Теоретичні відомості. Оцінка рівня екологічної безпеки гідросфери. Дослідження поверхневого стоку з

Практична робота №2

ОЦІНКА РІВНЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ ГІДРОСФЕРИ. Дослідження поверхневого стоку з

Міської території

Мета роботи: провести розрахунок загального об’єму стоку з водозбірної території за рік.

Теоретичні відомості.

Поверхневий стік з територій міст і промислових площадок є істотним джерелом забруднення і засмічення водних об’єктів. Встановлено, що в урбанізованих зонах з розвинутим агропромисловим сектором з поверхневим стоком у водні об’єкти надходить понад 80% забруднюючих речовин. Контроль за відведенням забрудненого поверхневого стоку регламентується Державним стандартом України ДСТУ 3013-95 “Правила контролю за відведенням дощових і снігових стічних вод з територій міст і промислових підприємств”.

Поверхневий стік містить у собі дощові, снігові і поливально-мийні стічні води. Він буває організованим і неорганізований. Організований поверхневий стік збирається з водозбірної території за допомогою спеціальних лотків і каналів та надходить у мережі каналізації чи безпосередньо у водний об’єкт через випуски зливових вод. Неорганізований поверхневий стік стікає у водний об’єкт по рельєфові місцевості.

Основними джерелами забруднення поверхневого стоку на міських територіях є:

• сміття з поверхні покрить;

• продукти руйнування дорожніх покрить;

• продукти ерозії ґрунтових поверхонь;

• викиди речовин в атмосферу промисловими підприємствами, автотранспортом, опалювальними системами;

• протоки нафтопродуктів на поверхні покрить;

• втрати сипучих і рідких продуктів, сировини, напівфабрикатів;

• площадки для збору побутового сміття.

Найбільш високий рівень забруднення поверхневого стоку спостерігається на територіях великих торгових центрів, автомагістралях з інтенсивним рухом транспорту, територіях промислових і автотранспортних підприємств, неупорядкованих будівельних майданчиках.

Формування поверхневого стоку відбувається під впливом комплексу природних (атмосферні опади, випаровування, фільтрація, затримка вологи рослинами) і антропогенних (використання водозбірної території, застосування штучних покрить, технологія миття штучних покрить) факторів. Специфічні особливості поверхневого стоку, пов’язані з епізодичністю його надходження, різкими змінами витрати і рівня забруднення, мінливістю складу забруднюючих речовин, значно ускладнюють контроль і нормування надходження його в міські системи водовідведення чи у водні об’єкти.

Контроль складу поверхневого стоку здійснюють шляхом аналізу проб, що відбирають з дощової чи промислово-дощової мережі. Відбір проб роблять порційно. Для одержання детальної інформації про склад поверхневого стоку виробляється аналіз кожної відібраної проби. Для дощових вод інтервал між відбором проб на початку дощу дорівнює 5-10 хв., а в наступний період 20-30 хв. Орієнтовні дані про склад дощових вод одержують шляхом аналізу усередненої за період дощу проби. При цьому проби відбирають через рівні проміжки часу, а об’єми проб, що послідовно відбираються, повинні бути пропорційні витраті дощових вод. Для снігових вод проби відбирають у дні сніготанення між 12 і 14 годинами з інтервалом у 30 хв. Результати контролю використовують для оцінки винесення забруднюючих речовин з поверхневим стоком.

Оцінку винесення речовин з поверхневим стоком роблять на основі орієнтованих даних про склад і кількість поверхневого стоку. Для організованого поверхневого стоку використовують дані вимірювань витрат стічних вод і результати аналізу проб. Для неорганізованого поверхневого стоку, а також при неможливості організувати необхідні вимірювання витрати поверхневого стоку визначають розрахунковим шляхом, а концентрації речовин у поверхневому стоці приймають на підставі узагальненої кількісної характеристики кожної складової поверхневого стоку.

Орієнтовні узагальнені дані про склад поверхневого стоку з міських територій наведені в таблицях 2.1 і 2.2.

Склад поверхневого стоку з території промислових підприємств визначається характером основних технологічних процесів, ефективністю роботи систем пило- і газовловлення, організацією складування і транспортування сировини і відходів виробництва, санітарним станом території. Для забезпечення нормального виробничого процесу на території промислових підприємств повинні організовуватися своєчасне збирання і вивезення снігу. Основним видом поверхневого стоку в цьому випадку є дощові стічні води. У залежності від складу накопичених на території промплощадок і речовин, що змиваються поверхневим стоком, промислові підприємства поділяють на дві групи. До першої групи відносять підприємства, поверхневий стік з території яких не містить специфічних речовин з токсичними властивостями і близький за своїм складом до дощового стоку з районів житлової забудови. До цієї групи відносять підприємства енергетичної галузі, чорної металургії (крім коксохімічних виробництв), машинобудування, металообробні і нафтопереробні заводи, приладобудівні заводи, підприємства легкої, харчової, електротехнічної галузей промисловості. Інші підприємства відносяться до другої групи і характеризуються наявністю в поверхневому стоці зі своєї території великої кількості органічних домішок і специфічних речовин. Орієнтований склад поверхневого стоку з території промислових підприємств наведений у табл. 2.3.

