Обоснование водохозяйственных и водоохранных мероприятий
Курсовая
работа
«Обоснование
водохозяйственных и водоохранных мероприятий»
по
дисциплине «Рациональное использование и охрана водных ресурсов»
1. Определение потребностей в воде
1.1 Последовательность определение
водопотребности
Определение потребностей водопользователей,
изымающих воду из источника. Определение потребностей водопользователей,
использующих воду без её изъятия из источника. Выбор варианта удовлетворения
потребностей в воде (за счет поверхностных или подземных источников). Определение
объемов забора воды из поверхностных и подземных источников. Установление
размера необходимого комплексного попуска.
1.2 Порядок выполнения расчетов
Потребности в воде определяются применительно к
двум основным видам использования водных ресурсов:
) использование с изъятием воды из источника;
) использование без изъятия воды из источника.
Потребности водопользователей первой группы в
конечном итоге выражаются в виде необходимого объема забора воды из
поверхностных или подземных источников. При этом потребности различных
водопользователей суммируются.
Потребности водопользователей второй группы
устанавливаются в виде минимально необходимого объема (расхода) воды,
оставляемого в русле реки для обеспечения требуемых глубин (водный транспорт),
нереста рыбы, рекреационных и других целей. Величина этого объема (расхода)
принимается согласно максимальным требованиям одного из водопользователей
второй группы (для разных месяцев года «лимитирующими» могут быть различные
водопользователи).
К водопользователям первой группы относятся:
· водоснабжение городского населения;
· промышленное водоснабжение;
· сельскохозяйственное водоснабжение;
· орошение;
· увлажнение осушенных земель;
· рыбное прудовое хозяйство.
Потребности в воде городского населения
определяются по формуле:
Wгор=0,365qнNгор
где Wгор
- годовой объем воды (в м3), требуемый для водоснабжения городского
населения;
qн
- удельная норма водопотребления в л/сутки на одного городского жителя,
принимаемая согласно Приложению 3;
Nгор
- численность городского населения в пределах водосборной площади речного
бассейна (участка) на заданный уровень развития экономики, вычисляемая по
данным Приложения 2 в зависимости от заданной площади водосбора F
и установившегося в Республике Беларусь примерного соотношения между
численностью городского и сельского населения (75% - городское население и 25%
- сельское население).
Водопотребление промышлености в рамках данной
курсовой работы определяется сравнительно приближенным способом - по
укрупненным нормам на единицу основной продукции (указанной в задании) и на
единицу стоимости остальной выпускаемой продукции в предположении, что в год на
одного жителя стоимость этой продукции составляет 1000 евро. Согласно принятым
допущениям величина потребностей в воде промышленности вычисляется следующим
образом:
Wпром
= qпoP
+ 1000qnNгор
где Wпром
- годовой
объем воды (в м3), требуемый для водоснабжения промышленности;
qпo
- удельная норма водопотребления на единицу основной продукции объемом P,принимаемая
согласно Приложению 3,
qn
- удельная норма водопотребления на единицу остальной выпускаемой продукции (в
м3/евро), принимаемая согласно Приложению 3;
Nгор
- численность городского населения в пределах водосборной площади речного
бассейна (участка) на заданный уровень развития экономики.
Потребности в воде сельского хозяйства (исключая
орошение и увлажнение) определяется по формуле:
Wc/х
= 0,365qс/хNс/х
где Wc/х
-
годовой объем (в м3) на нужды сельского хозяйства (населения,
животноводства и сельхозтехники);
qс/х
- удельная норма водопотребления в литрах в сутки на одного сельского жителя,
принимаемая согласно Приложению 3;
Nс/х
- численность сельского населения.
Потребности в воде орошения вычисляются
следующим образом:
Wор
= qорFор,
где Wор
- годовой объем воды (в м3), необходимый для орошения
сельскохозяйственных земель;
qор
- удельная норма водопотребления (в м3 на 1 га орошаемой площади),
принимаемая согласно Приложению 3;
Fор
- площадь орошения (в га) на заданный уровень развития экономики, принимаемая
согласно Приложению 4.
Требуемый для увлажнения осушенных земель объем
воды определяется по формуле:
Wувл
=qувлFувл,
где Wувл
- годовой объем воды (в м3), необходимый для увлажнения осушенных
земель;
qувл
- удельная норма в м3 на 1 га увлажняемой площади осушенных земель,
принимаемая согласно Приложению 3;
Fувл
- площадь увлажнения (в га) на заданный уровень развития экономики, принимаемая
согласно Приложению 4.
Потребности в воде рыбного прудового хозяйства
зависят не только от планируемого производства рыбной продукции, но и от
специфических условий рыбохозяйственных комплексов. Поэтому в рамках курсовой
работы эти потребности определяются приближенно на основе сложившегося в
Республике Беларусь соотношения между забором воды на нужды промышленности и
забором воды для наполнения рыбоводных прудов (2:1), т.е.
Wр/х
= 0,5Wпром,
где Wр/х
-
объем воды (в м3), требуемый для заполнения рыбоводных прудов;
Wпром
- определенные выше потребности в воде промышленного водоснабжения.
После определения потребностей в воде
принимается вариант их покрытия за счет поверхностных и/или подземных
источников. Применительно к условиям Республики Беларусь наиболее
предпочтительным является вариант обеспечения городского населения и сельского
хозяйства водой из подземных источников, а остальных водопотребителей - из
поверхностных источников. Для этого варианта объемы забора воды из природных
водных объектов определяются следующим образом:
Wзаб. пов
=1,1 (Wпром
+ Wор
+ Wувл
+Wр/х)
Wзаб. подз
= 1,1 (Wгор+Wс/х),
где Wпром,
Wор,
Wувл,
Wр/х,
Wгор,
Wс/х
- охарактеризованные выше потребности в воде различных водопользователей,
,1 - коэффициент, учитывающий потери воды при её
транспортировке от источника до мест потребления.
К водопользователям второй группы относятся:
· гидроэнергетика;
· водный транспорт;
· лесосплав;
· рыбное хозяйство (обеспечение
условий нереста, привлекающей для рыб скорости течения воды и т.д.);
· санитарное благоустройство и прием
сточных вод;
· рекреационное использование (отдых,
спорт, туризм) и сохранение водного объекта как элемента ландшафта природы;
· необходимые попуски воды для
водообеспечения нижерасположенных водопользователей других государств (согласно
двусторонним и многосторонним соглашениям).
