UNIWERSYTET ROLNICZY W KRAKOWIE KATEDRA INŻYNIERII SANITARNEJ
WYDZIAŁ ROLNICZO-EKONOMICZNY GOSPODARKI WODNEJ
KIERUNEK OCHRONA ŚRODOWISKA ROK AKADEMICKI 2014/2015
ĆWICZENIA Z HYDROLOGII I OCHRONY WÓD
[studia stacjonarne]
Ćwiczenie 7
Temat: Ustalenie klasy czystości wody powierzchniowej na podstawie stężenia gwarantowanego metodą kwantyli dla rzeki Czarny Dunajec w przekroju Dunajec w latach 2001-2002.
Ćwiczenie zawiera:
Zestawienie wyników analiz wody dla rzeki Czarny Dunajec w przekroju Dunajec w latach 2001-2002.
Graficzna interpretacja zebranych analiz.
Zestawienie wyników do obliczenia charakterystyki statystycznej:
3.1. Stężenia średniego $\overset{\overline{}}{c}$
Odchylenia standardowego S.
Obliczenie stężenia gwarantowanego.
Dyskusja uzyskanych wyników.
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDĆWICZENIE WYKONALI:
ROK STUDIÓW: II 1. ŁUKASZ NIEDŹWIEDŹ
GRUPA: II 2. SYLWIA MUSIORSKA
Tabela 1. Zestawienie wyników analiz wody powierzchniowej dla rzeki Czarny Dunajec w przekroju wodowskazowym Dunajec w latach 2001-2002.
| Lp. | Data pomiaru | Parametry |
|---|---|---|
ChZT [w mg O2/dm3] |
||
| 1 | 03.01.2001 | 3,2 |
| 2 | 08.02.2001 | 4,8 |
| 3 | 06.03.2001 | 6,5 |
| 4 | 03.04.2001 | 3,5 |
| 5 | 08.05.2001 | 4,0 |
| 6 | 05.06.2001 | 4,0 |
| 7 | 04.07.2001 | 6,0 |
| 8 | 07.08.2001 | 5,0 |
| 9 | 04.09.2001 | 2,9 |
| 10 | 02.10.2001 | 2,2 |
| 11 | 06.11.2001 | 2,6 |
| 12 | 04.12.2001 | 2,9 |
| 13 | 08.01.2002 | 3,1 |
| 14 | 06.02.2002 | 4,3 |
| 15 | 02.03.2002 | 3,6 |
| 16 | 09.04.2002 | 3,2 |
| 17 | 07.05.2002 | 3,2 |
| 18 | 04.06.2002 | 4,9 |
| 19 | 04.07.2002 | 3,5 |
| 20 | 06.08.2002 | 3,7 |
| 21 | 03.09.2002 | 2,4 |
| 22 | 01.10.2002 | 3,8 |
| 23 | 05.11.2002 | 3,4 |
| 24 | 03.12.2002 | 3,7 |
Tabela 2. Wartości graniczne wskaźników jakości wody w klasach jakości wód powierzchniowych
(Dz.U. nr.32 poz.284 r. 2004).
| Lp. | Nazwa wskaźnika | Klasy czystości |
|---|---|---|
| I | ||
| 1 | ChZT [mg O2/dm3] | 3 |
| 2 | Substancje rozpuszczone [mg/dm3] | 300 |
| 3 | Fosforany [mg P2O4/dm3] | 0,2 |
Tabela 3. Zestawienie wyników analiz do obliczenia charakterystyk statystycznych.
