Анализ и совершенствование математических моделей для прогноза экологической надежности источников коммунального водоснабжения

• Автор: Алехин, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 217 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ

НАДЕЖНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ КОММУНАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ, СВЯЗАННЫХ С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ КАЧЕСТВА ВОДЫ

В ВОДОИСТОЧНИКАХ.

1.1. Источники водоснабжения г. Москвы.

1.1.1. Качество воды в водоисточниках г. Москвы

1.1.2. Качество воды на водозаборах Восточной и Северной водопроводных

станций

1.1.3. Качество воды на водозаборах Западной и Рублевской водопроводных

станций
1.2. Водохранилища как регулирующие звенья региональных технологических
систем водоподготовки.
1.3. Проблема соотношения технической и экологической надежности систем
коммунального водоснабжения
1.4. Математическое моделирование в приложении к решению задач обеспечения
экологической надежности источников водоснабжения
1.4.1. Примеры приложения математического моделирования к решению
прикладных задач обеспечения качества воды водоисточника.
1.4.2. Примеры приложения математического моделирования к решению
прикладных задач очистки сточных вод, сбрасываемых в водоемы.
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ САМООЧИЩЕНИЯ ВОДОЕМОВ
2.1. Механизмы самоочищения водоемов.
2.1.1. Влияние уровня первичной продукции на качество воды.
2.1.2. Роль водного биоценоза в круговороте веществ
2.1.3. Окислительные процессы в водоеме
2.2. Биоценозы природных водоемов.
2.2.1. Роль микроорганизмов в процессах самоочищения водоемов
2.2.2. Процесс цветения водоемов
2.3. Взаимодействия в смешанных популяциях микроорганизмов.
2.4. Математические модели конкуренции за пищевые ресурсы
2.4.1. Уравнения для удельной скорости роста биомассы. Односубстратная
и многосубстратная кинетики.
2.4.2. Математические модели биотрансформации органогенных веществ
в экосистемах водоемов
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА ЧАСТНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ
МОДЕЛЕЙ КИСЛОРОДНОГО БАЛАНСА ВОДОЕМА
3.1.Баланс кислорода и процессы самоочищения.
3.2. Анализ математических моделей кислородного баланса водоема.
3.2.1. Анализ модели Стритера Фелпса
3.2.2. Анализ модели Доббинса.
3.2.3. Другие математические модели на основе систем линейных
дифференциальных уравнений.
3.3. Моделирование фотосинтетической активности фитопланктона
и производства кислорода.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КИНЕТИКИ РОСТА
БИОМАССЫ И ПОТРЕБЛЕНИЯ СУБСТРАТА.
4.1. Анализ феноменологических принципов формулировки моделей
микробиологической кинетики
4.2. Модели микробиологической кинетики, учитывающие стехиометрию
конструктивного и энергетического мстаболизмов.
4.3. Анализ уравнений микробиологической кинетики в элементах агрегированных
схем водообмена
4.4. Моделирование роста биомассы в форме нескольких фаз развития особей
цепными реакциями размножения
Выводы по главе 4
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Краткосрочное прогнозирование требуется для регулирования наполнения водохранилищ и управления качеством воды в них, а также для оперативного изменения технологических режимов обработки воды на водопроводных станциях. Долгосрочное прогнозирование проводится для комплексной оценки состояния источника водоснабжения в текущий момент и в будущем. На водозаборы Восточной и Северной водопроводных станций (ВВС и СВС) вода поступает из водохранилищ водораздельного бьефа: Учинского и Клязьминского. В отличие от москворецкой, волжская вода имеет значительно меньшую бактериальную загрязненность, что связано с относительно низкой антропогенной нагрузкой на площади водосбора Волжского водоисточника. Среднегодовые значения мутности воды на водозаборах ВВС и СВС колеблются в диапазоне 1,8 - 2,5 мг/л. Во время паводков мутность возрастает до 6 - 7 мг/л. В отдельные периоды вода, поступающая на водозаборы ВВС и СВС, имеет высокую цветность и перманганатную окислясмость, которые изменяются синхронно. Максимальная цветность ( - °) на водозаборах ВВС и СВС наблюдалась в -, , , гг. В течение года более высокие значения цветности обычно наблюдаются в период весеннего половодья, а также во время обильных осадков летом и осенью. Исключение составляет г. В эти же периоды зарегистрирована высокая перманганатная окисляемость на водозаборах ВВС и СВС, причем на водозаборе СВС значения в среднем выше на 0,5 мг О/л. Максимальные значения мг О/л наблюдались в январе г. Среднегодовая окисляемость составляла 7,5 - 8,5 мг О/л. Длительность сохранения высоких значений цветности и окисляемости в Волжском источнике зависит от водности года, количества и длительности осадков, регламента сработки Верхне-Волжского, Вышневолоцкого, Иваньковского водохранилищ. Для волжской воды характерна более высокая концентрация аммонийного азота, чем для москворецкой. В периоды паводков концентрация аммиака увеличивается в среднем до 0,7 - 0,8 мг/л. Среднегодовая численность фитопланктона на водозаборах ВВС и СВС составляет 0 - кл/мл, что значительно ниже, чем на водозаборах РВС и ЗВС. В основном это связано с меньшим количеством биогенных соединений в Волжском водоисточнике. Развитие фитопланктона в водохранилищах водораздельного бьефа достаточно четко подчиняется сезонной динамике: в весенний период наблюдается развитие диатомовых водорослей, в летний - сине-зеленых. Максимальные численности ( - тыс. В августе концентрация фитопланктона шоке, чем весной и в среднем достигает тыс. Для волжской воды характерны болотные запахи интенсивностью 1-2 балла. Сравнение коли-индекса на водозаборах СВС и ВВС показывает, что значения этого показателя выше в воде, поступающей на ВВС. Это связывают с прохождением воды от водозабора «Уча» по открытому каналу протяженностью км. Среднегодовые значения составляют 0 - 0 кл/л. В летний период коли-индекс увеличивается и достигает кл/л. Аналогичная динамика изменения наблюдается для общего микробного числа (ОМЧ), среднегодовое значение которого изменяется незначительно и составляет - кл/мл. Однако в летний период на водозаборе ВВС эта величина достигает 0 кл/мл. На формирование качества воды, поступающей на водозаборы ВВС и СВС, оказывает положительное влияние время нахождения в водохранилищах, что приводит к прохождению процессов самоочищения, отстаивания, и соответственно, к снижению количества загрязняющих веществ. Основной проблемой при водоподготовке волжской воды является очистка от органических соединений природного происхождения, т. Государственным стандартом []. ВОСТОЧНАЯ ВОДОПРОВОДНАЯ СТАНЦИЯ. Волжская вода после отстаивания в водохранилищах Волжской системы транспортируется по водопроводному каналу ( км), в конце которого размещен переключатель. Вход в переключатель оборудован грубыми решетками. Из переключателя вода направляется в горизонтальный открытый бассейн - «ковш». В начале «ковша» вода хлорируется. Хлорирование для дезинфекции питьевой воды - гарантированное средство в борьбе с водными патогенными микроорганизмами. Как эффективное дезинфицирующее средство и окислитель хлор применяется со 2-ой половины -ого века.