Разработка гидрохимического баланса реки Припять

Размещено на http://allbest.ru

Введение

река гидрохимический баланс

Выполнение данной курсовой работы помогает закрепить знания, полученные из курса лекций по рациональному использованию и охране водных ресурсов и приобрести навыки проведения расчётов, обосновывающих водохозяйственные и водоохранные мероприятия в пределах реального речного бассейна (р. Припять).

Все исходные данные были взяты согласно нормам, принятым в РБ.

В состав курсовой работы входят расчёты по следующим пунктам с соответствующими пояснениями:

- определение потребностей в воде;

- составление водохозяйственных балансов и обоснование водоохранных мероприятий;

- составление гидрохимических балансов и обоснование водохозяйственных мероприятий;

- определение затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям.

А также по проведенным расчетам и обоснованиям их делается вывод о реализации запланированного проекта и его влияния на окружающую среду.

Исходные данные

Бассейн реки Припять.

Вариант социально-экономического развития - 1 . При первом варианте численность населения, валовый национальный продукт, площади мелиорируемых земель и другие необходимые для расчетов исходные данные принимаются по материалам государственной статистической отчетности за год, предшествующий году выполнения курсовой работы.

Численность населения в пределах водосбора на 2014 год - 112,1 тысячи человек (до 2082 г).

Таблица 1. Сведения о водных ресурсах в створе реки Припять

Река	Расчетный створ	Площадь водосбора, км2	Годовой сток, млн. м3	Минимальный месячный сток 95%-ой обеспеченности, млн м3
			Среднемногол. сток	обеспеченностью 95%	летний	зимний
Припять	Гр. Украины	10800	2170	1300	56,5	46,5
	Петриков	87800	8960	4990	155	176
	Мозырь	101000	12000	6440	166	183
	Гр. Украины (вых)	114000	13000	7010	180	200

Таблица 2. Площади орошения и увлажнения по бассейну реки Припять

Река	Площадь орошения, тыс. га	Площадь увлажнения, тыс. га
Припять	29,5	440

Таблица 3. Параметры водохранилищ и прудов по бассейну реки Припять

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
Припять	206	3136	157	267	1200

Таблица 4. Предельно-допустимые концентрации основных загрязняющих веществ в поверхностном водном объекте.

Показатели	Категория водопользования
	хозяйственно-питьевое	рыбохозяйственное	культурно-бытовое
БПК	3	3	6
Азот аммон.	0,4	0,39	1
Азот натрит.	0,08	0,02	0,99
Нефтепрод.	0,1	0,05	0,3
Медь	1,0	0,001 к природному фону	1

Таблица 5. Приближенные значения фоновых концентраций загрязняющих веществ в водном объекте

Речной бассейн	Фоновые концентрации, мг/дм3
	БПК	азот аммон.	азот нитрит.	нефтепрод.	медь
Зап. Двина	1,8	0,14	0,012	0,02	0,002

Описание реки Припять

Река Припять является крупнейшим и важнейшим правым притоком Днепра. Ее протяженность - 775 километров. Водный поток течет по Украине (Киевская, Волынская и Ровненская области) и по Беларуси (Гомельская и Брестская области). Площадь водосборного бассейна превышает 114 тысяч квадратных километров. Припять берет свое начало между селами Роговые Смоляры и Будники на Волынской возвышенности. В верховьях реки долина ее выражена довольно слабо, в низовьях - несколько четче. Ширина поймы в верхнем течении не превышает 4 километров, в нижнем - до 15. Уклон реки составляет 0,08 метра на 1 километр. В верховьях русло Припяти похоже на канал, ниже становится извилистым. В среднем течении множество стариц и меандр, река имеет множество протоков и небольших островов. Ширина водного потока у истоков - не более 40 метров, у Киевского водохранилища, куда впадает река Припять, - до 5 километров.

Река Припять имеет смешанное водное питание, преимущественно от снеготаяния. Для ее режима характерно длительное половодье в весенний период. Оно начинается в начале марта, а в холодные годы - в середине апреля. Половодье может длиться до 3,5 месяцев. Сопровождается масштабными разливами. В этот момент в верховьях вода может подняться на 2 метра, в середине - на 3,5, а в низовьях - до 7 метров. Летний межень кратковременный, поскольку постоянно прерывается дождевыми паводками. Осень практически ежегодно характеризуется существенным подъемом воды. Годовой сток составляет 14,5 кубических километров. Из них на весенний период приходится до 65%. Замерзает Припять только к середине декабря. В бассейне реки расположено множество болот, которые определяют цвет воды в реке.

