После заполнения редакционных окон экранной формы обязательно нажимаем кнопку "Запомнить". Для перехода к следующему участку нажимаем кнопку "Новый участок" в освободившиеся редакционные окна вносим данные по второму выделенному речному участку (рисунок Г.13).

Поскольку в папке программы перечисленные участки реки уже записаны в виде файла "Участки реки К.are", можно воспользоваться этой записью. Для этого, войдя в раздел меню "Участки", активируют закладку "Открыть файл со списком участков" и в открывшемся окне Windows выбирают указанный файл.

После ввода характеристик по выделенным участкам реки К в память программы занесем входную информацию по источникам меди с использованием разделов меню "Источники загрязнения", "Ввод данных, просмотр-корректировка". Виды заполненных экранных форм программы по источникам меди представлены на рисунках: для загрязненной струи в фоновом створе - на рисунке Г.14; для второго источника (приток Т) - на рисунке Г.15; для третьего источника (сточные воды завода В) - на рисунке Г.16.

Поскольку в папке программы интересуемые источники вещества уже записаны в виде файла "Источники вещества на реке К.ist", можно воспользоваться этой записью. Для этого, войдя в раздел меню "Источники загрязнения", активируем закладку "Открыть файл с набором источников загрязнения" и в открывшемся окне Windows выбираем указанный файл.

После внесения и запоминания всей исходной информации в оперативную память программы переходим в главную экранную форму и в окне "Введите код контрольного створа" вводим код контрольного створа с учетом его расстояния от устья реки. В рассматриваемой задаче задаем код 9400 (94 км). Для фиксации задания нажимаем на кнопку "Запомнить". Запуск перерасчета фоновой условной концентрации вещества в заданный контрольный створ на расстоянии 94 км от устья реки осуществим нажатием кнопки "Расчет".

На главной экранной форме в результате расчета появляется график концентрации меди в сечении реки в заданном контрольном створе и краткий отчет о результатах пересчета условной фоновой концентрации. Искомая пересчитанная условная фоновая концентрация меди в створе G реки К составила 5,02 .

Форма представления результата перерасчета условной фоновой концентрации меди проиллюстрирована на рисунке Г.17.

Г.8 Пример 8. В заданном для расчета створе М реки Н требуется определить условную фоновую концентрацию для СПАВ. В створе М наблюдения не проводились. В 700 м выше створа М расположен створ А, где проводились систематические наблюдения за химическим составом речной воды и выделена загрязненная струя.

Исходные данные** по выделенной струе: q = 50,6 , , ширина загрязненной струи 8,8 м (расстояние от левого берега до середины реки 4,4 м). Данные по остальной части реки Н в створе А: ; . Параметры русла реки на рассматриваемом участке составляют: , U = 2,42 м/с, Н = 2,37 м, В = 26,5 м, , . Указанные в задаче исходные данные представлены в папке программы в файле "Пример Г 8.dat".

Для пересчета условной фоновой концентрации в створ М воспользуемся программой "ГХМ-фон4".

После открытия главной экранной формы программы ввод исходных данных начинаем с ввода участков реки. Для этого в главной экранной форме нажимаем кнопки "Участки", "Ввод данных, просмотр-корректировка". В появившейся экранной форме в редакционные окна вносим требуемую информацию по рассматриваемому участку (вид заполненной экранной формы представлен на рисунке Г.18). После заполнения редакционных окон нажимаем кнопку "Запомнить".

Поскольку в папке программы рассматриваемый участок реки Н записан в виде файла "Участок реки H.are", можно воспользоваться этой записью. Для этого, войдя в раздел меню "Участки", активируем закладку "Открыть файл со списком участков" и в открывшемся окне Windows выбираем указанный файл.

После ввода характеристик по рассматриваемому участку реки Н в память программы заносим входную информацию по источнику вещества с использованием разделов меню "Источники загрязнения", "Ввод данных, просмотр-корректировка". Вид заполненной экранной формы программы по источнику СПАВ представлен на рисунке Г.19.

В папке программы интересуемый источник вещества записан в виде файла "Источник вещества на реке H.ist", поэтому можно также воспользоваться этой записью. Для этого, войдя в раздел меню "Источники загрязнения", активируем закладку "Открыть файл с набором источников загрязнения" и в открывшемся окне Windows выбираем указанный файл.

После внесения и запоминания всей исходной информации задачи в текущую память программы переходим в главную экранную форму и в окне "Введите код контрольного створа" вводим код контрольного створа с учетом его расстояния от устья реки. В рассматриваемой задаче задаем код 0 (0 км). Для фиксации задания нажимаем кнопку "Запомнить". Запуск пересчета фоновой концентрации вещества в заданный нижележащий створ на расстоянии 0 км от устья реки осуществим нажатием кнопки "Расчет".

На главной экранной форме в результате расчета появляется график изменения концентрации СПАВ в сечении реки в заданном нижележащем створе М и краткий отчет о результатах пересчета условной фоновой концентрации. Искомая пересчитанная условная фоновая концентрация СПАВ в створе М составила 82,97 .

Форма представления результата перерасчета условной фоновой концентрации СПАВ проиллюстрирована на рисунке Г.20***.

______________________________

* Результат наблюдений, выделенный в таблице Г.6 рамкой, в расчете не учитывался, т.к. принят нехарактерным (при n = 23, ; ; I' = 3,7; ; ).

** Исходные данные для примера были взяты из [15] (см. с. 130, пример 1) для иллюстрации сходимости расчета смешения и разбавления сточных вод по методу, предлагаемому ФГБУ "Гидрологический институт", и по методу, использованному в рассматриваемом руководящем документе.

*** Небольшое расхождение в конечном результате расчета максимальной концентрации СПАВ по методу ГГИ (81 ) и методу, используемому в настоящем руководящем документе (82,97 ), связано с точностью расчета средних концентраций в расчетной ячейке: по методу ГГИ использована ширина расчетной ячейки, равная 2,6 м, по методу, рекомендуемому в руководящем документе, ширина ячейки составляет не более 0,09 м. Если "снять" с графика концентрацию СПАВ на расстоянии 1,3 м от левого берега, то результаты по расчету максимальной концентрации СПАВ в сечении реки по указанным методам практически совпадут.