Поскольку применительно к условиям Республики
Беларусь требования первых четырех водопользователей, как правило, менее
жесткие по сравнению с тремя последними, в рамках курсовой работы величина
необходимого транзитного комплексного попуска (W.тр.)
принимается наибольший из следующих двух значений:
1) объема (расхода) воды для разбавления
сточных вод (Wразб);
2) минимально необходимого расхода воды (Wмин),
оставляемого в руслах рек для одновременного удовлетворения требований двух
последних водопользователей.
Величина Wразб
условно принимается равной объему воды, необходимой для 10-кратного разбавления
сточных вод, т.е.:
Wразб
= 0,85 (Wгор+
Wпром)
10,
где Wгор
и Wпром
- охарактеризованные выше потребности в воде городского населения и
промышленности;
,85 - ориентировочный коэффициент водоотведения.
В Республике Беларусь величина Wмин
принимается
в размере 75% от минимального месячного речного стока 95%-ой обеспеченности.
Следовательно:
Wмин
= 0,75W95,
где W95
- минимальный месячный речной сток в замыкающем створе, который принимается по
данным Приложения 1. При составлении баланса за год его величина увеличивается
в 12 раз.
2.
Составление водохозяйственных балансов и обоснование водохозяйственных
мероприятий
.1 Последовательность составления водных
балансов
Предварительный выбор состава мероприятий по
регулированию и переброске речного стока. Определение приходной части
водохозяйственного баланса. Определение расходной части баланса. Сопоставление
приходной и расходной части баланса и анализ результатов. Уточнение
первоначально выбранных мероприятий по обеспечению водоподачи с планированием
(при необходимости) мероприятий по сокращению потребностей в воде.
.2 Предварительный выбор состава мероприятий по
регулированию и переброске речного стока
Для начала расчетов по составлению
водохозяйственных балансов необходимо предварительно наметить основные
параметры стокорегулирующих водохранилищ и систем переброски стока из других
бассейнов или участков. По результатам составления балансов при принятых
допущениях состав предварительно выбранных мероприятий корректируется и расчет повторяется.
На первом этапе расчета рекомендуется принять
полезный объем водохранилищ и прудов равным его фактическому объему на уровень
2000 года (Приложение 5). В случае выполнения расчетов не по указанному в
Приложении 5 бассейну реки, а по её участку или притоку, полезный объем
допускается вычислять по данным Приложения 5 и соотношениям площадей водосбора
участка реки или её притока и всего речного бассейна.
Объем подачи воды в другие бассейны
рекомендуется предварительно принять равным нулю, за исключением бассейна
Вилии, откуда осуществляется переброска стока в бассейн Свислочи по
Вилейско-Минской водной системе. Годовой объем перебрасываемой вилейской воды
ориентировочно можно принять равным 200 млн. м3.
.3 Методика составления водохозяйственных балансов
При выполнении курсовой работы водохозяйственные
балансы составляются для следующих расчетных периодов:
· среднего по водности года;
· маловодного года 95%-ой
обеспеченности;
· маловодного месяца года 95%-ой
обеспеченности.
Уравнение водохозяйственного баланса (в единицах
объема воды за расчетный период времени) представляется в виде:
W0 =
Wв.с +
Wе ±
Wвх-
DWвх
+ Wпд -
Wзаб -Wп.у.
+Wсбр. -
Wпер -
Wтр
гдеW0
-водохозяйственный баланс: избыток (+) или дефицит (-) водных ресурсов на
участке или бассейне;
Wв.с -
поступление воды на верхний створ участка по речной сети;
Wе -
речной сток, формирующийся на участке в естественных условиях;
Wвх
- сработка (+) или наполнение (-) водохранилищ и прудов на участке;
DWвх
- потери воды, связанные с водохранилищами (дополнительное испарение,
фильтрация в берега и ложе, для новых объектов - заполнение мертвого объема);
Wпд
- подача воды на участок из других бассейнов или участков (по каналам и
трубопроводам);
Wзаб
- отбор воды из реки;
Wп.у.
- вызванное отбором подземных вод уменьшение речного стока;
Wсбр
- поступление в речную сеть сточных, возвратных, шахтных и других вод;
Wпер
- переброска стока в другие бассейны (участки);
Wтр
- необходимый транзитный сток (комплексный попуск) в замыкающем створе для
удовлетворения требований водопользователей в русле реки и ниже по течению.
Балансы составляются по форме Приложения 6.
Отдельно, в произвольной форме, составляется упрощенный баланс по подземным
водам (сопоставляются эксплуатационные ресурсы подземных вод с планируемыми
объемами забора воды из подземных источников).
Применительно к использованной в Приложении 6
нумерации строк приходной части водохозяйстввенного баланса отдельные его
составляющие вычисляются следующим образом.
Строка 1.1 (величина Wв.с.
в вышеприведенном уравнении) заполняется по данным Приложения 1 для верхнего
створа участка. Для бассейнов и участков рек, начинающихся в пределах
Республики Беларусь, величина Wв.с.
принимается равной нулю. При заполнении графы 3 используется меньшее из
значений минимального месячного стока летней или зимней межени (т.е. меньшее из
данных граф 6 и 7 Приложения 1).
В строке 1.2 величина Wе
вычисляется
как разность между водными ресурсами в нижнем и верхнем створах. Водные ресурсы
в нижнем створе участка (в устьевом створе при составлении баланса для речного
бассейна в целом) принимаются по данным Приложения 1.
Строка 1.3 заполняется только при планировании
мероприятий по переброске речного стока. В остальных случаях во всех трех
графах этой строки проставляются нули. Внутригодовой режим поступления воды из
других бассейнов принимается равномерным, т.е. данные по графе 3 вычисляются
как 1/12 от данных графы 1.
Объём сброса сточных вод Wсбр
по строке 1.4 для среднего по водности года (графа 1) вычисляется по формуле:
Wсбр=Kв.г
W гор+K
в.п
Wпром+Kв.с/хWс/х+Kв.ор
Wв.ор+Kв.увл
Wувл
+Kв.р/х
Wр/х,
где Wгор,
Wпром,
Wс/х,
Wор,
Wувл
и Wр/х
- определенные в разделе 1 потребности в воде различных водопользователей;
Kв.г,
Kв.п,
Kв.с/х,
Kв.ор,
Kв.увл.