Река Припять на карте начинается в Любомльском районе Волынской области Украины, по которой течет 204 километра. Затем водный поток пересекает границу Беларуси и следует по Полесской низменности 500 км. Его путь пролегает среди Пинских болот. Здесь долина выражена слабо, берега заболочены. Река часто разбивается на рукава. В начале низменности дно неустойчивое, песчаное, к финалу увеличивается количество перекатов на реке. Оставшиеся 50 километров Припять вновь течет на Украине, где и заканчивает свой путь в Киевском водохранилище, чуть южнее Чернобыля. Река соединена каналами с Мухавцом (приток Западного Буга) и Щарой (приток Немана). Река Припять - равнинная. Она характеризуется низкой заболоченностью - до 15%.

Река Припять имеет немало притоков, но наибольшее значение имеют Птичь, Стыра и Горынь. Последний - самый большой водяной поток (из впадающих). Днепровско-Бугский канал в конечном итоге соединяет Припять с Бугом, таким образом формируя водный путь в Европу. Или Черное море с Балтийским. Днепровско-Неманский канал делает реку частью маршрута из Украины в Латвию - до Каунасского водохранилища. Есть и другие несудоходные «малые» каналы. Для Полесской низменности характерна большая озерность. Только на правом берегу Припяти находится более 2,5 тысяч озер. Самыми крупными на реке являются два белорусских города - Мозырь и Пинск. Наиболее известны два украинских населенных пункта - это «мертвые города» Припять и Чернобыль.

На территории Чернобыльской зоны отчуждения Припять является наиболее масштабным водным объектом. Река обходит местность с востока и затем впадает в Киевское водохранилище. Непосредственно в районе размещения русло было искусственно изменено. На сегодняшний день оно представляет собой канал длиной 11 километров. По нему открыта навигация. Искусственное русло было проложено для того, чтобы Припять миновала водоем-охладитель АЭС. Теперь эти два водных объекта разделены дамбой и находятся на расстоянии в 300 метров. Канал имеет глубину до 4 метров, а ширину - до 160. Припять играет исключительную роль в выносе радионуклидов за пределы зоны отчуждения. Исследования ученых показали, что, в отличие от иных путей (таких как воздушный, биогенный, техногенный), водный выносит на порядок больше вредных веществ. По пустынной зоне отчуждения течет пустынная Припять - река, фото которой показывают ее берега с кладбищами кораблей. Водный поток несет радионуклиды в водохранилище Киева. Припять (река) в Беларуси не заражена вредными веществами.

Вода - преимущественный ресурс для любого государства. Припять поставляет около 35% на нужды народного хозяйства: промышленные предприятия, сельскохозяйственные угодья, на питьевые нужды и для транспорта. Только на нужды одного человека в сутки рассчитано до 550 литров. Но мелеют водоемы, в том числе и Припять, и перед правительством государства Беларусь встает острейшая проблема охраны водных ресурсов страны. Разрабатывается комплексный проект, в котором предусматривается не только экономия, но и очищение водоемов, их охрана. На территории Беларуси по Припяти перевозится максимальное количество грузов, особенно по маршруту, на котором расположен Днепровско-Бугский канал.

На территории четырех районов Беларуси в 1999 году был создан уникальный Республиканский ландшафтный заповедник «Средняя Припять». Цель его организации - сохранение экосистемы поймы реки. Служители заповедника заняты сохранением исчезающих и редких видов растений и животных. Площадь заказника более 90 тысяч квадратных километров. Если ранее описание реки Припять сообщало о многообразии прибрежной природы, то в последние десятилетия наблюдалось оскудение. Теперь же постепенно природа восстанавливается. Только гусей во время их миграции здесь останавливается до 50 тысяч особей ежегодно. На территории «Средней Припяти» зарегистрировано 72 видов растений, из которых 24 - под угрозой исчезновения. Животный мир представлен 36 видами млекопитающих, 182 - птиц, 10 - земноводных, 6 - пресмыкающихся. Из них 67 видов находятся под угрозой исчезновения.

