VI. Расчет величин НДС для совокупности выпусков в водохранилища и озера, расположенные в пределах водохозяйственного участка
43. Совокупность выпусков сточных вод для водоема составляют выпуски, сточные воды которых сбрасываются непосредственно в водоем.
44. Реки, впадающие в водоем, следует рассматривать как береговые выпуски сточных вод. При этом концентрации веществ в устьях рек определяются заранее или описываются уравнением вида (30).
45. НДС для всех выпусков из рассматриваемой совокупности определяются из решения задачи математического программирования. Критерий оптимальности - минимум суммарных приведенных затрат на достижение НДС вида (29).
46. Модель водного объекта:
, (60)
где:
- вектор показателей (концентраций веществ), характеризующих качество воды в створе k, ;
- вектор фоновых концентраций веществ в водоеме, ;
- вектор максимальных среднечасовых концентраций веществ в сточных водах выпуска i, ;
- кратность разбавления сточных вод выпуска i на пути до створа k;
- множество номеров выпусков, оказывающих влияние на качество воды в створе k.
47. Для расчета фоновых концентраций веществ в водоеме принимается, что они формируются в результате поступления нормированных веществ от всех источников и влияния внутриводоемных факторов, одинаковы в любом створе водоема (приближение полного перемешивания) и описываются системой уравнений:
, (61)
где:
A - матрица, коэффициенты которой отражают процессы трансформации веществ в водоеме;
I - множество номеров всех источников поступления нормированных веществ;
- расход сточных вод выпуска l, .
48. Матрица коэффициентов трансформации имеет следующую структуру:
(62)
(63)
, (64)
где:
- коэффициенты трансформации веществ в водохранилище, .
Значениям соответствуют следующие показатели:
- азот общий;
- ;
- азот аммонийный;
- азот нитритов;
- азот нитратов;
- растворенный кислород;
,......,m - остальные показатели;
- коэффициент, характеризующий соотношение между и органическим азотом в воде водоема;
- коэффициент пересчета в в воде водоема;
, - соответственно коэффициенты стехиометрической эквивалентности аммонийный азот - кислород и нитритный азот - кислород, , . Коэффициенты и не являются универсальными и должны оцениваться для каждого конкретного водоема на основе калибрации модели по данным наблюдений.
49. Матрица описывает внутренний круговорот биогенных элементов в водном объекте. Поскольку для водоемов время водообмена, как правило, превышает характерное время обращения биогенных элементов по указанному циклу, то моделируемая в нем группа показателей - , азот аммонийный, азот нитритов и азот нитратов должна рассчитываться только совместно. Изолированный расчет этих показателей или расчет для неполной группы могут привести к значительному занижению расчетных концентраций и, следовательно, к установлению недостаточно жестких НДС.
50. Коэффициенты трансформации вычисляются по формуле:
, (65)
где:
- коэффициент неконсервативности (для растворенного кислорода вместо коэффициента неконсервативности используется константа реаэрации), 1/сут;
- объем заполнения водоема (водохранилища), ;
- коэффициент приведения размерности в , ;
- расход водозабора или вытекающей из водоема реки, ;
J - множество номеров мест изъятия воды из водоема, включая водозаборы и вытекающие из водоема реки.
51. При расчете концентрации растворенного кислорода в правую часть соответствующего уравнения системы (61) добавляется член:
, (66)
где:
- растворимость кислорода в 1 воды при расчетной температуре, .
52. Кратность разбавления определяется по формуле (3) как произведение кратности начального разбавления и кратности основного разбавления . Значения определяются по формулам (47), (48) или, если не выполняются условия применимости метода М.А. Руффеля, согласно п. 27. Значения определяются по формулам (53) - (59) или численным методом А.В. Караушева.
53. Модель комплекса водоохранных мероприятий при расчете НДС веществ в водоемы полностью совпадает с описанной ранее моделью (37) - (39) комплекса водоохранных мероприятий для случая расчета НДС веществ в водотоки.
54. В результате решения задачи оптимизации (29), (60), (61), (34) - (39) определяются оптимальные доли расхода сточных вод, проходящие по различным технологическим маршрутам очистки и использования , i = 1,....., N. После этого по формулам (41) - (43) определяются величины расходов сбрасываемых сточных вод - , концентрации веществ в сточных водах - и НДС веществ на выпусках сточных вод - НДСi, i = 1,_..,N.