и Kв.р/х
- коэффициенты водоотведения соответствующих водопользователей (водоснабжение
населения, промышленности и т.д.), принимаемые согласно Приложению 3.
Для маловодного года расчетной обеспеченности
(графа 2 строки 1.4) значение Wсбр
уменьшается пропорционально допустимому снижению потребностей в воде на нужды
орошения и увлажнения в размере 20%. Таким образом, в вышеприведенном уравнении
величины Kв.ор Wор
и Kв.увл
Wор
учитываются с коэффициентом 0,8.
В маловодный месяц года расчетной обеспеченности
объем сброса сточных вод (графа 3 строки 1.4) вычисляется с учётом следующих
коэффициентов внутригодового распределения водоотведения:
/12 - для водоснабжения городского населения,
промышленности и сельского хозяйства;
/3 - для орошения и увлажнения осушенных земель;
- для рыбного прудового хозяйства.
По строке 1.5 величина сработки
запроектированных водохранилищ (DWвх)
принимается равной 1/3 от полезного объёма водохранилищ в год 95%-ой
обеспеченности (графа 2) и 1/6 от полезного объёма водохранилищ в маловодный
месяц года расчётной обеспеченности (графа 3). Для среднего по водности года
разность между сработкой и наполнением водохранилищ принимается равной нулю
(графа 1). Полезный объём водохранилищ, как указывалось выше, первоначально
рекомендуется принимать по данным Приложения 5.
Строка «итого» по приходной части баланса
является результирующей: данные предыдущих строк по каждой графе суммируются.
Строка 2.1 (величина Wзаб
в
вышеприведенном уравнении водохозяйственного баланса) заполняется по
определенным в разделе 1 данным о величине забора воды из поверхностных
источников. Для среднего по водности года (графа 1) в расчёт принимается
значение Wзаб
без изменений, для маловодного года (графа 2) оно уменьшается на величину
допустимого снижения забора воды на орошение и увлажнение (на 20%). В маловодный
месяц года расчетной обеспеченности (графа 3) объем забора воды из
поверхностных источников вычисляется с учетом следующих коэффициентов
внутригодового распределения водопотребления:
/12 - для водоснабжения городского населения,
промышленности и сельского хозяйства;
/3 - для орошения и увлажнения осушенных земель;
- для рыбного прудового хозяйства.
Величина уменьшения речного стока
вследствие забора воды из подземных источников (строка 2. 2.) вычисляется как Wп.у =
Wзаб.подз., где Wзаб.подз. -
определенный в разделе 1 объём забора подземных вод, -
коэффициент, учитывающий взаимосвязь подземных вод с речными, величина которого
в рамках курсовой работы принимается равной его среднему для рек Беларуси
значению: = 0,5.
Вычисленное таким образом значение Wп.у указывается
в графах 1 и 2 строки 2.2., а в графе 3 этой строки - 1/12Wп.у.
Поскольку заданием на выполнение курсовой
работы составление водохозяйственного баланса для весеннего периода (в течение
которого производится заполнение водохранилищ) не предусматривается, а в в
средний по водности и маловодный год разность между сработкой и наполнением
водохранилищ равна нулю, то по всем графам строки 2.3 проставляются нули.
Потери воды на дополнительное
испарение с поверхности водохранилищ и прудов (строка 2.4) определяется как
разность между испарением с водной поверхности и испарением с поверхности суши
[4]. Расчёт производится по формуле:
DWвх = (Eр - Eс) Fвх
10-3,
где Eр - годовой
слой испарения с водной поверхности водохранилищ;
Eс - годовой
слой испарения с поверхности суши. Для территории Республики Беларусь разность
(ЕР - Ес) может быть принята равной 200 мм;
Fвх
- общая площадь водохранилищ и прудов (в км2), определяемая по
данным Приложения 5;
-3
- коэффициент приведения различных размерностей (E
в мм и F в км2)
к одной с определением величины DWвх
в млн.м3.
Для упрощения расчётов курсовой работы
принимается, что увеличение интенсивности испарения с водной поверхности в
маловодный год (за счёт увеличения температуры) компенсируется снижением
испарения вследствие меньшей площади зеркала водохранилищ (из-за большей их
сработки). При этом допущении вычисленная по вышеприведенной формуле величина DWвх
записывается
как в графе 1, так и в графе 2 строки 2.4. В графе 3 этой строки указывается
величина, равная 1/6 DWвх.
В графах 1 и 2 строки 2.5 приводятся вычисленные
в разделе 1 значения необходимого транзитного попуска (Wтр.) за год
в целом, а в графе 2 - за месяц летнего периода. Как отмечалось в разделе 1,
для расчёта величины Wтр используются данные Приложения 1 или (что
то же самое) суммы величин в строках 1.1 и 1.2 приходной части
водохозяйственного баланса: по графе 2 - для годового и по графе 3 - для
месячного интервала времени.
Строка «Итого» расходной части
водохозяйственного баланса является результирующей и вычисляется суммированием
данных предыдущих строк по каждой графе баланса.
Строка «Баланс» определяется вычитанием итоговых
данных расходной части баланса из итоговых данных его приходной части.
Положительные значения записываются в строке 3.1, а отрицательные - в строке
3.2.
Расчетное поступление воды на нижерасположенный
участок (при составлении баланса по участку реки), в реку более высокого
порядка (при составлении баланса по притоку) или за пределы республики (при
составлении баланса по трансграничной реке) вычисляются в результате
суммирования данных по строкам 3.1 (или 3.2 со знаком минус) и 2.5.
.4 Анализ результатов составления балансов
В случае положительного водохозяйственного
баланса для всех расчетных периодов (всех граф Приложения 6) предварительно
выбранный состав водохозяйственных мероприятий можно считать обоснованным и
дополнительных водохозяйственных мероприятий не планировать.
Если дефицит воды установлен только в
лимитирующий месяц маловодного года (отрицательный баланс по графе 3)
предусматривается создание дополнительных водохранилищ сезонного регулирования
полезным объемом, равным расчетному дефициту воды, увеличенному на
дополнительное испарение с водной поверхности новых водохранилищ.