Общий вид реки Припять можно посмотреть на рис 1.

Рис.1 Общий вид р. Припять.

1. Определение потребностей в воде

Потребности в воде определяются применительно к двум основным видам использования водных ресурсов:

1) использование с изъятием воды из источника;

2) 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 устанавливают 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.

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:

,

где W_гор - годовой объем воды (в м³), требуемый для водоснабжения городского населения;

q_н - удельная норма водопотребления в л/сутки на одного городского жителя;

N_гор - численность городского населения в пределах водосборной площади речного бассейна (участка) на заданный уровень развития экономики.

Водопотребление промышленности 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:

,

где W_гор - годовой объем воды (в м³), требуемый для водоснабжения городского населения

Потребности в воде сельского хозяйства (исключая орошение и увлажнение) определяется по формуле:

где W_с/х - годовой объем (в м³) на нужды сельского хозяйства (населения, животноводства и сельхозтехники);

q_с/х - удельная норма водопотребления в литрах в сутки на одного сельского жителя, принимаемая согласно Приложению 3[1];

N_с/х - численность сельского населения.

Потребности в воде орошения вычисляются следующим образом:

где W_ор - годовой объем воды (в м³), необходимый для орошения сельскохозяйственных земель;

q_ор - удельная норма водопотребления (в м³ на 1 га орошаемой площади), принимаемый согласно Приложению 3[1];

F_ор - площадь орошения (в га) на заданный уровень развития экономики, принимаемый согласно Приложению 4[1].

млн.м³

Требуемый для увлажнения осушенных земель объем воды определяется по формуле:

где W_увл - годовой объем воды (в м³), необходимый для увлажнения осушенных земель;

q_увл - удельная норма в м³ на 1 га увлажняемой площади осушенных земель, принимаемый согласно Приложению 3[1];

F_увл - площадь увлажнения (в га) на заданный уровень развития экономики, принимаемый согласно Приложению 4[1].

млн.м³

Потребности в воде рыбного прудового хозяйства зависит 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 Республике Беларусь соотношения между забором воды на нужды промышленности и забором воды для наполнения рыбохозяйственных прудов (2:1), т. е.:

где W_р/х - объем воды (в м³), требуемый для заполнения рыбоводных прудов;

W_пром - определенные выше потребности в воде промышленного водоснабжения.

Объем забора воды из природных водных объектов определяется следующим образом:

где W_пром , W_ор, W_увл , W_р/х , W_гор , W_с/х - охарактеризованные выше потребности в воде различных водопользователей.

В рамках данной курсовой работы величина необходимого транзитного комплексного пропуска определяется, исходя из следующего:

1) в маловодный месяц 95%-ой обеспеченности лимитирующим считается природоохранный попуск, который в РБ принимается в размере 75% от минимального месячного речного стока 95%-ой обеспеченности, т. е.:



где W₉₅ - минимальный месячный речной сток в замыкающем створе, принимаемый по данным Приложения 1[1].

млн. м³/мес

2) в расчетный маловодный и средний по водности годы лимитирующим считается рыбохозяйственный попуск, который принимается равным уменьшенному на 20 % речному стоку 95%-ой обеспеченности, т. е. :

где W₉₅ - речной сток маловодного года 95%-ой, принимаемый по данным Приложения 1[1].

млн. м³/год

2. Составление водохозяйственных балансов и обоснование водохозяйственных мероприятий

2.1 Рекомендуемая последовательность выполнения раздела

Так как водохозяйственный баланс положительный для всех расчетных приходов, то предварительно выбранный состав водохозяйственных мероприятий можно считать обоснованным и дополнительных водохозяйственных мероприятий не планировать.

