Норма водопотребления зависит от вида рекреационного учреждения (табл.2.6).

Годовой объем водопотребления для рекреации рассчитывается в зависимости от: численности отдыхающих Nр , нормы водопотребления gр, продолжительности периода работы р и коэффициента полезного действия системы водоснабжения р (принимается как для городского к.б.х.) по формуле:

Wр = Nр*gр*р/р , млн.м3

Численность отдыхающих принимается в долях от численности городского населения, проживающего на рассматриваемом объекте (1%) : Nр = 0.01 * Nг

Таблица 2.6 Нормы водопотребления для рекреационных учреждений.

Рекреационное учреждение	gр, л/сут*чел
Санаторий	400-500
Дом отдыха	100
Оздоровительный лагерь	80-100

Рекреация относится к не равномерно потребляющим воду в течении года участникам ВХК. Водопотребление согласуется с режимом приема отдыхающих. В данной работе предусматривается летний и зимний отдых. Продолжительность работы рекреационных учреждений определяется с помощью внутригодового распределения температур воздуха. Летний отдых назначается в период с температурами не ниже 10С. Зимний отдых - при температурах не выше -5С. (Пример: см. рис.2.1. Летний отдых: продолжительность 4 месяца, с 6 по 9; зимний отдых продолжительностью 3 месяца, с 12 по 2 . В течении данных месяцев водопотребление для целей рекреации равномерно).

Рис.2.1 Пример назначения периода отдыха в рекреационном учреждении.

Орошение

Объем водопотребления для орошения определяется в зависимости от площади орошения (Fор), величины оросительной нормы Мор и к.п.д. оросительной системы (ор). Объемы воды рассчитывается отдельно для каждой (i-ой) культуры по формуле (2.5) и в целом для всего севооборота:

Wор = Fор * Мор/ор , млн.м3

Wор = Wорi

По условию задания площадь орошения принимается в равной 0.5 - 5% от площади сельскохозяйственных угодий, которая определяется по карте (но не менее 200га). Величина оросительной нормы принимается по таблице 2.7.

Таблица 2.7 Оросительные нормы для разных сельскохозяйственных культур,м3/га

Область, край, республика	Зерновые	Овощи	Кормовые	Травы
Брянская	1000	1400	1400	1650
Владимирская	1050	1500	1450	1750
Ивановская	950	1350	1450	1700
Тверская	500	900	850	950
Калужская	700	1050	1000	1300
Костромская	700	1050	1000	1250
Московская	750	1200	1050	1300
Орловская	1100	1700	1700	2000
Рязанская	1200	1800	1750	2200
Смоленская	400	800	800	900
Тульская	1050	1600	1650	1950
Ярославская	700	1000	1000	1200
Горьковская	1100	1750	1700	2100
Кировская	950	1450	1350	1600
Марийская	1150	1850	1850	2150
Мордовская	1300	2050	2200	2600
Чувашская	1200	2000	2000	2400
Белгородская	1650	2400	2500	3050
Воронежская	1800	2850	3150	3700
Курская	1250	2050	1950	2350
Липецкая	1450	2300	2300	2750
Тамбовская	1700	2600	2800	3200
Куйбышевская	2000	2500	3500	4200
Саратовская	2450	3460	3460	4990
Волгоградская	2680	4350	3790	5780
Астраханская	2870	5550	4770	6920
Калмыцкая	2700	4830	4830	7470
Башкирская	1340	1760	1480	2910
Татарская	1960	1820	1560	1960
Пензенская	1410	1600	1600	2330
Ульяновская	1620	2250	2240	2520
Краснодарский	1750	3350	1880	4150
Ростовская	2380	4570	2790	5300
Ставропольский	2200	4050	2510	5160
Свердловская	850	1620	1440	1710
Пермская	680	1260	860	1380
Удмуртская	860	1550	1040	1620
Курганская	1440	2430	2160	2880
Челябинская	1530	2430	2070	2610
Оренбургская	1800	3150	2700	3330
Алтайский	1550	2240	1720	2670
Кемеровская	860	1120	630	1420
Новосибирская	1350	2050	1590	2310
Омская	1380	2810	1470	2270
Тюменская	910	1330	950	1570
Томская	490	770	460	890
Красноярский	2000	2300	1800	2700

Орошение относится к участникам ВХК не равномерно потребляющим воду в течении года. Распределение объемов водопотребления внутри года проводится в соответствии с таблицей 2.8.

