Р 52.24.627-2007 Усовершенствованные методы прогностических расчетов распространения по речной сети зон высокозагрязненных вод с учетом форм миграции наиболее опасных загрязняющих веществ

     5.1 Общие замечания      

5.1.1 К основным характеристикам перемещающейся по речной сети зоны высокозагрязненных вод относят:

- время, через которое область зоны с максимальной концентрацией загрязняющих веществ достигнет заданного контрольного створа реки ;

- максимальную концентрацию загрязняющего вещества в заданном контрольном створе реки при прохождении через него высокозагрязненных вод ,

- время, через которое фронтальная и хвостовая часть высокозагрязненных вод достигнут заданного контрольного створа реки ;

- продолжительность времени, в течение которого в заданном контрольном створе ожидаются концентрации загрязняющих веществ на уровне высокого загрязнения (рисунок 1).     

Рисунок 1 - Общий вид распределения концентрации загрязняющего вещества в зоне высокозагрязненных вод

Наиболее важной из перечисленных характеристик является .

5.1.2 Если при составлении прогноза необходимо рассматривать несколько загрязняющих веществ, то для определения времени перемещения фронта высокозагрязненных вод выбирают вещество, которому соответствует наименьшее значение , а для определения времени перемещения хвостовой части зоны - вещество, которому соответствует наибольшее значение . Значение параметра определяется в этом случае разницей рассчитанных значений и .

5.1.3 Особо следует выделять аварийные ситуации со сбросом в водный объект сырой нефти. Попав в водный объект, нефть мигрирует в различных формах: растворенная, пленочная, эмульгированная, сорбированная на взвесях (см.приложение В).

В водном объекте определение содержания нефтепродуктов, как правило, осуществляется в виде суммарной концентрации растворенной, эмульгированной и сорбированной на взвесях форме, а также отдельно в пленке на поверхности воды.

В целом для прогноза распространения по речной сети образовавшихся в результате аварии загрязненных нефтепродуктами масс воды требуется формализация большого количества неизученных или слабо изученных физических и химических процессов. В связи с указанным в настоящих рекомендациях реализовано решение задачи по ориентировочной оценке загрязнения речных вод в результате аварийного сброса (разлива) нефти или нефтепродуктов с учетом сведений, приведенных в приложении В.

В методах, рекомендуемых для прогностических расчетов, были использованы следующие положения и допущения:

- в результате быстрых процессов образования эмульсий, взвесей и растворения в речной поток первоначально переходит примерно 20% нефти или легкого нефтепродукта, образующего на поверхности воды пленку (указанная доля нефтепродуктов использована в виде первого приближения, при наличии более точных данных она должна быть откорректирована);

- основными процессами, влияющими на содержание и распределение нефти или легкого нефтепродукта в речной воде и пленке, являются: испарение, биохимическое окисление в воде и пленке, миграция нефти и нефтепродуктов между соприкасающимися средами в направлениях пленка-вода и вода-пленка, а также продольная дисперсия загрязненных нефтепродуктами масс воды;

- скорости биохимического окисления нефти и нефтепродуктов в пленке и в речной воде примерно одинаковы;

- максимальные и средние скорости перемещения по реке нефти или нефтепродукта, находящихся в толще воды и пленке, отличаются незначительно;

- попав в реку, сырая нефть или нефтепродукты относительно быстро занимают определенное пространство по ширине реки, что приводит далее к сравнительно быстрому и достаточно равномерному начальному смешению речной воды с нефтепродуктами, поступающими из пленки. При этом для ориентировочных расчетов принимается, что в больших реках в начальном разбавлении нефтепродуктов участвует примерно 60% расхода речной воды, в средних - 80%, а в малых 100% (при наличии результатов обследования отличающихся от указанных значений в исходные данные следует вводить необходимые коррективы);

- испарение нефтепродуктов в течение первых пяти дней при температурах воздуха более 10 °С, выраженное в виде коэффициента скорости их убыли , составляет в среднем 1/сут (0,116·10 1/с); легкие фракции нефтепродуктов в отдельности испаряются значительно интенсивнее: для ориентировочных расчетов можно принять для бензинов 1/сут (1,157·10 1/с), ароматических углеводородов (бензол, толуол и др.) - 1/сут (0,23·10 1/с); для температур менее 10 °С значения скорости испарения нефтепродуктов следует брать в два раза ниже;

- в качестве коэффициента самоочищения речной воды от нефти (главным образом от ее суммарного содержания в виде эмульсий и сорбированного вещества на взвеси) рекомендуется брать 1/сут (0,023·10 1/с) при температуре воды менее 10 °С; 1/сут (0,046·10 1/с) при °С; 1/сут (0,104·10 1/с) при °С; для бензиновой и керосиновой фракций для ориентировочных расчетов рекомендуется брать 1/сут (0,058·10 1/с) при температуре воды °С, 1/сут (0,116·10 1/с) при °С, 1/сут (0,231·10 1/с) при °С, для ароматических углеводородов (бензол, толуол и др.) - 1/сут (0,006·10 1/с) при температуре воды °С, 1/сут (0,012·10 1/с) при °С, 1/сут (0,023·10 1/с) при °С; скорость самоочищения мазута в речной воде в зависимости от температуры принимается в 2-2,5 раза ниже, чем для нефти; при температурах 4 °С и менее - 1/сут (самоочищение отсутствует);

- для проведения прогностических расчетов рекомендуется принимать коэффициент перехода нефтепродуктов из пленки в воду равным 1/сут (0,185·10 1/с), а из воды в пленку - 1/сут (0,046·10 1/с); для ориентировочных расчетов при отсутствии других данных такие же значения коэффициентов можно принимать и для других нефтепродуктов, образующих на воде пленку.

5.1.4 В результате транспортной аварии в водоток может быть сброшено загрязняющее вещество в виде сухого или жидкого технического продукта. В зависимости от плотности и растворимости этого продукта возможно несколько сценариев загрязнения водного объекта:

- перемещение и растворение загрязняющего вещества в водной толще;

- перемещение технического продукта на месте аварии на дно водотока с последующим растворением в речной воде;

- переход загрязняющего вещества в результате процессов сорбции из растворенной формы в сорбированное на взвеси состояние.

Учитывая слабую изученность большинства процессов, которые могут происходить при загрязнении водотока в результате транспортной аварии, а также отсутствие, как правило, возможности оперативного получения подробных исходных данных о таких авариях, целесообразным является составление только ориентировочных прогностических расчетов аварийного загрязнения речных вод для получения гарантированных (не заниженных) концентраций загрязняющих веществ в речных водах.

При наличии в речной воде взвешенных глинистых веществ переход растворенных и сорбированных на взвесях загрязняющих веществ в донные отложения при относительно непродолжительном прохождении по реке зоны высокозагрязненных вод можно не учитывать, поскольку по времени диффузионные процессы перехода веществ из водной толщи в донные отложения довольно продолжительны, а сорбционная поверхность донных отложений и контакт с ней водных масс намного ниже, чем таковые для взвешенных глинистых минералов. В указанных условиях значительного накопления загрязняющих веществ в реке в донных отложениях не происходит [1]. Существенное накопление загрязняющих веществ в донных отложениях возможно в местах интенсивных седиментационных процессов для глинистых веществ, например в нижней части водохранилища, куда поступили воды с загрязненными мелкими (тонкозернистыми) фракциями взвешенных веществ.