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 представляется в следующем виде:

W₀= W_BC+W_С±W_BX-W_BX+W_ПД- W_ЗАБ- W_ПУ- W_СБР- W_ПЕР- W_ТР,

где W₀ -водохозяйственный баланс: избы ток (+) или дефицит (-) водных ресурсов на участке или в бассейне;

W_BC- поступление воды на верхний створ участка по речной сети;

W_C- речной сток, формирующийся на участке в естественных условиях;

W_BX - сработка (+) или наполнение (-) водохранилищ и прудов на участке;

&W_BX - потери воды, связанные с водохранилищами (дополнительное испарение, фильтрация в берега и ложе, для новых объектов - заполнение мертвого объема);

W_ПД - подача воды на участок из других бассейнов или участков (по каналам и трубопроводам); - отбор воды из реки;

W_ЗАБ- отбор воды из реки;

W_ПУ- вызванное отбором подземных вод уменьшение речного стока;

W_СБР - поступление в речную сеть сточных, возвратных, шахтных и других вод:

W_ПЕР - переброска стока в другие бассейны (участки);

W_ТР - необходимый транзитный сток (комплексный попуск) в замыкающем створе для удовлетворения требований водопользователей в русле реки и ниже по течению.

Строка 1.1 (величина W_BC в вышеприведенном уравнении) заполняется по данным Приложения 1[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 межени (т.е. меньшее из данных граф 6 и 7 Приложения 1)[1].

В строке 1.2 Водные ресурсы в нижнем створе участка (в устьевом створе при составлении баланса для речного бассейна в целом) принимаются по исходным данным .

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 W_СБР по строке 1.4 для среднего по водности года (графа 1) вычисляется по формуле:

W_СБР = К_ВГ·W_ГОР+К_ВН·W_ПРОМ+К_ВС/Х·W_СX+К_В.ОР·W_ОР+К_В.УВЛ· W_УВЛ + К_В.Р/Х·W_Р/Х,

где W_ГОР,W_ПРОМ,W_СX,W_ОР,W_УВЛ и W_Р/Х определенные в разделе 1 потребности в воде различных водопользователей;

К_ВГ,К_ВН, К_ВС/Х,К_В.ОР,К_В.УВЛ, К_В.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 W_СБР уменьшается пропорционально допустимому снижению потребностей в воде на нужды орошения и увлажнения в размере 20%. Таким образом, в вышеприведенном уравнении величины К_В.ОР,W_ОР и К_В.УВЛ и W_УВЛ 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:

1/12 - для водоснабжения городского населения, промышленности и сельского хозяйства;

1/3 - для орошения и увлажнения осушенных земель;

0 - для рыбного прудового хозяйства.

По строке 1.5 величина сработки запроектированных водохранилищ (AW_BX) принимается равной 1/3 от полезного объема 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 объем водохранилищ, как указывалось выше, первоначально рекомендуется принимать по данным.

Строки «итого» по приходной части баланса является: данные предыдущих строк по каждой графе суммируются.

Строка2.1 (величина W_ЗАБ 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 W_заб., без изменений, для маловодного года (графа 2) оно уменьшается на величину допустимого снижения забора воды на орошение и увлажнение (на 20%).

W_{ЗАБ.ПОВ}=1,1·(W_ПРОМ+W_Р/Х+К_В.ОР·W_ОР+К_В.УВЛ·W_УВЛ)=1,1· х(1841,243+920,622+308000·0,8+88500·0,8)=351958,051тыс.м³=351,958 млн.м

В маловодный месяц года расчетной обеспеченности (графа 3) объем забора воды из поверхностных источников вычисляется с учетом следующих коэффициентов внутригодового распределения водопотребления:

1/12 - для водоснабжения городского населения, промышленности и сельского хозяйства;

1/3 - для орошения и увлажнения осушенных земель;

1/6 - для рыбного прудового хозяйства.

W_{ЗАБ.ПОВ}=1,1·( + + + )=1,1( + + +)=145720,894тыс. м³ =145,721млн.м³

Величина уменьшения речного стока вследствие забора воды из подземных источников (строка 2. 2.) вычисляется как W_ПУ= а·W_{заб.подз},

где W_{заб.подз} - определенный в разделе 1 объём забора подземных вод,

а - коэффициент, учитывающий взаимосвязь подземных вод с речными, величина которого в рамках курсовой работы принимается равной его среднему для рек Беларуси значению: а =0,5.

W_ПУ=0,5·9001,63=4500,815 тыс. м³ = 4,50 млн м³

Для маловодного месяца года это значение равно 1/12W_ПУ=4,50/12=
=0,375 млн.м³.

