 |
||
|
||
Экспресс-метод определения распределения концентрации примесей в поперечных сечениях водотока
А.А. Стахов
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”
кафедра Информационно-измерительных систем и технологий
Abstract — Expresses-method of spreading the admixtures in the cross-section of flowing water. Brought practical recommendations on normalizing the functions of spreading the concentrations of admixtures for its approximations by the normal law of distribution.
Наиболее точная информация по оценке концентрации примесей в отдельных точках могла бы быть получена путём лабораторного химического анализа проб воды из этих точек или с помощью автоматических измерительных устройств. Однако такой путь не может быть реализован в чистом виде ввиду чрезвычайной сложности, громоздкости и дороговизны. Более простым и дешёвым является метод моделирования распространения и трансформации загрязняющих веществ в водотоке с экспериментальным обоснованием адекватности моделей для конкретных водотоков.
В начале разработки экспресс-метода были произведены качественный и точностной анализы между типовым методом (один из наиболее разработанных - полуэмпирическая теория турбулентной диффузии) и функцией нормального закона распределения случайной величины.
На основании этих анализов была проведена аппроксимация типового метода нормальным распределением. При условии консервативности вещества его количество (массовый расход) от створа к створу остаётся неизменным, что находит соответствие с тем свойством нормального закона распределения, что его площадь под кривой всегда равна 1. На основании этого целесообразно провести нормирование зависимости распределения концентрации. Для этого был получен нормирующий коэффициент:
|
(1) |
|||
|
1-если выпуск находится по центру реки 0.5 - если выпуск находится на берегу реки |
|||
Cст- |
Концентрация сточных вод |
|||
q- |
расход сточных вод |
|||
Q- |
расход водотока |
|||
B- |
Ширина контрольного створа |
|||
Тогда нормированное распределение
будет определяться выражением:
|
(2) |
В данном выражении нам необходимо задаться только параметром
. Как
указывалось выше, основной гипотезой данного
варианта моделирования является неизменность
массового расхода загрязняющего вещества в
любом створе. Меняется только его распределение
по сечениям ввиду разбавления сточных вод водой
водоёма. Следовательно, от сечения к сечению
снижается максимальная концентрация cmax
по оси факела и происходит увеличение
концентрации вещества в поперечном направлении.
При решении конкретных задач необходимо знать
закономерности изменения (снижения)
максимальных концентраций от сечения к сечению.
Для этого потребуются экспериментальные,
натурные измерения. В предварительном плане эти
параметры можно получить по расчётным
рекомендациям, изложенным в литературе по теории
затопленных турбулентных струй [1,2,3].
Максимум нормального распределения должен совпадать с максимумом концентраций. Тогда
может быть рассчитана из
соотношения:
|
(3) |
определяется нормированием
максимального значения Сmax в исследуемом створе.
Зная параметры выражения (2) мы можем получить искомое распределение, произведя операцию, обратную нормированию:
|
(4) |
Сравнительная таблица использования двух методов:
y |
Типовой метод |
Исследуемый метод |
Абсол. Погр. |
0 |
22,977 |
22,977 |
|
10 |
19,195 |
18,720 |
|
20 |
11,191 |
10,130 |
|
30 |
4,553 |
3,640 |
|
40 |
1,293 |
0,870 |
|
50 |
0,256 |
0,137 |
|
60 |
0,035 |
0,015 |
Как видно из приведённых данных, полученные результаты по разрабатываемому методу и теоретические данные довольно близки по своему характеру, но имеют некоторые количественные расхождения, которые при реализации конкретных эколого-информационных систем могут быть скорректированы введением необходимых коэффициентов, учитывающих систематическую погрешность данного метода.
Литература.
| Site of Information
Technologies Designed by inftech@webservis.ru. |
|