| Lp. | ChZT [mg O2/dm3] | Substancje rozpuszczone [w mg /dm3] | Fosforany [w mg P2O4/dm3] |
|---|---|---|---|
| Ci | Ci2 | Ci2 - ($\overset{\overline{}}{c}$)2 | |
| 1 | 3,2 | 10,24 | -3,97 |
| 2 | 4,8 | 23,04 | 8,83 |
| 3 | 6,5 | 42,25 | 28,04 |
| 4 | 3,5 | 12,25 | -1,96 |
| 5 | 4,0 | 16 | 1,79 |
| 6 | 4,0 | 16 | 1,79 |
| 7 | 6,0 | 36 | 21,79 |
| 8 | 5,0 | 25 | 10,79 |
| 9 | 2,9 | 8,41 | -5,8 |
| 10 | 2,2 | 4,84 | -9,37 |
| 11 | 2,6 | 6,76 | -7,45 |
| 12 | 2,9 | 8,41 | -5,8 |
| 13 | 3,1 | 9,61 | -4,6 |
| 14 | 4,3 | 18,49 | 4,28 |
| 15 | 3,6 | 12,96 | -1,25 |
| 16 | 3,2 | 10,24 | -3,97 |
| 17 | 3,2 | 10,24 | -3,97 |
| 18 | 4,9 | 24,01 | 9,8 |
| 19 | 3,5 | 12,25 | -1,96 |
| 20 | 3,7 | 13,69 | -0,52 |
| 21 | 2,4 | 5,76 | -8,45 |
| 22 | 3,8 | 14,44 | 0,23 |
| 23 | 3,4 | 11,56 | -2,65 |
| 24 | 3,7 | 13,69 | -0,52 |
| ∑ | 90,4 | - | 25,1 |
3.1. Obliczenie stężenia średniego $\overset{\overline{}}{\mathbf{c}}$:
$$\overset{\overline{}}{C\ }\ = \ \frac{\sum_{i}^{N}C_{i}}{N}$$
$\overset{\overline{}}{C\ }$ChZT = 3,77 [mg O2/dm3]
$\overset{\overline{}}{C\ }$Subst.rozp. = 180,38 [mg/dm3]
$\overset{\overline{}}{C\ }$Fosforany = 0,12 [mg P2O4/dm3]
3.2. Obliczenie odchylenia standardowego S:
$$S = \sqrt{\frac{1}{N}\ \sum_{i = 1}^{N}\text{Ci}^{2} - \ {(\overset{\overline{}}{C})}^{2}}$$
SChZT = 1,02
SSubst.rozp. = 30,73
SFosforany = 0,04
4. Obliczenie wartości stężenia gwarantowanego
$$C_{\text{gwarantowane}} = \ \overset{\overline{}}{C} + \ t_{P}\ \times \text{\ S}$$
Gdzie:
$\overset{\overline{}}{C}$ - wartość średnia analizowanego wskaźnika
S - odchylenie standardowe danego wskaźnika zanieczyszczeń
tp - wartość kwantylu dla różnych poziomów przekroczenia gwarancji dni w roku (90% lub 95%).
Rozkład danego zanieczyszczenia w rzece w danym okresie czasu podlega rozkładowi normalnemu: tp = 1,283
Dla ChZT:
Cgwarantowane = 3,77 + 1,283 . 1,02 = 5,08 [mg O2/dm3]
Dla substancji rozpuszczonych:
Cgwarantowane = 180,38 + 1,283 . 30,73 = 219,81 [mg/dm3]
Dla fosforanów:
Cgwarantowane = 0,12+ 1,283 . 0,04 = 0,17 [mg P2O4/dm3]
5. Dyskusja uzyskanych wyników
Gwarantowane stężenie parametrów: ChZT, Substancje rozpuszczone, Fosforany dla rzeki Czarny Dunajec w przekroju wodowskazowym Dunajec w latach 2001-2002 znajdywało się w normach, które pozwoliły do określenia klasy czystości tej rzeki ze względu na ChZT-jako klasa czystości II, a substancje rozpuszczone i fosforany-jako klasa czystości I. Obliczone gwarantowane stężenia wynosiły: dla ChzT=5,08 [mg O2/dm3], dla substancji rozpuszczonych=219,81 [mg/dm3], a dla fosforanów=0,17 [mg P2O4 /dm3].
Obliczone średnie stężenia wskaźników w wodzie powierzchniowej wynosiły: dla ChZT=3,77 [mg O2/dm3], substancji rozpuszczonych=180,38 [mg/dm3], fosforanów=0,12 [mg P2O4/dm3].
Odchylenie standardowe wynosiło: dla ChZT=1,02, substancji rozpuszczonych=30,73, fosforanów=0,04.
Określenie klasy czystości wody powierzchniowej w Czarnym Dunajcu oznacza, że jest to woda bardzo dobrej jakości i spełnia wymagania określone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia w przypadku ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A1 a wartości wskaźników jakości tej wody nie wskazują na żadne oddziaływanie antropogeniczne.