Поскольку заданием на выполнение курсовой работы составление водохозяйственного баланса для весеннего периода (в течение которого производится заполнение водохранилищ) не предусматривается, а в средний по водности и маловодный год разность между сработкой и наполнением водохранилищ равна нулю, то по всем графам строки 2.3 проставляются нули.

Строка 2.4. В ходе работы необходимо учесть переброску части стока вод реки Припять в водную систему (принимаем равной 0).

Потери воды на дополнительное испарение с поверхности водохранилищ и прудов (строка 2.5) определяется как разность между испарением с водной поверхности и испарением с поверхности суши. Расчёт производится по формуле:

W_ВХ=(Е_Р -Е_С) ·F_ВХ·10^-3,

где Е_Р - годовой слой испарения с водной поверхности водохранилищ;

Е_С -годовой слой испарения с поверхности суши. Для территории Республики Беларусь разность (Е_Р -Е_С) может быть принята равной 200 мм;

F_BX - общая площадь водохранилищ и прудов (в км ). определяемая по данным Приложения 5[1];

10³ - коэффициент приведения различных размерностей (F в мм и F в км²) к одной с определением величины ?W_ВХ в млн.м³.

W_ВХ=(200) ·(206+28)·10^-3=46,8млн.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 ). Для маловодного месяца года расчетной обеспеченности это значение равно 1/6 ?W_BX=46,8/6=
=7,8 млн.м³.

Строка 2.6. Необходимый комплексный попуск (рыбохозяйственный, санитарный и так далее) определяется следующим образом:

W_ТР=0,8^·W₉₅ =0,8·4320=3456млн.м³,

где W_ТР- минимальный месячный речной сток в замыкающим створе.

Для маловодного:

W_ТР=0,75^·59,6=44,7млн.м³.

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 “избыток”, а отрицательные - “дефицит”.

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 2.6.

2.2 Анализ результатов составления баланса

Так как выявлен дефицит воды в лимитирующий месяц маловодного года, то предусматривается создание дополнительного водохранилища сезонного регулирования полезным объемом 24,257+4,85= 29,11 млн. м³. Для остальных расчетных периодов не выявлено дефицита, поэтому предварительно выбранный состав водохозяйственных мероприятий обоснован с учетом создания нового водохранилища сезонного регулирования.

Водохозяйственный баланс

Интервал времени и обеспеченность Статьи баланса	Средний по водности год	Р=95%
		год	Лимитирующий месяц
1	2	3	4
Приходная часть
1.1. Расчетное поступление воды с вышерасположенных участков реки (речной сток во входном створе)	2170	1300	56,5
1.2. Естественный речной сток (восстановленный), формирующийся на участке	10830	8310	123,5
1.3. Поступление воды из других бассейнов или участков	0	0	0
1.4. Сброс сточных и других вод в природные поверхностные водные объекты	96,66	79,031	24,139
1.5. Сработка русловых водохранилищ и прудов	0	100	50
Итого	13096,66	9789,031	254,139
Расходная часть
2.1. Забор воды из природных поверхностных источников	439,187	351,958	145,721
2.2. Уменьшение речного стока в следствии забора воды из поверхностных источников	4,50	4,50	0,375
2.3. Подача воды в другие бассейны или участки	0	0	0
2.4. Пополнение русловых водохранилищ и прудов	0	0	0
2.5. Суммарное дополнительное испарение с поверхности русловых водохранилищ и прудов	46,8	46,8	7,8
2.6. Необходимый комплексный попуск (рыбохозяйственный, санитарный и т.д.)	5152	5152	124,5
Итого	5642,487	5555,258	278,396
Баланс
3.1. Избыток воды (+)	7454,173	4233,773	-
3.2. Дефицит воды (-)	-	-	-24,257
4. Расчетное поступление воды на нижерасположенный участок или в реку более высокого порядка	12606,173	9385,773	148,757

3. Составление гидрохимических балансов и обоснование водоохранных мероприятий

3.1 Определение объёма загрязненных с гонных вод и количества содержащихся в них загрязняющих веществ

СВ по своему качеству подразделяются на две основные категории:

1) нормативно-чистые, соответствующие установленным законодательством предельно-допустимым концентрациям (табл. 4) 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. Предполагается, что негативное влияние сельскохозяйственных сточных вод компенсируется процессами самоочищения в природных водных объектам, а коммунально-бытовые и производственные сточные воды направляются на общеобъектные очистные сооружения. В этом случае общий объем загрязненных сточных вод (W_cв ) вычисляется по формуле:

W_cв = К_вг ·W_гop + К_вп·W_пром

где W_гop,W_пром - определенные в разделе 1 потребности в воде соответственно городскою населения и промышленности.