Таблица 2.8 Внутригодовое распределение объемов водопотребления для орошения , %

Область край, республика	Месяц
	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Рязанская	-	-	14	32	18	22	14	-	-
Смоленская	-	-	10	27	22	25	16	-	-
Тульская	-	5	16	27	23	19	10	-	-
Ярославская	-	-	11	45	26	16	2	-	-
Горьковская	-	-	18	32	20	24	6	-	-
Кировская	-	-	14	30	28	22	6	-	-
Марийская	-	-	14	35	24	19	8	-	-
Мордовская	-	-	20	28	17	22	13	-	-
Чувашская	-	-	12	34	21	22	11	-	-
Белгородская	-	-	19	24	22	19	16	-	-
Воронежская	-	-	19	22	21	20	18	-	-
Курская	-	-	17	21	20	24	18	-	-
Липецкая	-	-	17	27	22	21	13	-	-
Тамбовская	-	-	20	27	21	21	11	-	-
Куйбышевская	-	-	17	30	28	15	10	-	-
Саратовская	-	4	22	24	25	10	15	-	-
Волгоградская	-	4	22	29	24	10	11		-
Астраханская	-	8	24	25	23	10	10	-	-
Калмыцкая	-	8	25	25	26	8	8	-	-
Башкирская	-	-	15	31	36	18	-	-	-
Татарская	-	-	15	30	39	16		-	-
Пензенская	-	-	15	35	36	14	-	-	-
Ульяновская	-	-	16	34	41	9	-	-	-
Краснодарский	3	4	10	11	22	18	17	15	2
Ростовская	-	2	8	16	24	19	17	14	-
Ставропольский	2	4	11	16	20	18	17	9	3
Свердловская	-	-	20	24	21	19	16	-	-
Пермская	-	-	13	25	25	23	14	-	-
Удмуртская	-	-	14	23	28	21	14	-	-
Курганская	-	-	11	31	21	20	17	-	-
Челябинская	-	-	13	31	19	19	18	-	-
Оренбургская	-	-	12	34	22	20	12	-	-
Томская	-	-	-	42	39	19	-	-	-
Омская	-	-	6	45	22	22	5	-	-
Тюменская	-	-	4	37	30	26	3	-	-
Алтайский	-	-	3	33	41	14	9	-	-
Кемеровская	-	-	-	33	37	30	-	-	-
Новосибирская	-	-	-	32	45	12	11	-	-
Красноярский	-	-	21	23	23	20	13	-	-
Тувинская	-	-	18	18	18	18	28	-	-
Иркутская	-	-	21	21	20	17	21	-	-

Водный транспорт

Требования водного транспорта к водным ресурсам сводятся к обеспечению необходимых для прохода судов глубин (hтр), которые в свою очередь определяются объемами воды (Wвт), в течении навигационного периода (вт). Требуемые объемы воды определяются по формуле:

Wвт = Qвт * вт, млн.м3 ,

где Qвт - судоходный расход воды, который определяется по графику зависимости расходов воды в реке от глубины (рис. 2.2). Данная зависимость строится для створа, находящегося на перекате реки (наиболее мелкое место), маршруте следования судов. Для условий курсовой работы данная кривая строится по формуле Шези:

Q = w * C * , м3/с

где Q - расход воды ( задается в пределах от 0.0 до 3*Qср); w - площадь живого сечения реки (определяется по формуле, в зависимости от ширины русла реки (см. раздел 1.4.2) и глубины воды в реке. w= bр* hр.); C - коэффициент Шези рассчитываемый по формуле

С= R0.2/n ,

где n - коэффициент шероховатости русла реки; n = 0.025 (естественное русло реки); R - гидравлический радиус:

R = /w, м

где - длинна смоченного периметра:

 = 2*hр + bр , м

Iр - уклон реки, определяется по карте. Для этого на карте ищутся отметки уровня воды в реке (даются синим цветом), между ними по руслу реки промеривается расстояние и переводится в соответствием с масштабом карты в размерность метр (L, например L=46000м). Уклон реки определяется по формуле (для данного примера): Iр=(04-98)/6700=0.0009

Требуемая глубина воды в реке назначается в соответствии с таблицей 2.9.

Таблица 2.9 Требования водного транспорта к глубине воды в зависимости от категории водного объекта

Средняя за навигацию глубина судового хода	Категория водного пути
	Сверх-магистраль	Магистраль	Пути местного значения	Пути на малых реках
hтр,м	3	1.65-3	1-1.65	1

Продолжительность навигационного периода определяется по гидрографу расходов воды для условий не зарегулированной реки. Для этого на гидрографе стока воды в реке для года обеспеченностью 75% откладывается величина судоходного расхода. Время навигации определяется в соответствии с рис. 2.3.

