Ландшафтна екологія
1.2.1 Розрахунок зміни складу ґрунтових вод під впливом забруднюючих речовин у атмосферних опадах
Варіант 1
Забруднені атмосферні (дощові) опади випадають один період у рік. Вихідні дані для розрахунку такі: L=11000 м, V=0,02 м/добу, M=20 м, n=0,3, =0,8 мг/л, =0,4 мг/л, m=0,5; 0,05; 0,005, t=330 діб. Необхідно розрахувати концентрацію ЗР у ҐВ протягом семи років після випадення забруднених атмосферних опадів.
За формулою (1.1) визначається концентрація ЗР у ҐВ у перший рік після випадення опадів - :
С=(0,5*0,8+0,3*0,4)/(0,5+0,3)=0,65 мг/л;
С=(0,05*0,8+0,3*0,4)/(0,05+0,3)=0,457 мг/л;
С=(0,005*0,8+0,3*0,4)/(0,005+0,3)=0,407 мг/л.
Одержане значення С1 підставляємо до формули (1.2) замість Сі-1 і знаходимо концентрацію ЗР у другий рік після випадення забруднених опадів (С2):
C={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,65+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,744 мг/л;
С={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,457+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,506 мг/л;
C={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,407+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,413 мг/л.
C3={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,744+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,779 мг/л;
С3={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,506+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,548 мг/л;
C3={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,413+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,419 мг/л.
C4={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,779+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,792 мг/л;
С4={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,548+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,584 мг/л;
C4={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,419+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,425 мг/л.
C5={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,792+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,797 мг/л;
С5={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,584+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,615 мг/л;
C5={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,425+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,431 мг/л.
C6={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,797+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,799 мг/л;
С6={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,615+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,641 мг/л;
C6={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,431+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,437 мг/л.
C7={0,5*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,799+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,5+0,3)=0,799 мг/л;
С7={0,05*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,641+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,05+0,3)=0,663 мг/л;
C7={0,005*0,8+(0,3-330*0,02/11000)*0,437+(330*0,02/11000)*0,4}/(0,005+0,3)=0,443 мг/л.
Результати розрахунків подані в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 - Результати розрахунку зміни концентрації ЗР у ҐВ під впливом забруднених атмосферних опадів
№ п.ч. |
Концентрація |
При m=0,5 |
При m=0,05 |
При m=0,005 |
|
Сі у мг/л |
|||||
1 |
С1 |
0,650 |
0,457 |
0,407 |
|
2 |
С2 |
0,744 |
0,506 |
0,413 |
|
3 |
С3 |
0,779 |
0,548 |
0,419 |
|
4 |
С4 |
0,792 |
0,584 |
0,425 |
|
5 |
С5 |
0,797 |
0,615 |
0,431 |
|
6 |
С6 |
0,799 |
0,641 |
0,437 |
|
7 |
С7 |
0,799 |
0,663 |
0,443 |
Також отримані результати можна представити у вигляді діаграми (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 - Діаграма змінени концентрації ЗР у ГВ під впливом забруднених атмосферних опадів
Варіант 2
Забруднені атмосферні (дощові ) опади випадають два періоди на рік (початок першого періоду випадення опадів 1 квітня, їх тривалість 10 діб; початок другого періоду випадення опадів 1 жовтня, їх тривалість 20 діб). Вихідні дані для розрахунків такі: М=10 м, n=0,5, =0,8 мг/л, =0,2 мг/л, t=175 доби, t=164 діб, m=0,08, m=0,11. Необхідно розрахувати концентрацію ЗР у ҐВ протягом семи років після випадання забруднених атмосферних опадів.
За формулою (1.3) визначаємо концентрацію ЗР у ҐВ у перший період часу після випадання опадів у першому році (С1):
,
C1=(0,08*0,8+0,2*0,5)/(0,08+0,5)=0,283 мг/л.
Після другого періоду випадання забруднених опадів у першому році кількість ЗР у ҐВ (С”1) визначається за формулою (1.4):
,
С”1=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,283+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,376 мг/л.
Після першого періоду випадення забруднених опадів у другому році кількість ЗР у ҐВ (С2) визначається за формулою (1.5):
,
C2=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,376+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,434 мг/л.
С”2=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,434+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,500 мг/л.
C3=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,500+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,541 мг/л.
С”3=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,541+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,588 мг/л.
C4=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,588+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,617 мг/л.
С”4=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,617+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,650 мг/л.
5=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,650+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,670 мг/л.
С”5=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,670+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,693 мг/л.
C6=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,693+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,708 мг/л.
С”6=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,708+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,724 мг/л.
C7=(0,08*0,8+(0,5-164*0,02/11000)*0,724+(164*0,02/11000)*0,2)/(0,08+0,5)=0,734 мг/л.
С”7=(0,11*0,8+(0,5-
175*0,02/11000)*0,734+(175*0,02/11000)*0,2)/(0,11+0,5)=0,746 мг/л.
Результати розрахунків подані в таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 - Результати розрахунку зміни концентрації ЗР у ҐВ під впливом забруднених атмосферних опадів
№ п.ч. |
Концентрація |
При m=0,08 |
При m"=0,11 |
|
Сі у мг/л |
||||
1 |
С1 |
0,283 |
0,376 |
|
2 |
С2 |
0,434 |
0,500 |
|
3 |
С3 |
0,541 |
0,588 |
|
4 |
С4 |
0,617 |
0,650 |
|
5 |
С5 |
0,670 |
0,693 |
|
6 |
С6 |
0,708 |
0,724 |
|
7 |
С7 |
0,734 |
0,746 |
Рисунок 1.2 - Діаграма змінени концентрації ЗР у ГВ під впливом забруднених атмосферних опадів
Отримані данні можна представити у вигляді діаграми (рисунок 1.2).
Результати розрахунків, що подані у таблицях, дозволяють зробити деякі висновки щодо впливу забруднених опадів на якість ГВ. При значенні m=0,5 вже на сьомий рік після випадення забруднених опадів концентрація ЗР у ГВ і атмосферних опадах майже не змінилося, тобто ГВ перенасичені ЗР, що інфільтруються разом з атмосферними опадами за порівняно невеликий відрізок часу. Зі зменшенням частки забруднених атмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,05), концентрація ЗР у ГВ через сім років досягне лише 0,663 мг/л, а при ще меншій частці забруднених атмосферних опадів, що інфільтруються (m=0,005), концентрація ЗР у ГВ через сім років досягне всього 0,443 мг/л.
Якщо принесення тієї або іншої ЗР у ГВ обумовлене атмосферними опадами, то концентрація цієї речовини у ГВ буде наближатися до концентрації в атмосферних опадах. Тому під впливом забруднених атмосферних опадів при їх постійному випаданні у ГВ накопичуються невластиві їм речовини (СПАР, отрутохімікати, феноли та інше).