К_вг , К_в.п - принимаемые по данным Приложения 3[1] коэффициенты водоотведения вышеупомянутых водопользователей.

W_cв = 0,8·6,137+ 0,9·1,841=6,57млн.м²

Выбор степени очистки загрязненных сточных вод осуществляется методом последовательного приближения. На первом этапе рекомендуется принимать полную биологическую очистку, соответствующую наилучшим имеющимся технологиям. Тогда количество загрязняющих веществ, содержащихся в сосредоточенных сбросах сточных вод (объемом W_с.в ) можно вычислить (по каждому из принимаемых в расчёт показателей) сравнительно просто:

Z_c.в =К_с.в•W_с.в

где Z_c.в- годовое количество загрязняющих веществ (в граммах);

К_{с в} - приведенные в Приложении 8[1] показатели качества сточных вод на выходе типовых очистных сооружений, соответствующих «наилучшим имеющимся технологиям».

Z_c.в(БПК) =15•6,57=98,55·10⁶ г

Z_c.в(азот аммон.) =10•6,57=65,7·10⁶ г

Z_c.в(азот нитрит.) =0,1•6,57=0,657·10⁶ г

Z_c.в(нефтепрод.) =0,6•6,57=3,94·10⁶ г

Z_c.в(медь) =0,01•6,57=0,0657·10⁶ г

В данной курсовой работе расчет проводим по 5 основным показателям, которые должны соответствовать следующим показателям (мг/дм³) :

БПК	Нефтепродукты	Азот аммонийный	Азот нитритный	Медь
3,0	0,1	0,4	0,08	1,0

3.2 Расчет количества загрязняющих веществ от рассредоточенных источников загрязнения

Поскольку достаточно надежных методов определения влияния рассредоточенных источников загрязнения на качество природных вод пока не существует, в рамках курсовой работы производится ориентировочная оценка двух основных рассредоточенных источников:

1) 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(Z_урб ) вычисляется по формуле:

Z_урб=10• X_Т•F_гор• J •К_р,

где X_Т - сумма осадков за теплый период года, которая для территории Республики Беларусь может быть принята равной 400мм:

F_гоp - 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);

К_р - ориентировочная расчетная концентрация загрязняющего вещества (в мг/дм³ или г/м³) в поверхностном стоке с городской территории, принимаемая по данным Приложения 9)[1].

10 - коэффициент приведения в соответствие различных размерностей X₁, F_гop и К_р для получения величиныZ_ypб в граммах.

Z_урб=10•400• 101000 •100 •0,005 •0,35 •К_р,

Z_урб (БПК)=23•70,7·10⁶=1626,1·10⁶ г

Z_урб (азот аммон.)=1,6•70,7·10⁶=113,12·10⁶ г

Z_урб (азот нитрит.)=0,003•70,7·10⁶=0,2121·10⁶ г

Z_урб (нефтепрод.)=1,0•70,7·10⁶=70,7·10⁶ г

Z_урб (медь)=0,001•70,7·10⁶=0,0707·10⁶ г

Расчёт выноса загрязняющих веществ с сельскохозяйственных и других неурбанизированных территорийZ_c/x (в кг) производится по выражению:

Z_c/x=К_с/х•F_c/х

где К_с/х - ориентировочное расчетное значение выноса загрязняющих вещества в кг с 1 га распаханной сельскохозяйственной территории (Приложение 10)[1];

F_c/х - площадь распаханной сельскохозяйственной территории (в га), принимаемая по данным Приложения 11[1].

