Оценка формирования поля мутности, страница 6

– оптические приборы, измеряющие концентрацию взвеси в воде, принципы действия, которых основаны на законах оптики. Также необходимо учесть характер взаимодействия света и взвешенных частиц, размеров частиц, длины волны падающего света и условий измерения.

Развитие дистанционных методов оптических измерений привело к тому, что путем визуальных наблюдений или многозональной спектральной съемки можно различить множество деталей на водной поверхности. Таким образом, наблюдения за полем мутности включают в себя спутниковые изображения и съемки с самолетов.

3.1. Модель распространения взвешенных частиц

Уравнение распространения взвешенных частиц в сигма координатной системе имеет вид:

                                        (3.1)

где  - координатная система;

 - концентрация взвешенных частиц, мг/л;

 - горизонтальные компоненты скорости течения, м/с;

 - вертикальная составляющая скорости, нормальная к сигма - поверхности, м/с;

ωc - собственная гравитационная вертикальная скорость взвешенных частиц, м/с;

g - ускорение свободного падения;

 - средний диаметр частиц взвеси;

- плотность частиц взвеси;

 - молекулярная вязкость воды (динамическая).

* =  +

D - динамическая глубина, м;

 - глубина, м;

 - уровень, м;

 - вертикальный коэффициент турбулентной диффузии, м2/с;

 - горизонтальный коэффициент турбулентной диффузии, м2/с;

 - источники загрязнения, мг/л;

Коэффициенты турбулентной диффузии АС и Kc вычисляются по процедуре, аналогичной вычислениям коэффициентов турбулентной диффузии для температуры и солености, описанной в модели Принстонского Университета.

Уравнение (3.1) описывает изменение концентрации взвешенных частиц в условиях, учитывающих перенос примеси течениями, горизонтальной и вертикальной турбулентной диффузией, а также физические характеристики частиц взвеси.

В зависимости от величины (wc – w) можно изучать динамически активную взвесь:

1.  при (wc – w) > 0 , взвесь выпадает в осадок;

2.  при (wc – w) < 0 , взвесь всплывает;

3.  при (wc – w) = 0 , взвесь пассивна.

Вертикальные граничные условия.

Вертикальные граничные условия описывают нормальную составляющую турбулентного потока взвешенных частиц через соответствующие границы:

на поверхности:

                                                                       (3.2)

на дне:

;                                                                                      (3.3)

Условия на боковых границах.

На боковых границах задаются условия на концентрацию взвешенных частиц и нормальную составляющую потока взвешенных частиц:

на береговом контуре:

                                                                                                                (3.4)

в точке впадения рек:

 = 0 ;

 = f (c, x, y, t) ;

на открытой границе:

;                                                                                                         (3.5)

.                                                                                     (3.6)

Представленная система уравнений решается численным методом с использованием ЭВМ.

На рисунке 3.1. представлены результаты моделирования распространения взвешенных частиц в проливе Бьеркезунд, рассчитанных по трехмерной термогидродинамической модели циркуляции жидкости в водоеме за период дноуглубительных работ в июле 2004 года.

          Здесь же нужно привести картинку с фактическими данными из наших отчетов. Т.е. перенести рисунок 3.3.


Рисунок 3.1 - Результаты моделирования распространения взвешенных частиц в проливе Бьеркезунд, 2004 год.


3.2. Натурные измерения

3.2.1. Оптические приборы, действующие на фотоэлектрическом принципе

Для контроля за мутностью используют различные оптические датчики мутности, опускаемые на гидрологической лебедке или вручную до дна. Результаты измерений записываются в электронную память прибора, а затем считываются в лабораторных условиях или выдаются в момент измерения на дисплей.