При дефиците воды в расчетный маловодный год
(отрицательный результат по графе 2) предусматривается многолетнее регулирование
речного стока, переброска воды из другого бассейна или сокращение потребностей
в воде за счет внедрения безводных и водосберегающих технологий. Состав этих
мероприятий в курсовой работе не обосновывается, а лишь назначается.
В случае дефицита воды в средний по водности год
гарантированное удовлетворение потребностей в воде возможно только при
переброске стока из другого бассейна или реализации мероприятий по сокращению
потребностей в воде.
Дополнительно составляемый баланс по подземным
водам заключается в сопоставлении эксплуатационных ресурсов подземных вод
(Приложение 1а) с расчетными объемами забора воды из подземных источников, т.е.
с величиной Wзаб.подз.,
вычисленной в разделе 1. В рамках курсовой работы этот баланс представляется в
произвольной форме, а результаты его составления вполне прогнозируемы, так как
в Республике Беларусь обеспеченность подземными водными ресурсами сравнительно
высока.
3. Составление гидрохимических балансов и
обоснование водоохранных мероприятий
.1 Последовательность определения сточных вод
Определение объёмов сточных вод, подлежащих
очистке. Предварительный выбор степени очистки сточных вод. Расчет количества
загрязняющих веществ в составе сосредоточенных сбросов сточных вод. Расчёт
количества загрязняющих веществ от рассредоточенных источников загрязнения.
Составление гидрохимических балансов и анализ результатов. Уточнение
первоначально выбранного варианта по очистке сточных вод и установление
водоохранных мероприятий на водосборе.
.2 Определение объёма загрязненных сточных вод и
количества содержащихся в них загрязняющих веществ
Сточные воды по своему качеству подразделяются
на две основные категории:
1) нормативно-чистые, соответствующие
установленным законодательством предельно-допустимым концентрациям (Приложение
7) и не требующие очистки перед их сбросам в природные водные объекты;
2) загрязненные, требующие очистки.
При выполнении курсовой работы принимается, что
к первой категории относятся возвратные воды орошения, увлажнения и рыбного
прудового хозяйства, а ко второй - сточные воды городского населения,
промышленности и сельского хозяйства, которые направляются на общеобъектные
очистные сооружения. В этом случае общий объем загрязненных сточных вод (Wс.в.)
вычисляется по формуле:
Wс.в.
= Kв.г.
Wгор.
+ Kв.п.
Wпром.
+ Kв.с/х
Wс/х,
где Wгор.,
Wпром.,
и Wс/х
- определенные в разделе 1 потребности в воде соответственно городского
населения, промышленности и сельского хозяйства;
Kв.г.,
Kв.п.,
Kв.с/х
- принимаемые по данным Приложения 3 коэффициенты водоотведения вышеупомянутых
водопользователей.
Выбор степени очистки загрязненных сточных вод
осуществляется методом последовательного приближения. На первом этапе
рекомендуется принимать полную биологическую очистку, соответствующую наилучшим
имеющимся технологиям [3]. Тогда количество загрязняющих веществ, содержащихся
в сосредоточенных сбросах сточных вод (объемом Wс.в.)
можно вычислить (по каждому из принимаемых в расчёт показателей) сравнительно
просто:
Zс.в.
=Kс.в.
Wс.в.
где Zс.в.-
годовое количество загрязняющих веществ (в тоннах или в кг);
Kс.в.
-приведенные в Приложении 8 показатели качества сточных вод на выходе типовых
очистных сооружений, соответствующих «наилучшим имеющимся технологиям».
.3 Расчет количества загрязняющих веществ от
рассредоточенных источников загрязнения
Поскольку достаточно надежных методов
определения влияния рас-средоточенных источников загрязнения на качество
природных вод пока не существует, в рамках курсовой работы производится
ориентировочная оценка двух основных рассредоточенных источников:
) вынос загрязняющих веществ с урбанизированных
территорий;
2) вынос загрязняющих веществ с
сельскохозяйственных и других территорий (включая загрязнение в составе
атмосферных осадков).
Количество загрязняющих веществ, выносимых с
урбанизированных территорий (Zурб)
вычисляется по формуле:
Zурб =10
Xт
Fгор
J Kр,
где Xт
-
сумма осадков за теплый период года, которая для территории Республики Беларусь
может быть принята равной 400 мм;
Fгор -
площадь городской территории (в га), которая в рамках курсовой работы
приближенно вычисляется как 0,5% от общей площади водосбора речного бассейна
или его участка;
J - коэффициент
поверхностного стока с городской территории (J
= 0,35);
Kр -
ориентировочная расчетная концентрация загрязняющего вещества (в мг/дм3
или г/м3) в поверхностном стоке с городской территории, принимаемая
по данным Приложения 9;
- коэффициент приведения в соответствие
различных размерностей Xт,
Fгор
и Kр
для получения величины Zурб
в тоннах.
Расчёт выноса загрязняющих веществ с сельскохозяйственных
и других неурбанизированных территорий Zс/х
(в кг) производится по выражению:
Zс/х
=Kс/х
Fс/х,
где Kс/х
- ориентировочное
расчетное значение выноса загрязняющих вещества в кг с 1 га распаханной
сельскохозяйственной территории (Приложение 10);
Fс/х
- площадь распаханной сельскохозяйственной территории (в га), принимаемая по
данным Приложения 11.
3.4 Методика составления гидрохимических
балансов
При планируемом объеме водоотведения и
предварительно принятой технологии очистки загрязненных сточных вод необходимо
по каждому принимаемому в расчет загрязняющему веществу проверить: будут или не
будут превышены установленные законодательством ПДК (Приложение 7) в замыкающем
створе бассейна (участка) реки после сброса сточных вод с учетом воздействия
расположенных в пределах бассейна (участка) рассредоточенных источников
загрязнения. Уравнение
гидрохимического баланса сводится к
сопоставлению фактической концентрации в нижнем створе (Kн.с.)
с предельно допустимой. Это уравнение представляется в виде неравенства:
Kн.с.
ПДК
или: r (Kв.сWв.с. + KфWе + Zс.в.+ Zурб+ Zс/х) : Wн.с.