Z_c/x(БПК)=4•2976,786=11,907·10⁶г

Z_c/x(азот аммон.)=1,0•2976,786=2,977·10⁶г

Z_c/x(азот нитрит.)=0,05•2976,786=0,149·10⁶г

Z_c/x(нефтепрод.)=0,5•2976,786=1,488·10⁶г

Z_c/x(медь)=0,005•2976,786=0,0149·10⁶г

3.3 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 (К_н.с) с предельно допустимой. Это уравнение представляется в виде неравенства:

К_н.с< ПДК,

или:

r·(K_в.с•W_в.с + K_ф•W_с + Z_{c. в} +Z_ypб+ Z_c/x) : W_н.с < ПДК,

где Z_{c. в}, Z_ypб, Z_c/x - количество загрязняющих веществ, ранее определенное в разделах 3.1 и 3.2;

K_в.с - концентрация загрязняющего вещества в верхнем створе рассматриваемого участка (в г/м³);

W_в.с - речной сток в верхнем створе (в м³);

K_ф- фоновая концентрация, соответствующая естественному состоянию водного объекта (при отсутствии антропогенной нагрузки);

W_с- боковая приточность или естественный речной сток, формирующийся на участке;

W_н.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.величиныW_в.с, W_с иW_н.с заимствуются соответственно из с трок 1.1, 1.2 и 4 по графе 3 водохозяйственного баланса, составленного в разделе 2 по форме Приложения 6[1].

Если верхним является трансграничный створ (Днепр па границе с Россией, Горынь на границе с Украиной и т.д.), то концентрации загрязняющих веществ в верхнем створе К_вс принимаются поданным, приведенным в Приложении 12[1], основанным на материалах государственного водного кадастра Республики Беларусь и международных экспедиционных исследований качества вод в бассейне Днепра.

Фоновые концентрации загрязняющих веществ (К_ф), как правило, устанавливаются в процессе специальных исследований. В рамках курсовой работы используются приведенные в Приложении 13[1] 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 и загрязнение рек сельскохозяйственными сточными водами компенсируется процессами самоочищения.

	Квс	Wвс	Кф	We	Zсв	Zурб	Zс/х	Wнc	Кнс	ПДК
БПК5	2,4	56,5·106	1,8	123,5·106	98,55·106	1626,1·106	11,91·106	148,757·106	14,08	6,0
Азот ам.	0,25		0,14		65,7·106	113,12·106	2,977·106		1,43	1,0
Азот нитр.	0,005		0,012		0,675·106	0,2121·106	0,149·106		0,018	0,99
Нефтепр.	0,04		0,02		3,94·106	70,7·106	1,488·106		0,543	0,3
Медь	0,005		0,002		0,0657·106	0,071·106	0,015·106		0,0046	1,0

Категория водопользования - Культурно - бытовое;

14,08 мг/дм³> 6мг/дм³

1,43 мг/дм³> 1мг/дм³

0,018мг/дм³< 0,99мг/дм³

0,543 мг/дм³> 0,3мг/дм³

0,0046мг/дм³< 1мг/дм³

3.4 Анализ результатов составления гидрохимических балансов

Из принимаемых в расчет показателей загрязнения соблюдается охарактеризованное выше неравенство К_н.с< ПДК по всем кроме БПК₅, азота аммонийного и нефтепродуктам. Удельный вклад источника загрязнения Z_урб максимальный, поэтому необходимо производить более глубокую биологическую очистку городских сточных вод с применением сооружений доочистки, а также производить очистку ливневых сточных вод с селитебных территорий и территорий предприятий, так они содержат наибольшее количество нефтепродуктов.

4.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. Курсовой работой выбор лучшего варианта по экономическому критерию не предусматривается, а производится приближенная оценка затрат по запланированным мероприятиям. Затраты (З) вычисляются по выражению:

З=И+ЕК,

где И - ежегодные издержки;

К - единовременные капиталовложения (стоимость сооружений и устройств);

Н - 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[1].

Расчет капиталовложений осуществляется по приближенной формуле:

К=k_перW_пер+k_вхW_вх+k_забW_{заб.пов} + k_подзW_{заб.подз}+ k_очW_св,

где: W_пер, W_вх, W_{заб.пов},W_{заб.подз}, W_св 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;

k_пер, k_вх, k_заб, k_подз, k_оч - вышеупомянутые удельные показатели, приведенные в Приложение 14[1].

