排水工程下册(第1篇)word版

每段长100m,三段的管径分别为DN2000mm,1600mm,1200mm,三段共设45个排出孔,孔径175mm,孔距6.5mm,在平均水深的1/3处喷入江中。扩散器的末端距岸边1000m。

由式(2-14)得

u*?ghi?9.8?20?6.7?10?6?0.0362m/s

式(2-16)得

?z?0.067hu*?0.067?20?0.0362?0.0485m2/s

式(2-17)得

202Tz?0.4?0.4??3300s

?z0.0485式(2-18)得

h2Lz?uTz?0.16?3300?528m

根据现场示踪测定,大江在该市河流段的?y?0.5,故用式(2-13)

Dy??yhu*?0.5?20?0.0362?0.362m2/s

每个排放孔的排放源强度为:

m?M5.4?280??33.6g/s n45根据题意要求,用式(2-11)~式(2-24)计算出沿河流方向2km、4km及集中取水口 8km 处的BOD5浓度值。计算值列于表2-2。

排放扩散器下游距离x(km) 二维水体水质摸型应用计算衷

2 4 8 表2-2

流达时间Tx(s) 扩散宽度增里Ly(m) 横向均方差?y 212500 380 9050 95 0.044 25000 538 18100 135 0.031 50000 760 36200 190 0.022 ?y ?(mg/L) 9

浓度增量?C(mg/L) 1.41 3.71 1.16 3.46 0.90 3.2 0.7 3.0 0.04 2.3 + 0.04=2.34 最大浓度值Cmax(mg浓度增量?C1(mg/L) /L) C1(mg/L) ?C2(mg/L) 取水口处浓度C2(mg/L) 计算结果表明,取水口处于污染云的边缘,因江水基值BOD5为2.30mg/L,由于污水的排入沿江水扩散至该处,BOD5浓度的增量为0.04mg/L,故该处的江水BOD5 =2.3 + 0.04 = 2.34mg/L,仍属于二级水体(BOD5<3mg/L),认为是安全的。

(二)污水排海的扩散稀释及应用

由于海水的性质与江河不同,海水的含盐量髙,密度大,水层上下温差大,有潮汐与洋流的回荡。因此污水排人海湾后,扩散稀释存在着初始轴线稀释、输移扩散稀释与大肠菌群的衰亡稀释等。

初始轴线稀释可用初始轴线稀释度表示。

(1)当海水密度均匀时,污水喷出后,羽状流可一直浮升至海面:

?2Scq?S1?Sc?1???? (2-26) uh???1

Sc?0.38?g'?hq (2-27)

图2-6 初始轴线稀释

13?23式中 S1—— 初始轴线稀释度;

Sc—— 无水流时,即u=0时的初始轴线稀释度;

g'—— 由干海水与污水密度差引起的重力加速度差值,g'??a??0g; ?a

?a—— 海水密度; ?0—— 污水密度;

2

g—— 重力加速度,9.81m/s;

10

h—— 污水排放深度,m;

3/(s?m)—— 扩散器单位长度的排放量,m; q

u—— 海水流速,m/s。

(2)海水密度随深度呈线性分布时,即海水密度自海面向海底呈线性逐渐增加,污水喷入海水后,羽状流上升至一定高度zmax后,停止上升,此时污染云的密度比其上面的海水的密度大。则

?2Scq? S1?Sc?1????uzmax???1 (2-28)

Sc?0.31?g'?zmaxq

13?23(2-29)

式中 zmax ——污染云的最大浮升髙度,m。

zmax???0?6.25(g'q)??g???????

a0??23 (2-30)

2.由于洋流引起的输移扩散

海洋的流态较复杂,除主导洋流外,还有潮汐的影响。对干海域、或宽阔的海湾,可不考虑潮汐的回荡作用,否则就应考虑回荡对稀释扩散的影响。此外,污水中有机污染物在海水中的生物化学降解作用远小于洋流引起的输移扩散稀释作用。因此生化降解作用可略去不计。又因为经初始轴线稀释后,可视深度方向的浓度是均匀的,故也可用二维水质扩散模型计算。

(1)不考虑回荡的影响

根据式(2-10),假设污染云随洋流的移动是单向的、连续的和均速的,污水的横向扩散混合可用具有水平扩散系数的扩散过程来描述,则Brooks求解式为:

S2?

erf13/2?2x??1????1?3L?3 (2-31)

式中 S2—— 输移扩散稀释度;

erf???—— 误差函数,erf????2???0e??d?;

2 x—— 排污口至下游某点的水平距离,m;

11

12E0—— 系数,; ??? ugL

E0—— 排污口处(x= 0)的涡流扩散系数,m23s?44/3,E0?4.64?10gL;

L—— 扩散器长度,m。 (2)考虑回荡的影响

对于不太宽的潮汐海口,污水在一段受纳海水内,经过几次回荡后才能移开排污口向外海方向输移,此时的S2为:

?uE?L?Ly?hCp?2nQC0?S2?C1??

??uE?L?Ly?h?2nQ???1 (2-33)

式中 C1—— 经初始稀释后,污染云轴线上的浓度,mg/L;

C0—— 原污水口污染物的浓度,mg/L;

3/s; —— 排放的污水量,mQ

Cp—— 海水中污染物的浓度,mg/L;

uE—— 涨潮流速,m/s;

n —— 污染物在潮汐作用下的回荡次数。

uEitEi?ut?uEitEi n?i?1FiFiKK(2-34)

式中 tEi—— 第i个潮周的涨潮历时,s;

tFi—— 第i个潮周的落潮历时,s;

uEi,uFi—— 分别为第i个潮周的涨、落潮流速,m/s;

K—— 观测的潮周期数。 污染云经几次回荡后的横向增宽:

Ly?42nTDy

(2-35)

式中 T—— 涨落潮历时,T?t涨?t落;

12

Dy—— 横向扩散系数,m2/s。

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