Загрязненность поверхностного стока

Загрязнение поверхностного стока зависит от множества факторов, которые можно объединить в следующие группы: климатические условия, санитарное состояние бассейна водосбора и закономерности движения в дождевой сети.

Климатические условия: интенсивность и продолжительность дождя, частота выпадения и количество осадков, продолжительность таяния снега и т.д.

Состояние бассейна водосбора: уровень благоустройства, род поверхностного покрова, степень загрязнения атмосферы, интенсивность движения автотранспорта и т.д.

Образующийся поверхностный сток смывает и выносит с потоком растворимые и нерастворимые примеси. Кроме этого, атмосферные воды в результате сорбирования на поверхности гидроаэрозоля частиц пыли и газа начинают загрязняться еще в приземных слоях. Основными источниками загрязнения на городской территории являются продукты эрозии почвы, пыль, строительные материалы, выбросы в атмосферы, нефтепродукты от автотранспорта.

Характерными загрязнителями для поверхностного стока являются взвешенные вещества. Органические вещества в суспензированном виде занимают примерно 90 % общего количества окисляющихся веществ, содержащихся в поверхностном стоке.

Концентрация всех примесей в стоке во многом зависит от интенсивности выпадения осадков, продолжительности периода сухой погоды и предшествующего дождя. С увеличением интенсивности осадков увеличивается расход дождевого стока и, следовательно, увеличивается его несущая способность. Продолжительность сухого периода обуславливает накопление примесей на территории водосборного бассейна.

Концентрация примесей в дождевом стоке существенно меняется, – как привило, она быстро возрастает до максимума и далее уменьшается к концу дождя.

Важное значение при проектировании очистных сооружений имеет зависимость годового объема дождевого стока и количества загрязнений от интенсивности выпадения осадков, которая выражается повторяемостью p. Установлено, что основную массу загрязнений выносят часто повторяющиеся дожди относительно малой интенсивности. Дожди же большой интенсивности – ливни, хотя и образуют поток с большим количеством воды, но повторяются очень редко и не наносят большого ущерба водоемам ввиду малой загрязненности.

На территории современного благоустроенного города можно условно выделить 4 района, концентрация загрязнений в поверхностном стоке от которых существенно различается:

• жилые районы с умеренной интенсивностью движения транспорта,
• новые жилые районы со средней интенсивностью,
• районы с преобладанием складских и промышленных территорий,
• автомагистрали.

Все промышленные предприятия в зависимости от физико-химического состава поверхностного стока разделяются на две группы.

К первой группе относят предприятия, для которых основными примесями стока являются грубодисперсные вещества, сорбированные главным образом на взвешенных веществах (черная металлургия, машиностроение, электротехника, угольная, нефтяная, легкая, пищевая промышленность, энергетика, порты, ремонтные заводы, и т.д.). Ко второй группе относят предприятия, для которых в настоящее время характерно поступление специфических веществ – цветная металлургия, коксохимическая, химическая, лесохимическая, целлюлозно-бумажная промышленность и т.д.

Динамика загрязненности дождевого стока

Загрязненность дождевых вод складывается из двух составляющих: основной загрязненности, определяемой смыванием и накоплением на поверхности загрязнений и фоновой, возникающей из-за эрозии (размыва) самих поверхностей.

Для каждой территории можно определить максимальную (предельную) загрязненность. Это объясняется тем, что часть загрязнений регулярно удаляется при сухой уборке и мойке улиц, а также уносится ветром. Количество загрязнений, накопленных за время T на единице площади, определяется по формуле:

,

• где M_max – максимально возможное количество накапливаемых загрязнений,
  k_з – коэффициент динамики накопления загрязнений,
  T – продолжительность периода без стока.

График, построенный по этой зависимости, приведен на рисунке.

Значения параметров в уравнении принимаются в зависимости от типа застройки, наличия автомагистралей и промышленных территорий.

Количество смываемых загрязнений M_см зависит от продолжительности выпадения t и средней интенсивности q дождя:

,

• где k_с – константа смыва загрязнений, зависящая от характеристики бассейна водосбора.

Дополнительная фоновая загрязненность стока, вызванная размыванием грунтовых поверхностей, во многом определяется состоянием дорожных покрытий и бордюров, отделяющих проезжую часть от газонов и грунтовых поверхностей, их высотным расположением, уклоном земли, а также зависит от интенсивности дождей.

Концентрация загрязнений в талом стоке меньше изменяется во времени, поэтому ее можно условно принимать постоянной в течение всего периода снеготаяния.

Кроме вышеуказанных факторов, на загрязненность стока сильно влияет и характер движения по сетям. В начальный период дождя, когда малым расходам соответствуют малые наполнения и скорости течения, часть загрязнений, поступивших в канализационную сеть через дождеприемники, выпадает в осадок и уменьшает загрязненность дождевых вод. При увеличении расходов и скоростей дождевых вод возможно размывание и транспортирование ранее выпавших в осадок загрязнений, в том числе осевших частиц от предыдущего дождя.

Размер или гидравлическая крупность частиц, способных к осаждению или вымыванию, могут определяться по следующей формуле:

• где R, v – соответственно гидравлический радиус и скорость течения.