К=1•0+0,1•46,8+0,1•439,187+ 0,2•9,0+ 0,4•6,57=53,0267 млн. евро

В ежегодные издержки кроме эксплуатационных затрат по системам переброски стока, водохранилищам, водозаборным и очистным сооружениям входит плата за забор воды и сброс сточных вод т.е.:

И= с_перW_пер+с_вхW_вх+с_забW_{заб.пов} + с_{заб.подз}W_{заб.подз}+ с_очW_оч+ с_повW_{заб.пов}+ с_подзW_{заб.подз}+ с_свW_сбр

где: с_пер,с_вх,с_заб,с_{заб.подз},с_оч - удельные укрупненные годовые издержки по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям (их значения приведены в Приложении 14[1]);

с_пов,с_подз - ставки экологического налога за забор 1 м³ воды соответственно из поверхностного и подземного источника;

с_св - ставка экологического налога за сброс 1 м³ нормативно-чистых или нормативно-очищенных сточных вод.

Ставки налога за забор воды и сброс сточных вод планировать па 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:

С учетом курса евро к белорусскому рублю 1евро=13130 руб (на 1 января 2014 года), пересчитываем коэффициенты и получаем:

с_пов =22 руб/м³=0,0016 евро/м³;

с_подз= 34 руб/м³=0,0026 евро/м³;

с_св =101 руб/м³=0,0077 евро/м³.

И= 0,08•0+0,01•46,8+0,01•439,187+ 0,02•9,0+ 0,012•6,57+ 0,0016•439,187+ 0,0026•9,0+ 0,0077•79,031=6,4533 млн. евро

Тогда общую сумму затрат получаем:

З=6,4533+0,15•53,0267=14,407 млн. евро.

Общая сумма затрат (3=И+ПК) по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям указывается на чертеже курсовой работы.

Заключение

В связи с произведёнными расчётами по запланированным водохозяйственным и водоохранным мероприятиям в бассейне реки Припять по существующим нормам в Республике Беларусь:

1. по удовлетворению всех сфер деятельности в воде;

2. по обоснованию водохозяйственных мероприятий с расчётами и составленными водохозяйственными балансами;

3. по гидрохимическим балансам содержания в воде азота аммонийного, меди, показателю БПК₅ и очистке сточных вод;

4. по определению экономических затрат на реализацию проекта и водоохранные мероприятия;

- можно сделать следующий вывод:

все запланированные мероприятия по строительству завода по производству тракторов варианта социально-экономического развития №1, могут быть проведены согласно всем выше-обоснованным и -упомянутым расчётам и по экономическому фактору. Так как выявлен дефицит воды в лимитирующий месяц маловодного года, то предусматривается создание дополнительного водохранилища сезонного регулирования полезным объемом 29,11 млн. м³. Но следует обратить большее внимание на величины концентраций таких загрязняющих веществ, как БПК₅, азот аммонийный и нефтепродукты, общий объём которых превысил норму, т.е. следует провести надлежащие мероприятия по уменьшению его концентрации в воде Припять, поступающей с вышерасположенного участка, то есть обеспечить устройство очистных сооружений с биологической доочисткой и устройство очистных сооружений ливневых сточных вод с селитебной территории городов и территорий промышленных предприятий.

Расчет затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям показал, что затраты составляют 14,407 млн €.

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.-- 112 с.

2.Государственный водный кадастр. Водные ресурсы , их использование и качество вод ( за 1994, 1995. 1996...2001, 2002, 2003 гг.). Издание официальное. - Мн.: Минприроды Республики Беларусь. 1995,1996,1997...2002,2003,2004.

3.Колобаев, A.M. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. - Мп. : Изд-во БИТУ, 2005. - 199 с.

4.Методические указания к выполнению курсового проекта «Водохранилища сезонного регулирования» по курсу «Гидрология и регулирование стока». Минск, Новополоцк: БИТУ, ИГУ. 2000. 34 с.

5. Определение расчетных гидрологических характеристик. 1!п. 1-98 к СпиП 2.01. 14-83. : - Мн.: Мип-во строительства и архитектуры. 2000.

6.Пряжинская, В.Г.. Ярошевский, Д.М., Левит-1 уревич, J Т.К. Компьютерное моделирование в управлении водными ресурсами. М. :Физматлит. 2002.

Размещено на Allbest.ru