Таблиця 2.1 – Усереднені показники складу дощового стоку з території промислових підприємств

Показник	Вміст у дощовому стоці з території підприємств, г/м3
1-ї групи	2-ї групи
Завислі речовини	500 - 2000	2000 - 4000
БСК5:
у перерахунку на розчинені речовини	20-30	40-90
з урахуванням диспергованих речовин	40-60	80 - 180
ХСК:
у перерахунку на розчинені речовини	100 - 200	–
з урахуванням диспергованих речовин	200 - 600	–
Нафтопродукти:
при інтенсивному русі автотранспорту	30 - 70	–
для нафтової галузі	до 500	–
Мінеральний склад	200 - 500	–

У поверхневому стоці з території підприємств другої групи містяться також специфічні токсичні речовини, такі як важкі метали, феноли, фтор, миш’як, роданіди, аміак і інші. Наявність специфічних речовин визначається технологією виробництва.

Для того, щоб визначити кількість речовин, що надходять у водний об’єкт із поверхневим стоком, необхідно знати його склад і витрату. Кількість дощових і снігових вод залежить від кількості атмосферних опадів, що випали, і характеристик водозбірної території. Об’єм поливально-мийних вод визначається прийнятою технологією мийки і площею оброблюваних покрить. Не всі атмосферні опади, що випали, і води, що утворюються після мийки площ, вулиць і автодоріг, надходять до у водного об’єкту. Частина атмосферних опадів перехоплюється верхніми ярусами рослинного покриву і не досягає поверхні землі. Опади, що потрапили на водозбірну площу, і поливально-мийні води стікають по схилі місцевості у водний об’єкт, по шляху, затримуються у нерівностях рельєфу, випаровуються, просочуються в ґрунт і ґрунтові води. Можливі втрати атмосферних опадів і поливально-мийних вод на шляху до водного об’єкта представлені на рис. 2.1. Інша частина поверхневих стічних вод, що залишилися, складає загальний шар поверхневого стоку.

Рисунок 2.1 – Втрати атмосферних опадів і поливально-мийних вод у процесі формування

поверхневого стоку

ХІД РОБОТИ

Для обліку втрат поверхневих стічних вод на водозбірній площі використовують величину коефіцієнта стоку (). Цей коефіцієнт чисельно дорівнює відношенню кількості води, що стікає з поверхневим стоком у водний об’єкт з одиниці площі за одиницю часу, до кількості, що потрапили на одиницю площі за одиницю часу опадів і поливально-мийних вод. Для дощових і снігових стічних вод ця величина залежить від характеристик поверхні водозбірної території. Значення коефіцієнтів стоку для основних типів поверхні наведені в табл. 2.2.

Таблиця 2.2. - Значення коефіцієнтів стоку

№ п/п	Вид водозбірної поверхні	Величина коефіцієнта стоку,
дощовий стік	сніговий стік
	Забудовані території	0,6	0,6
	Незабудовані території	0,3	0,6
	Парки, гравійні покриття	0,3	0,6
	Водонепроникні поверхні	0,7	0,93
	Ґрунтові поверхні	0,2	0,6
	Газони, зелені насадження	0,1	0,2

Значення коефіцієнта стоку для водозбірного басейну розраховують як середньозважене для всієї площі за формулою:

(2.1)

де – вагові коефіцієнти, рівні за величиною відношенню площі, займаної даним видом покриття, до загальної водозбірної площі; – коефіцієнти стоку для різних видів покрить (табл. 2.2).

При орієнтованих розрахунках кількості поверхневого стоку з території невеликих міст величина коефіцієнта стоку для дощових і снігових вод може прийматися в межах 0,3-0,4.

Якщо на водозбірній території розташовані великі парки чи ділянки лісових масивів, виявляється ефект затримки частини атмосферних опадів рослинним покривом. У цьому випадку об’єм поверхневого стоку зменшується. Розрахунок кількості затриманих атмосферних опадів виробляється відповідно до абсолютних норм затримки, наведених у табл. 2.5.

Таблиця 2.3 – Абсолютні норми затримки атмосферних опадів деревною рослинністю.

Вид рослинності

Кількість затриманих атмосферних опадів НЗ, мм

місяці

за рік

Хвойний ліс

Листяний ліс

Кількість атмосферних опадів, що випали, коректується на величину затриманих опадів з урахуванням співвідношення площ, зайнятих різними видами дерев, і усієї водозбірної площі. Об’єм дощових чи снігових стічних вод визначається в цьому випадку за формулою:

м³/рік, (2.2)

де – коефіцієнт стоку; F – загальна площа території міста, га; Н и Н_З – шари опадів, що випали і були затримані відповідно, мм.

Об’єм поливально-мийних стічних вод визначається за формулою:

м³/рік, (2.3)

де т – витрата води на миття одиниці площі, л/м²; k – кількість мийок у році; F_m – площа оброблюваних покрить, га; – коефіцієнт стоку поливально-мийних стічних вод.

Значення всіх параметрів, що входять у цю формулу, визначаються у відповідності з наступними нормативами:

• на миття 1 м² площі витрачається від 1,2 до 1,5 літрів води;

• кількість мийок для умов міста складає від 50 до 150 за рік;

• площа покрить, які потребують миття, складає 20% від усієї території міста;

• коефіцієнт стоку поливально-мийних стічних вод приймається рівним 0,6.

Загальний об’єм стоку з водозбірної території за рік визначається як сума складових:

(2.4)

де W_Д, W_С і W_ПМ – об’єми дощових, снігових і поливально-мийних стічних вод відповідно.

Сумарне значення річного винесення речовин з поверхневим стоком розраховується як:

(2.5)

де С _Д, С_С і С _ПМ – концентрації речовин у дощових, снігових і поливально-мийних стічних водах відповідно, г/м³ (табл. 2.4).

Таблиця 2.4 – Усереднені показники складу поверхневого стоку с території міста