IV. Расчет величин НДС для водохозяйственного участка водотока

N

{F(x) = SUMf (x )} -> min, (29)

i=1 i i x

где:

f (x ) - приведенные затраты i-го водопользователя на достижение

i i

НДС, тыс. руб./год;

x = (x , ..., x ) - оптимизируемых переменных, определяющих доли

i i1 ir

расхода сточных, в том числе дренажных вод - x , проходящие по

ir

различным технологическим маршрутам их очистки и использования,

r = 1, ..., R;

q

i

Y = A x Y + SUM A x Y + SUM B x ------ x C ; альфа = альфа(i); k принадлежит K, (30)

k k, k-1 k-1 ню принадлежит V kню ню i принадлежит I ki Q i

k k альфа

Y - вектор показателей (концентраций веществ), характеризующих

k

качество воды в створе k, г/м3;

Y - то же для предшествующего по течению створа k - 1. Если k - 1

k-1

не принадлежит K, то створ k - 1 является начальным створом (истоком) реки

и Y = (C ) ;

k-1 ф k-1

(C ) - вектор фоновых концентраций веществ в воде водотока в

ф k-1

створе k - 1, г/м3;

Y - то же для створа ню, расположенного в устье притока, впадающего

ню

на участке (k; k - 1);

C - вектор максимальных среднечасовых концентраций веществ в

i

сточных, в том числе дренажных водах выпуска i, г/м3;

q - расход сточных, в том числе дренажных вод выпуска i, м3/с;

i

Q - расход воды реки в расчетной секции альфа, м3/с;

альфа

альфа - номер расчетной секции, в начале которой расположен выпуск

i

сточных вод водопользователя i, м3/с;

V - множество номеров створов, расположенных в устьях притоков,

k

впадающих на участке (k; k - 1);

I - множество номеров выпусков сточных, в том числе дренажных вод,

k

поступающих в водный объект на участке (k; k - 1);

A , A , B - матрицы, характеризующие разбавление и

k, k-1 kню ki

трансформацию качества речных и сточных, в том числе дренажных вод;

A = Пи кси x S ; m принадлежит K

km j принадлежит J j j

km

B = Пи кси x S ; альфа принадлежит альфа(i); i принадлежит I (31)

kj 0 j i k

j принадлежит J

kальфа

J - множество номеров расчетных секций с постоянными

km

характеристиками потока, соединяющих створ m со створом k;

0

J - то же для сброса i;

kальфа

кси - разбавление речных вод при переходе от секции к следующей по

j

течению данной реки секции j + 1. кси = 1, если секция j последняя или

j

Q <= Q

j+1 j

Q

j

кси = ----, если Q > Q (32)

j Q j+1 j

j+1

Y, кси

S = (S ) - нижнетреугольная матрица, характеризующая

j j

самоочищение и трансформацию веществ в водотоке на протяжении секции j.

Диагональные элементы матрицы S определяются как:

j

-k t

кси, кси кси j

S = e , (33)

j

где:

кси - индекс вещества (показателя);

k - коэффициент неконсервативности вещества кси, 1/сут;

кси

t - время перемещения воды в водотоке на протяжении секции j, сут.

j

k

r', кси' кси' кси', кси' r', r'

S = - ------------ x (S - S ), (34)

j k - k j j

r' кси'

где:

кси' - индекс БПК ;

полн

r',r' r',r'

h = H SUM кси (1 - S ) Пи кси S , (35)

k,k-1 0 p принадлежит J p p 0 j j

k,k-1 j принадлежит J

kp

где:

H - растворимость кислорода в 1 м3 воды при расчетной

0

температуре, г/м3;

0

J - множество номеров расчетных секций, соединяющих секцию p со

kp

створом k.

┌─ Y <= ПДК , k принадлежит K - для БПК, минерализации и

│ k кси k кси 1 других показателей, не

│ оказывающих аддитивного

│ воздействия; (36)

│ Y >= ПДК , k принадлежит K - для растворенного

│ k кси k кси 1 кислорода;

│

< Y

│ k кси

│ SUM --------- <= 1, - для показателей,

│кси принадлежит E ПДК нормируемых по лимитирующим

│ p k кси признакам вредности (ЛПВ)

│

│p принадлежит P , k принадлежит K

└─ k 1

где:

ПДК - предельно допустимая концентрация вещества кси в створе k;

k кси

E - множество номеров показателей, нормируемых по лимитирующему

p

признаку вредности p;

P - множество ЛПВ, определяемых нормативными требованиями к качеству

k

воды в створе k;

K - множество номеров створов, в которых контролируется качество

1

воды.

Модель комплекса водоохранных мероприятий:

r R 0

f (x ) = q SUM d x x (37)

i i i r=1 ir ir

R 0

C = SUM C x x (38)

i r=1 ir ir

R

SUM x = 1, (39)

r=1 ir

где:

0

d - приведенные затраты, соответствующие технологическому

ir

маршруту r очистки или использования сточных, в том числе дренажных вод,

руб./м3;

r

q - вектор концентрации веществ в сточных, в том числе дренажных

i

водах выпуска i с расходом q , x после прохождения технологического

i ir

маршрута r по очистке сточных вод.

0

альфа

R 0 c ij

f (x ) = SUM SUM D (q SUM X ) X , (40)

i i r=1 j принадлежит J ij i мю принадлежит M iмю ir

il ij

где:

J - множество входящих в технологический маршрут r агрегатов

il

(очистных сооружений) обработки сточных, в том числе дренажных вод;

M - множество технологических маршрутов, включающих агрегат j;

ij

c

q - расход сточных, в том числе дренажных вод выпуска i, тыс. м3/сут;

i

0 0

D , альфа - коэффициенты аппроксимации.

ij ij

36. В результате решения задачи оптимизации (29) - (39) определяются

оптимальные доли расхода сточных, в том числе дренажных вод, проходящие по

различным технологическим маршрутам очистки и использования

*

X , i = 1, ..., N соответствующие им величины расходов обрабатываемых

i

сточных, в том числе дренажных вод:

* *

q = q x ; r = 1, ..., R; i = 1, ..., N, (41)

ir i ir

R 0 *

C = SUM C X ; i = 1, ..., N, (42)

НДС,i r=1 ir ir

где:

0

C - концентрации веществ в сточных, в том числе дренажных водах

ir 0

выпуска i с расходом q X после прохождения технологического маршрута

i ir

r по очистке сточных, в том числе дренажных вод, г/м3.

НДС = q' x C ; i = 1, ..., N, (43)

i i НДС,i

где:

q' - расход сточных вод выпуска i, м3/ч.

i