ПДК,
где Zс.в., Zурб, Zс/х - количество
загрязняющих веществ, ранее определенное в разделах 3.2 и 3.3;
Kв.с. -
концентрация загрязняющего вещества в верхнем створе рассматриваемого участка
(в г/м3);
Wв.с. - речной
сток в верхнем створе (в млн. м3);
Kф - фоновая
концентрация, соответствующая естественному состоянию водного объекта (при
отсутствии антропогенной нагрузки);
Wе - боковая
приточность или естественный речной сток, формирующийся на участке;
Wн.с. - речной
сток в нижнем (замыкающем) створе участка;
r -
коэффициент, учитывающий процессы самоочищения и смешения сточных вод с
речными.
Расчет по вышеприведенному
неравенству производится для летней межени маловодного года 95%-ой обеспеченности.
Данные о расчетном стоке, т.е. величины Wв.с., Wе и Wн.с.
заимствуются соответственно из строк 1.1, 1.2 и 4 по графе 3 водохозяйственного
баланса, составленного в разделе 2 по форме Приложения 6.
Если верхним является трансграничный
створ (Днепр на границе с Россией, Горынь на границе с Украиной и т.д.), то
концентрации загрязняющих веществ в верхнем створе Kв.с. принимаются
по данным, приведенным в Приложении 12, основанным на материалах
государственного водного кадастра Республики Беларусь и международных
экспедиционных исследований качества вод в бассейне Днепра / 1/.
Фоновые концентрации загрязняющих
веществ (Kф), как
правило, устанавливаются в процессе специальных исследований. В рамках курсовой
работы используются приведенные в Приложении 13 приближенные значения этих
концентраций.
Определение коэффициента r также
является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому при выполнении курсовой работы
коэффициент r принимается равным единице в предположении, что неполное смешение
сточных вод с речными компенсируется процессами самоочищения..
3.5 Анализ результатов составления
гидрохимических балансов
Если по каждому из принимаемых в
расчет показателей загрязнения соблюдается охарактеризованное выше неравенство Kн.с. ПДК, состав
предварительно намеченных водоохранных мероприятий можно считать обоснованным.
В противном случае анализируется долевое участие различных источников
загрязнения в формировании качества воды, т.е.
производится ранжирование четырех
составляющих гидрохимического баланса: Kв.с.Wв.с., Zс.в., Zурб и Zс/х.
Дополнительные водоохранные мероприятия в первую очередь предусматриваются в
отношении тех источников загрязнения, удельный вклад которых является
максимальным. Если лимитирующим является величина Zс.в. необходима
более глубокая очистка сточных вод, если Zс/х - внедрение
методов так называемой «хорошей сельскохозяйственной практики» и т.д. Состав
дополнительных мероприятий в курсовой работе не обосновывается, а лишь
назначается.
5. Определение
затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям
В конечном итоге состав водохозяйственных и
водоохранных мероприятий устанавливается в результате технико-экономического
сопоставления различных вариантов обеспечения потребностей в воде и сохранения
надлежащего качества в природных водных объектах. Критерием выбора лучшего, так
называемого «оптимального» варианта, служит минимум затрат на строительство и
эксплуатацию водохозяйственных и водоохранных сооружений /6/. Курсовой работой
выбор лучшего варианта по экономическому критерию не предусматривается, а
производится приближенная оценка затрат по запланированным мероприятиям.
Затраты (3) вычисляются по выражению:
З = И+ЕК,
где И - ежегодные издержки;
К - единовременные капиталовложения (стоимость
сооружений и устройств);
Е - нормативный коэффициент эффективности
капиталовложений (принимается равным 0,15).
При выполнении расчетов затраты по водопроводной
распределительной сети, внутригородской канализации, насосным станциям 2-го
подъема, водонапорным башням, локальным очистным сооружениям промышленных
предприятий не учитываются, так как эти затраты являются постоянными в
сравниваемых вариантах. Определяются затраты по забору воды и её подаче к
местам пользования, очистке сточных вод на общеобъектных сооружениях,
регулированию и переброске речного стока. Учитывается также стоимость воды как
природного ресурса и плата за использование природных водных объектов для
приема сточных вод. Затраты вычисляются на основе ориентировочных укрупненных
удельных показателей (в евро на 1 м3), приведенных в Приложении 14.
Расчет капиталовложений осуществляется по
приближенной формуле:
K = kперWпер+kвхWвх
+kзабWзаб
+kподзWзаб.подз+kочWс.в,
где: Wпер,
Wвх,
Wзаб,
Wзаб.подз и
Wс.в
- определенные в предыдущих разделах объемы воды согласно принятому варианту
соответственно переброски стока, полезной емкости водохранилищ, забору воды из
поверхностных и подземных источников, очистке и отведению сточных вод;
kпер,
kвх,
kзаб,
kподз
и kоч
- вышеупомянутые удельные показатели, приведенные в Приложение 14.
В ежегодные издержки кроме эксплуатационных
затрат по системам переброски стока, водохранилищам, водозабрным и очистным
сооружениям входит плата за забор воды и сброс сточных вод, т.е.:
И=сперWпер+свхWвх+сзабWзаб+сзаб.подзWзаб.подз+сочWоч+
сповWзаб+сподзWзаб.подз+ссвWсбр;
где: спер, свх, сзаб,
сзаб.поз, соч- удельные укрупненые годовые издержки по
водохозяйственным и водоохранным мероприятиям (их значения приведены в
Приложении 14);
спов и сподз - ставки
экологического налога за забор 1м3 воды соответственно из
поверхностного и подземного источника;
ссв - ставка экологического налога за
сброс 1 м3 нормативно-чистых или нормативно-очищенных сточных вод.
Ставки налога за забор воды и сброс сточных вод
планировать на тот или иной уровень развития экономики достаточно сложно,
особенно учитывая то обстоятельство, что в Республике Беларусь они ежегодно
изменяются (иногда несколько раз в год). Поэтому при выполнении курсовой работы
их значения условно принимаются равными ставкам 2004 года:
спов = 22 руб/м3;
сподз = 34 руб/м3;
ссв =101 руб/м3.
