Динамика изменения мутности воды на водосливной кромке шахтного водосброса в период весеннего паводка

УДК 556

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ МУТНОСТИ ВОДЫ НА ВОДОСЛИВНОЙ КРОМКЕ ШАХТНОГО ВОДОСБРОСА В ПЕРИОД ВЕСЕННЕГО ПАВОДКА

В.Ф. ВАСИЛЕНКОВ, В.Н КРОВОПУСКОВА, О.Н. ДЕМИНА

ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

В данной статье изложены результаты исследования динамики изменения мутности воды во время весеннего половодья

Основная масса взвешенных наносов поступает в реку из бассейна вместе со склоновым стоком воды в периоды половодья и дождевых паводков, а так же в результате русловой эрозии (размыв берегов, перемывание русловых наносных отложений). Водосборная территория может располагаться в зоне работы; промышленных предприятий, которые вносят свой состав поллютантов в реку [1,2]. Рядом авторов показано[1,3], что особенно интенсивно в пыли концентрируются тяжёлые металлы (РЬ, Си, N4, Ъ\\ 5, С<1, 8Ь, Мо, \У, 8п, Сг, В1) и радионуклиды, накапливаясь в тонких фракциях (<2мкм). Результаты наблюдений за стоком взвешенных наносов равнинных речных потоков показывают, что основная масса их (от 40% до 90%) состоит из частиц крупностью менее 0,05 мм [4]. Поэтому в целях сохранения необходимого качества поступающей из пруда воды, в период весеннего половодья нужно осуществлять контроль мутности воды на водосливной кромке водосброса.

Крупные наносы остаются на месте, а более мелкие в зависимости от транспортирующей способности потока передвигаются по дну и частично взвешиваются.

Установившийся режим движения наносов в речном потоке нарушается при возникновении в реке местных подпоров (например, при возведении на реке плотины) и вызванных подпором снижений скоростей течения.

С целью установления взаимосвязи уровня воды на кромке водосброса и количеством взвешенных наносов в период весеннего наводка проведены экспериментальные исследования на пруду с. Кокино, Выгоничского района.

По характеру водного режима р. Волосовка, на котором расположен пруд, относится к равнинному типу преимущественно снегового питания. Для этого типа рек характерно высокое половодье, при котором подъем и спад половодной волны происходит достаточно интенсивно. Весеннее половодье характеризуется интенсивным ростом уровней и расходов, продолжительность половодья колеблется от 10 до 20 дней в году. Исследования на пруду проводились с 2.04 по 25.04.2011 года.

Река Волосовка берет начало из родников западнее с. Паниковец Выгоничского рай-

она Брянской области на высоте 170.0 м БС. Общая длина реки 10,4 км; площадь водосбора в устье 50 км2; коэффициент извилистости 1.06; ширина реки в среднем 5 м; глубина от 0,25 до 0,6 м; скорость течения 0,26-0,39 м/сек.

В расчетном створе площадь водосбора реки Волосовка 32 км2, среднегодовой расход -0,144 м3/сек. объем стока 4,54 млн. м /год.

Объем стока 95% обеспеченности составляет 2,18 млн. м3/год.

В период полевых исследований измерялись следующие характеристики: колебания уровней воды в пруду, температура воздуха, температура воды в водоеме, проводился отбор проб воды, а также учитывались климатические условия мес тности, ледовый режим водоема.

Визуальные измерения уровня воды производились с помощью водомерной рейки через регулярные промежутки времени (1 час) [5].

В соответствии с методикой [6] производились многосрочные наблюдения за мутностью. Единичные пробы воды на мутность отбирались ежедневно в сроки - 3 раза в 8,14 и 20 часов батометром насосного типа с глубины 1 метр перед шахтным водосбросом (мутность №1) и непосредственно со сливной призмы шахтного оголовка (мутность №2) (см. таблицу 1). Мутность воды определялась в лабораторных условиях по фотометрической методике.

В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по формазину, что нашло свое отражение в стандарте 180 7027. Согласно этому стандарту, единицей измерения мутности является РЫН Агентство по Охране Окружающей Среды США и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) используют единицу измерения мутности МТИ

Результаты измерений выражают в мг/дм3 (при использовании основной стандартной суспензии каолина) или в ЕМ/дм3 (единицы мутности на дм3) (при использовании основной стандартной суспензии формазина). Переход от мг/дм3 к ЕМ/дм3 осуществляется, исходя из соотношения: 1,5 мг/дм3 каолина соответствуют 2,6 ЕМ/дм3 формазина или 1 ЕМ/дм3 соответствует 0,58 мг/дм3[7].

Измерения произведены прибором «Поток-СМТ» (турбодиметрический) для водных потоков с мутностью от 1 до 50 мг/дм3 (рис.1). Калибровка прибора осуществлена предприятием изготовителем в соответствии с РЭ ВТИГ 2.850.016-1.

