Устойчивость экосистем водных объектов к антропогенным воздействиям зависит от их самоочищающей способности. Под самоочищающей способностью водного объекта понимают совокупность физических, биологических и химических процессов, протекающих в водоёме и направленных на снижение содержания загрязняющих веществ. Вклад отдельных процессов в самоочищение воды зависит от природы загрязняющих веществ, температуры, видового состава микробиоценоза и гидрохимических показателей водоёма. Одним из важных элементов, влияющих на самоочищающую способность водоёма, являются условия смешения и разбавления сточных вод водой водоёма.
Для удовлетворения санитарных требований устанавливают предельно допустимый сброс (ПДС) лимитирующих веществ в целях ограничения поступления загрязнений в водоём со сточными водами (6).
Уравнение материального баланса имеет вид:
(2.3.1)
где , - расход сточных и речных вод, м/ч;
, - концентрация лимитирующего вещества соответственно для нормативно-очищенной сточной воды и в реке выше места выпуска, г/м;
- предельно допустимая концентрация в воде в зависимости от вида водопользования, г/м;
- коэффициент смешения, доли единицы.
Коэффициент смешения находят:
(2.3.2)
где - основание натуральных логарифмов;
- расстояние до расчётного створа по фарватеру, м.
Значение находят по формуле:
(2.3.3)
где - коэффициент извилистости реки;
- коэффициент, зависящий от места выпуска (при береговом выпуске 1, при фарватерном - 1,5);
- коэффициент турбулентной диффузии, м/с;
- расход сточных вод, м/с.
Коэффициент извилистости определяют по формуле:
(2.3.4)
Коэффициент турбулентной диффузии (для равнинных рек) находят по формуле:
(2.3.5)
где - средняя скорость течения реки, м/с;