Общая сумма затрат (З =И + ЕК) по
водохозяйственным и водоохранным мероприятиям указывается на чертеже курсовой
работы.
вода гидрохимический речной
загрязненный
Литература
1. Васенко А.Г., Колобаев А.Н.,
Анучкин В.П. Основные результаты международных экспедиционных исследований
качества вод в бассейне Днепра.- Харьков: Изд-во « Ранок», 2003.- 112с.
. Государственный водный кадастр.
Водные ресурсы, их использование и качество вод (за 1994,1995,1996…2001,2002,2003
гг.) Издание официальное. - Мн.: Минприроды Республики Беларусь. 1995.
. Колобаев А.Н. Рациональное
использование и охрана водных ресурсов. Мн.: Изд-во БНТУ, 2005. - 199с.
. Методические указания к выполнению
курсового проекта «Водохранилища сезонного регулирования» по курсу «Гидрология
и регулирование стока». Минск, Новополоцк: БНТУ, ПГУ. 2000. - 34с.
. Определение расчетных
гидрологических характеристик. Пп. 1-98 к СниП 2.01. 14-83: - Мн.: Мин-во
строительства и архитектуры. 2000.
. Пряжинская В.Г., Ярошевский Д.М.,
Левит-Гуревич Л.К. Компьютерное моделирование в управлении водными ресурсами. -
М.: Физматлит. 2002.- 496с.
Приложение 1
Сведения о водных ресурсах в основных створах
рек Республики Беларусь
|
Река
|
Расчетный
створ
|
Площадь
водосбора, км2
|
Годовой
сток, млн. м3
|
Минимальный
месячный сток 95%-ой обеспеченности млн. м3
|
|
|
|
среднемноголетний
|
Обеспеченностью
95%
|
летний
|
зимний
|
|
Зап.
Двина Зап. Двина Зап. Двина Зап. Двина Дисна Неман Неман Неман Неман Щара
Щара Дисна Лидея Мышанка Россь Вилия Вилия Вилия Уша Зап. Буг Зап. Буг Нарев
Мухавец Мухавец Днепр Днепр Днепр Днепр Днепр Березина Березина Березина
Березина Плисса Свислочь Свислочь
|
гр.
России Витебск Полоцк гр. Латвии устье Столбцы Мосты Гродно гр. Литвы Слоним
устье устье Лида Барановичи Волковысск Вилейка Сморгонь гр. Литвы Молодечно
гр. Украины гр. Польши гр. Польши Кобрин устье гр. России Орша Могилев Речица
гр. Украины Борисов Бобруйск Светлогорск устье Жодино Минск устье
|
17900
27300 41700 63300 8180 3070 25600 33600 35000 4860 6990 8180 50 200 780 4190
7100 11000 350 14900 28000 2190 3260 6820 17600 18200 20800 58200 103000 5690
20300 23300 24500 465 930 5160
|
4830
7040 9560 13900 1370 562 4830 6380 6650 789 1100 1370 9,47 41,0 129 890 1500
2330 84 1720 2940 200 394 833 3630 3910 4420 11600 18900 1140 3760 4320 4540
85 214 1090
|
2860
4320 6250 8580 792 385 3720 5020 5250 586 843 792 5,37 31,9 105 650 1130 1770
62 858 1540 126 193 407 2440 2630 3010 7890 12800 855 2740 3150 3310 62 136
912
|
49,5
59,6 106 177 20,0 12,4 151 177 183 18,1 31,1 20,0 0,16 1,24 5,5 22,8 45,6
69,9 2,3 31,3 69,4 4,9 4,1 9,5 43,3 46,6 82,9 269 404 33,9 101 116 122 2,1
5,1 23,7
|
36,5
59,9 105 159 18,6 9,6 133 181 186 19,8 28,1 18,6 0,12 1,14 5,7 23,4 40,4 59,0
2,5 27,6 43,1 4,0 4,5 10,3 48,6 52,5 63,4 234 341 29,5 99,2 114 120 2,4 4,3
26,9
|
|
Река
|
Расчетный
створ
|
Площадь
водосбора, км2
|
Годовой
сток, млн. м3
|
Минимальный
месячный сток 95%-ой обеспеченности млн. м3
|
|
|
|
среднемноголетний
|
Обеспеченностью
95%
|
летний
|
зимний
|
|
Сож
Сож Сож Ипуть Ипуть Пина Припять Припять Припять Припять Стырь (вкл Простырь)
Стырь (вкл Простырь) Горынь Горынь Ствига (иск. Льву) Льва(прит. Свиги)
Ствига (вкл. Льву) Уборть Уборть Словечна Ясельда Случь Случь Случь Птичь
Оресса
|
гр.
России Гомель устье гр. России устье устье гр. Украины Петриков Мозырь гр.Украины
(вых) гр. Украины устье гр. Украины устье гр. Украины гр. Украины устье
гр. Украины устье гр. Украины устье Слуцк Солигорск устье устье устье
|
10000
38900 42140 9650 10900 2200 10800 87800 101000 114000 11600 12900 26600
27700 2600 1800 5260 3900 5820 600 7790 820 1780 7530 9470 3620
|
1590
5900 6410 1440 1630 492 2170 8960 12000 13000 2300 2550 2850 3150 334 223
697 360 735 107 937 104 237 972 1510 537
|
1050
3940 4260 745 839 262 1300 4990 6440 7010 1300 1450 1390 1620 107 70
221 142 260 38 432 56 130 502 871 395
|
21,8
105 114 10,8 12,2 3,60 56,5 155 166 180 31,3 41,4 42,4 42,6 1,3 0,8 2,1
1,1 2,3 0,5 10,1 1,3 2,1 5,2 18,0 6,2
|
21,0
83,2 90,3 11,9 13,5 6,90 46,5 176 183 200 25,8 28,6 41,8 42,0 1,1 0,8
1,7 1,1 1,9 0,5 10,0 0,4 1,1 8,9 23,2 6,9
|
Приложение 1а
Ресурсы и запасы подземных вод в бассейнах рек
Республики Беларусь
|
Речные
бассейны
|
Эксплуатационные
ресурсы, км3/год
|
Общие
разведанные эксплуатационные запасы, км3/год
|
|
1.
Зап. Двина
|
2,97
|
0,28
|
|
2.