Рисунок 1- Общий вид прибора «Поток-СМТ» для измерения мутности воды фотометрическим методом

Таблица 1

Результаты статистической обработки данных мутности воды на шахтном водосбросе пруда п. Кокино

Дни месяца 2.04.11 3.04.11 4.04.11 5 04.11 6.04.11 5 о к 8.04.11 г—л 3 10.04.11 ! 11.04.11 12.04.11 13.04.11 14.04.11 15.04.11 ТГ о чэ 17.04.11 18.04.11 19.04.11 20.04.11 21.04.11 22.04.11 23.04.11 24.04.11 25.04.11

Мутность во- гл

ды (среднесуточная) (№1), ос >о гч" ЧГ О 00 45 оо* гч о" ЧО оС гч <л Г-' ОО о оо" гч м г-' сч 00 г<1 Оч гч чО гч 00 <*г гч 00 о «-Г гл оо гч' 00 оГ

мг/дм"'

Мутность во- 26,12

ды (среднесуточная) (№2), гч о оС «п ОС ОС гч VI о гч ГЧ о\ эС 3\ г-00 П. о оо' о' ГЧ оо о п 30,51 сп Г-гч о о" гч «Г «Ч •о сп О о —. <п"

мг/лм'

Примечание: №1- мутность воды на глубине 1 м перед шахтным водосбросом, №2 - мутность воды на спияной причме шахтного оголовка водосброса.

По результатам статистической обработки данных (таб. 1) построен график зависимости мутности воды на глубине 1 метр перед шахтным водосбросом и непосредственно на сливной призме шахтного оголовка от периода весеннего паводка (рис. 2).

О 5 10 15 20 25 30

Д1та

Рисунок 2 - График зависимости мутности воды на глубине 1 м перед шахтным водосбросом, на сливной призме шахтного оголовка от периода весеннего паводка

Анализ зависимости позволяет сделать следующие выводы:

1. Мутность сбрасываемой зоды непосредственно на кромке шахтного водосброса в период (со 2.04 по 15.04) интенсивного таяния снега и роста уровня воды выше (на 2-7 мг/дмЗ) по сравнению с показателями мутности на глубине 1 метр перед шахтным водосбросом.

2. В период интенсивного таяния льда на водоёме, исчезновения снежного покрова (cl5.04 по 24.04) и снижения уровня воды мутность сбрасываемой воды непосредственно на кромке шахтного водосброса резко снижается и становится меньше (на 2-3 мг/дмЗ) показателей мутности в нижних (1метр) слоях водоёма.

3. Во время наблюдений отмечено кратковременное повышение уровня мутности на глубине 1 метр (10.04) в результате сильных ливневых осадков.

ВЫВОДЫ

В ходе проведённых исследований была определена зависимость повышения значений мутности от роста расхода воды, что поможет составить методику контроля необходимого качества поступающей из пруда воды в период весеннего паводка.

Рекомендуется стремиться пропускать паводок при минимальном сбросном расходе, чтобы не перегружать водосброс, рассчитывая режим его работы с учетом возможного роста уровня воды над кромкой водосброса [8].

В целях задержания излишней мутности в пруду в период паводка можно предложить изменить ширину водосливного фронта водосбросного сооружения, корректируя его конструкцию.

ЛИТЕРАТУРА

1. Янин, Е.П. Промышленная пыль: разновидности, источники, химический состав / Е.П. Янин // Научные и технологические аспекты охраны окружающей среды. - М.: ВИНИТИ, 2004. -№6.- с.2-107.

2. Янин, Е.П. Источники и пути исступления загрязняющих веществ в реки промыш-ленно-урбанизированных районов / Е.П. Янин. -М.: НиТА ООС. -2002.- №6. - с.2-90.

3. Yang Shao-jin, Dong Jin-quan, Cheng Bing-ru. Characteristics of air particulate matter and their sources in urban and rural area of Beijing, Chine // J. Environ. Sei. (Chine), 2000, 12, №4, p. 402-409.

4. Шамов, Г.И. Речные наносы/Г.И Шамов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - 378 с.

5. ГОСТ 25855-83 «Уровень и расход поверхностных вод. Общие требования к измерению».

6. РД 52.08.104-2002 «Методические указания. Мутность воды. Методика выполнения измерений».

7. ГОСТ 3351-74 Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.

8. Василенков В.Ф., Кровопускова В.Н., Демина О.Н. К вопросу об оптимизации работы водосбросных сооружений прудов при сбросе наносов тонких фракций. Брянск: Изд-во Брянской ГСХА, 2011-203 с.

Dynamics of water turbidiiychange on edge of shaft of waste chute during spring flood Vasilenkov V.F., Krctvopuskova V.N., Dyemina O.N.

The Bryansk State agricaltural academy Summary

In given article the results of reseach of water turbidity dynamics during spring flood are surveyed.