Улучшение экологического состояния городских водных объектов регулированием их кислородного режима

• Автор: Богомолова, Татьяна Геннадиевна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Основные условные обозначения.
Гидросфера урбанизированных территорий. Основные факторы, определяющие ее экологическое состояние.
Урбанизация территорий и ее влияние на городские водные объекты.
Виды загрязнений городских водных объектов.
Кислородный режим и донные отложения - факторы, существенно влияющие на качество воды в городских водных объектах.
Выводы по главе
Расчетно-аналитические исследования процессов реаэрации воды и потребления кислорода донными отложениями.
Молекулярная и турбулентная диффузия и их роль в обменных процессах.
Влияние движения и перемешивания водных масс на ход обменных процессов.
Особенности диффузионных процессов в водонасыщенных грунтах ложа водоема.
Аналитический метод исследования кислородного баланса водоема с загрязненными донными отложениями.
Выводы по главе
Методика и техника экспериментальных исследований.
Задачи экспериментальных исследований. Планирование эксперимента.
Методика и техника измерений содержания кислорода в воде. Оценка погрешностей.
Организация и технология исследований потребления кислорода донными отложениями.
Выводы по главе
Реаэрация воды за счет поступления кислорода через водную поверхность
4.1 Диффузия кислорода через свободную поверхность в уело- 64 виях покоящейся жидкости. Диффузионный слой.
4.2 Диффузия кислорода через поверхность движущегося по
тока воды. Коэффициент реаэрации.
4.3 Кислородный баланс водного объекта при отсутствии за
грязненных донных отложений.
4.4 Дополнительные факторы, влияющие на реаэрацию и де
фицит кислорода в водной среде.
Выводы по главе
5 Потребление кислорода из воды загрязненными донны
ми отложениями.
5.1 Потребление кислорода из воды загрязненными донными
отложениями в статических условиях. Скорость потребления кислорода.
5.2 Влияние песчаного экранирования загрязненных донных
отложений и их «населенности» гидробионтами на интенсивность потребления кислорода.
5.3 Влияние механического состава донных отложений на по
требление кислорода.
5.4 Влияние взмучивания донных отложений на интенсивность
потребления кислорода.
5.5 Потребление кислорода большими слоями грунта при по
коящейся и движущейся жидкости.
5.6 Окисление загрязняющих веществ в донных отложениях
5.7 Биохимическое потребление кислорода загрязненными
донными отложениями.
Выводы по главе
6 Инженерные методы улучшения экологического со
стояния городских водных объектов регулированием их кислородного режима.
6.1 Состав комплекса инженерных мероприятий по улучшению
экологического состояния городских водных объектов регулированием кислородного режима.
6.2 Усовершенствование технологии удаления загрязненных
донных отложений.
6.3 Применение систем замкнутого насосного водооборота для
увеличения проточности и улучшения кислородного режи-

ма малых рек.
6.4 Предложения по применению струйно-вихревой аэрации
воды в водоемах с системой замкнутого насосного водо-
оборота для улучшения кислородного режима и обеспечения стабильного экологического состояния городских водных объектов.
Выводы по главе
Общие выводы и рекомендации
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Сегодня в мире около трех четвертей населения проживает в городах. Рост количества городов и численности населения в каждом из них остается одной из определяющих тенденций развития современной цивилизации. Водотоки и водоемы в пределах урбанизированных территорий постоянно испытывают мощное негативное воздействие процессов урбанизации, являясь приемниками загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком, с очищенными сточными водами из атмосферы и с загрязненными грунтовыми водами.
Экологическое состояние городских водных объектов, являющихся наряду с городскими лесными насаждениями «природными» территориями в крупном городе, имеет важнейшее значение для поддержания здоровья населения, обеспечивает выполнение полноценных рекреационных функций и сохранение внутриводоемных экосистем. Под экологическим благополучием понимается комплекс факторов, обеспечивающих стабильное состояние водоема и прилегающей территории в пределах нормативных показателей качества воды, уровня загрязненности грунтового ложа и прибрежной зоны, обеспечивающих гарантированное отсутствие угроз здоровью населения и существованию водоемной биоты в соответствии с назначением водоема и характером водопользования: в целях рекреации, водоснабжения, рыборазведения и водоотведения.
Одним из важнейших факторов, обеспечивающих экологическое состояние городских водных объектов, является количество растворенного в воде кислорода, который определяет активность самоочистительных процессов. Необходимость тщательного исследования этих процессов определяет актуальность темы диссертации, посвященной углубленному изучению кислородного режима и явлений, влияющих на процессы загрязнения и самоочищения воды в городских водных объектах.
Объектом исследований в данной диссертационной работе являются массообменные процессы растворения атмосферного кислорода воздуха че-

ческий поток вещества и в этом случае будет пропорционален градиенту

средней концентрации —,, однако перенос вещества будет осуществляться за

счет турбулентности. Количество вещества, переносимого турбулентными пульсациями, в этом случае определяется как
]туРб=-Ът~т1ч. (2.2)
Коэффициент турбулентной диффузии Д характеризует перенос вещества хаотическим турбулентным движением, в то время как коэффициент молекулярной диффузии характеризует перенос вещества хаотическим молекулярным движением.
2.2= Влияние движения и перемешивания водных масс на ход обменных процессов.
Диффузионные процессы происходят в воде, грунте, между грунтом и водой, а также между воздухом и водной массой. Направление диффузионного потока зависит от концентрации вещества, которая может быть больше, например, либо в воде, либо в грунте. В зависимости от этого поток вещества идет в грунт или в воду. Диффузия примесей в этом случае происходит вследствие действия двух различных механизмов.
На перенос кислорода из атмосферного воздуха в воду влияет не только градиент концентраций (дефицит кислорода), но и состояние водной поверхности, наличие ветрового волнения и течения, генерированного ветром, уровень турбулентности в поверхностном слое воды [73, 92, 186].
При покоящейся жидкости над грунтом при его сквозной пористости происходит молекулярная диффузия. Если жидкость движется, динамические параметры потока оказывают влияние на процесс диффузии в грунте. Нали-