Днепр (без Припяти)
|
5,52
|
1,07
|
|
2.1.
Березина
|
2,40
|
0,28
|
|
2.1.1.
Свислочь
|
0,26
|
0,24
|
|
2.2.
Сож
|
1,21
|
0,27
|
|
3.
Припять
|
3,75
|
0,36
|
|
4.
Неман (без Вилии)
|
3,51
|
0,42
|
|
5.
Вилия
|
1,67
|
0,11
|
|
6.
Зап. Буг
|
0,66
|
0,13
|
|
Всего
|
18,10
|
2,37
|
Приложение 2
Численность населения в крупных городах Республики
Беларусь
|
Город
|
Численность
населения, тысяч человек
|
|
1990
г.
|
2000
г.
|
2005
г.
|
|
Минск
Брест Витебск Гомель Гродно Могилев Бобруйск Борисов Мозырь Новополоцк
|
1750
310 360 490 330 380 230 160 120 100
|
1710
300 350 480 310 360 220 150 110 100
|
|
|
Республика
Беларусь
|
10250
|
9980
|
|
Приложение 3
Ориентировочные укрупненные показатели
водопотребления и водоотведения
|
Вид
водопользования
|
Специфические
особенности
|
Удельное
водопотребление
|
Коэффициент
водоотведения (в долях от водопотребления)
|
|
|
размерность
|
количество
|
|
|
Коммунально-бытовое
водоснабжение
|
Крупные
города с высокой степенью благоустройства
|
литров
в сутки на одного жителя
|
150…350
|
0,8
|
|
Средние
города и промцентры
|
-
//-
|
100…200
|
0,8
|
|
Небольшие
населенные пункты
|
-
// -
|
80…150
|
0,75
|
|
Промышленное
водоснабжение
|
Условная
продукция, приведенная к её стоимости
|
м3/евро
|
0,1
|
0,9
|
|
Добыча
нефти
|
м3/тонну
|
3,6…7,2
|
0,95
|
|
Производство
электроэнергии (ТЭС и АЭС)
|
м3/МBт·час
|
10…100
|
0,9
|
|
Производство
азотных удобрений
|
м3/тонну
|
4…60
|
0,95
|
|
Производство
тракторов
|
м3/шт
|
200…600
|
0,95
|
|
Сельско-хозяйственное
водоснабжение
|
Только
хозпитьевые нужды сельского населения
|
литров
в сутки на одного жителя
|
100…140
|
0,5
|
|
Все
нужды, включая животноводство, сельхозтехнику (за исключением орошения и
увлажнения)
|
-//-
|
175…215
|
0,5
|
|
Орошение
|
Производство
риса и хлопка
|
3…15
|
0,2
|
|
Производство
других с/х культур
|
тыс.
м3/га
|
1…5
|
0,3
|
Приложение 4
Площади орошения и увлажнения по бассейнам рек
Республики Беларусь (на уровень 1990 года)
|
Река
|
Площадь
орошения, тыс. га
|
Площадь
увлажнения тыс. га
|
|
1.
Зап. Двина
|
4,4
|
0,4
|
|
2.
Неман
|
14,5
|
43,6
|
|
3.
Вилия
|
2,2
|
6,0
|
|
4.
Зап. Буг (вкл. Нарев)
|
9,6
|
70,0
|
|
4.1.
Мухавец
|
3,7
|
49,6
|
|
5.
Днепр (искл. Припять)
|
38,8
|
150
|
|
5.1.
Березина
|
13,7
|
52,0
|
|
5.1.1.
Свислочь
|
6,5
|
14,0
|
|
5.2.
Сож
|
12,8
|
46,0
|
|
6.
Припять
|
29,5
|
440
|
|
Всего
по республике
|
99,0
|
710
|
Приложение 5
Параметры водохранилищ и прудов по бассейнам рек
Республики Беларусь (на уровень 2000 года)
|
Река
|
Водохранилища
|
Пруды
|
Ориентировочный
полезный объем водохранилищ и прудов, млн. м3
|
|
общая
площадь зеркала, км2
|
общий
объем млн. м3
|
общая
площадь зеркала, км2
|
общий
объем млн. м3
|
|
|
1.
Зап. Двина 2. Неман 3. Вилия 4. Зап. Буг 4.1. Мухавец 5. Днепр 5.1. Березина
5.1.1. Свислочь 5.2. Сож 6. Припять
|
353
37 69 18 8 139 72 64 7 206
|
1709*
68 250 65 24 459 223 191 21 585
|
8
39 10 7 4 65 34 28 18 28
|
15
61 14 13 7 110 66 44 36 54
|
270
40 200 30 15 360 153 148 18 300
|
|
Всего
по республике
|
822
|
3136
|
157
|
267
|
1200
|
* - включая озера - водохранилища
Приложение 6
Форма водохозяйственного баланса, млн.м3
|
Интервал
времени и обеспеченность Статьи баланса
|
Средний
по водности год
|
Р=95%
|
|
|
год
|
лимитирующий
месяц
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Приходная
часть
|
|
|
|
|
1.1.
Расчетное поступление воды с вышерасположенных участков реки (речной сток во
входном створе)
|
|
|
|
|
1.2.
Естественный речной сток (восстановленный), формирующийся на участке
|
|
|
|
|
1.3.
Поступление воды из других бассейнов или участков
|
|
|
|
|
1.4
Сброс сточных и других вод в природные поверхностные водные объекты
|
|
|
|
|
1.5.
Сработка русловых водохранилищ и прудов
|
|
|
|
|
Итого
|
|
|
|
|
Расходная
часть
|
|
|
|
|
2.1.
Забор воды из природных поверхностных источников
|
|
|
|
|
2.2.1.
в т.ч. на орошение
|
|
|
|
|
2.2.
Уменьшение речного стока вследствие забора воды из подземных источников
|
|
|
|
|
2.3.
Подача воды в другие бассейны или участки
|
|
|
|
|
2.4.
Наполнение русловых водохранилищ и прудов
|
|
|
|
|
2.5.
Суммарное дополнительное испарение с поверхности русловых водохранилищ и
прудов
|
|
|
|
|
2.6.
Необходимый комплексный попуск (рыбохозяйственный, санитарный и т.д.)
|
|
|
|
|
Итого
|
|
|
|
|
Баланс
|
|
|
|
|
3.1.
Избыток воды (+)
|
|
|
|
|
3.2.
Дефицит воды (-)
|
|
|
|
|
4.
Расчетное поступление воды на нижерасположенный участок или в реку более
высокого порядка
|
|
|
|
Приложение 7
Предельно-допустимые концентрации основных
загрязняющих веществ в поверхностных водных объектах (в мг/дм3)
|
Показатели
|
Категория
водопользования
|
|
|
хозяйственно-питьевое
|
рыбохозяйственное
|
культурно-бытовое
|
|
Взвешенные
вещества
|
0,25
к природному фону
|
0,25
к природному фону
|
0,75
к природному фону
|
|
БПК
|
3.0
|
3,0
|
6,0
|
|
ХПК
|
15,0
|
-
|
30,0
|
|
Азот
аммонийный
|
0,4
|
0,39
|
1,0
|
|
Азот
нитритный
|
0,08
|
0,02
|
0,99
|
|
Фосфор
фосфатов
|
отсутствие
|
0.2
|
-
|
|
Нефтепродукты
|
0,1
|
0,05
|
0,3
|
|
Железообщее
|
0,1
|
0,1
|
0,33
|
|
Медь
|
1,0
|
0,001
к природному фону
|
1,0
|
|
Цинк
|
0,01
|
0,01
|
1,0
|
|
Свинец
|
0,03
|
0,01
|
0,03
|
|
Марганец
|
0,1
|
0,01
|
0,13
|
|
|
|
|
|
Приложение 8
Ориентировочные показатели качества сточных вод
на выходе очистных сооружений, соответствующих «наилучшим технологиям»
|
Показатели
|
Концентрации
загрязняющих веществ в сточных водах, мг/дм3
|
|
Взвешенные
вещества
|
15
|
|
БПК5
|
15
|
|
ХПК
|
75
|
|
Азот
общий
|
18
|
|
Азот
аммонийный
|
10
|
|
Азот
нитритов
|
0,1
|
|
Фосфор
фосфатов
|
2,0
|
|
Нефтепродукты
|
0,6
|
|
Железо
общее
|
0,4
|
|
Марганец
|
0,15
|
|
Медь
|
0.01
|
|
Цинк
|
0,15
|
|
Свинец
|
0,03
|
Приложение 9
Ориентировочные расчетные концентрации
загрязняющих веществ в поверхностном стоке с городских территорий
|
Загрязняющее
вещество
|
Концентрация,
г/м3
|
|
Взвешенные
вещества 360 БПК5
23 Азот аммонийный 1,6 Азот
нитритный 0,003 Нефтепродукты 1,8
Медь 0,001
|
Приложение 10
Ориентировочные удельные значения выноса
загрязняющих веществ с распаханной сельскохозяйственной территории
|
Загрязняющее
вещество
|
Удельный
вынос, кг/га
|
|
БПК5
4,0 Азот аммонийный 1,0 Азот
нитритный 0,05 Нефтепродукты
0,5 Медь 0,005
|
Приложение 11
Площадь сельскохозяйственных земель в Республике
Беларусь
|
Наименование
|
Площадь,
тыс. га
|
|
1990
г
|
2000
г.
|
2005
г.
|
|
Общая
площадь в т.ч. пахотных
|
9400
6100
|
9300
6150
|
|
Приложение 12
Осредненные концентрации загрязняющих веществ в
трансграничных створах рек Республики Беларусь
|
Река,
створ
|
Ориентировочные
концентрации, мг/дм3
|
|
БПК5
|
Азот
аммонийный
|
Азот
нитритный
|
нефтепродукты
|
медь
|
|
Зап.
Двина, граница с Россией Днепр, граница с Россией Сож, граница с Россией
Ипуть, граница с Россией Припять, граница с Украиной Стырь, граница с
Украиной Горынь, граница с Украиной Свига, граница с Украиной Льва, граница с
Украиной Уборть, граница с Украиной Словечна, граница с Украиной Зап. Буг,
граница с Украиной
|
2,2
2,4 2,2 2,0 2,4 2,8 2,7 1,9 3.0 2,3 2,4 2,0
|
0,50
0,16 0,50 0,39 0,25 0,27 0,29 0,40 0,55 0,62 0,32 0.30
|
0,008
0,020 0,009 0,009 0,005 0,010 0,007 0,007 0,003 0,006 0,008 0,010
|
0,03
0,03 0,01 0,02 0,04 0,05 0,04 0,03 0,05 0,01 0,01 0.02
|
0,005
0,007 0,004 0,003 0,005 0,010 0,004 0,010 0,005 0,007 0,002 0,002
|
Приложение 13
Приближенные значения фоновых концентраций
загрязняющих веществ в водных объектах Республики Беларусь
|
Речной
бассейн
|
Фоновые
концентрации, мг/дм3
|
|
БПК5
|
Азот
аммонийный
|
Азот
нитритный
|
нефтепродукты
|
медь
|
|
Зап.
Двина Днепр (искл. Березину,Сож, Припять) Березина Сож Припять Неман (искл.
Вилию) Вилия Зап. Буг
|
1,4
1,5 2,0 1,2 1,8 1,4 1,4 1,5
|
0,20
0,11 0,11 0,10 0,14 0,11 0,09 0,12
|
0,006
0,012 0,016 0,012 0,012 0,013 0,009 0,012
|
0,02
0,01 0,01 0,01 0,02 0,01 0,01 0,01
|
0,001
0,002 0,001 0.001 0,002 0,002 0,002 0,002
|
Приложение 14
Ориентировочные укрупненные удельные показатели
затратна водохозяйственные и водоохранные мероприятия, евро/м3
|
Мероприятия
|
Удельные
затраты
|
|
капиталовложения
|
Ежегодные
издержки
|
|
Переброска
стока Регулирование стока (создание и эксплуатация водохранилищ) Забор воды
из поверхностных источников (вкл. транспортировку до мест водораспределения)
Забор воды из подземных источников (вкл. транспортировку до мест
водораспределения) Биологическая очистка сточных вод
|
1,0
0,1* 0,1 0,2 0,4
|
0,08
0,01* 0,01 0,02 0,012
|
* - на 1 м3 полезной емкости