Рис.2.2 Схема определения судоходного расхода Qвт воды в реке.



Рис.2.3 Схема для определения продолжительности навигационного периода.

2.2 Объемы водоотведения

Объемы водоотведения сточных вод в реку (объемы возвратных вод) определяются для водопотребителей по формуле (2.7), в зависимости от коэффициента возвратных вод (табл.2.10) и объемов водопотребления:

Wввi = Кввi * Wi , млн.м3

Таблица 2.10 Значения коэффициентов возвратных вод

Водопотребители	Кввi
Городское кбх	0.7
Сельское кбх	0.6
Промышленность	Таб.2.2
Животноводство	Таб.2.3
Рекреация	0.7
Орошение	0.1

2.3 Характеристика качества сточных вод

Сточные воды, сбрасываемые водопотребителями в водные объекты, сильно загрязнены, поэтому необходимо учитывать их влияние на качество речной воды. Для этого предлагается использовать специальную характеристику качества сточных вод - «Объем предельной загрязненности Wпз». Данная величина выражается в единицах объема воды и позволяет характеризовать загрязненность сточных вод не по одному веществу, а дает общую загрязненность всеми веществами, присутствующими в сточных водах конкретного водопотребителя. Определяется данная величина по формуле:

Wпз i = Кпзi * Wввi, млн.м3

где Кпзi -коэффициент предельной загрязненности i-го водопотребителя, показывающего осредненную кратность сверхнормативного загрязнения сточных вод.

Коэффициент предельной загрязненности рассчитывается по формуле:

Кзпi =

где Сввji - концентрация j -го загрязняющего вещества в сточных водах i -го водопотребителя (принимается по таблицам 2.12 и 2.13), мг/л; ПДКj - предельно допустимая концентрация j -го вещества, мг/л; n - количество веществ принимаемых для оценки значения коэффициента Кпз (принимается от 5 до 10 веществ)

В работе, расчеты коэффициентов предельной загрязненности проводятся в табличном виде, для городского кбх и промышленности. Для других участников ВХК - задаются.

Табл. 2.12 Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах промышленности

Вид промышленности	Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, мг/л
	БПК	Нефтепродукты	Сульфаты	Хлориды	Фосфор	Азот	Фенолы
Тяжелое машиностроение	7,95	0.13	24,89	46,70	0,48	0,37	0,0000
Станкостроение	14,52	0.04	101,67	77,86	2,85	1,71	0,0002
Химическая	19,62	2.13	1298,35	942,02	1,16	5,89	0,0117
Электроприборостроение	13,46	0.07	99,01	57,53	1,47	0,70	0,0175
Сельхозмаш.	6,53	2.07	1301,67	510,00	2,65	1,86	0,0002
Строительные материалы	8,07	0.01	338,28	528,49	0,85	0,31	0,0021
Минрыбхоз	15,28	0.11	16,82	55,70	0,59	0,68	0,0002
Металлургия	8,80	1.55	171,06	137,41	1,44	5,32	0,0030
Леспром	112,11	2.24	151,77	96,61	1,37	7,78	0,0425
Пищевая промышленность	104,91	0	13,39	66,96	0,36	0,31	0,0156
Легкая промышленность	113,13	0.25	209,79	307,08	0,81	4,75	0,1006
Энергопром	0,88	1.04	29,25	17,01	0,08	0,29	0,0000
ПДК рыбохозяйств., мг/л	3.00	0.05	100.00	300.00	0.03	1.00	0.001
ЛПВ	общ	Р.х.	С-т	С-т	С-т	С-т	Р.х.

Коммунально-бытовое хозяйство

Коэффициент предельной загрязненности для городского к.б.х. определяется с учетом существующих очистных сооружений. Их эффективность принимается равной Эоч.с.г.=0.7.

Ингредиенты	Количество загрязняющих веществ, г/сут *чел.
Неосветленная жидкость
Взвешенные вещества	65
БПКS	54
БПКПОЛН.	75
Осветленная жидкость
БПКS	35
БПКПОЛН.	40
Азот аммонийных солей (N)	8
Фосфаты (Р2О5)	3, 8
В том числе от моющих веществ	1, 6
Хлориды (CI)	9
Поверхностно-активные вещества (ПАВ)	2, 5
Примечание. Загрязнения от населения, приживающего в не канализационных районах, надлежит учитывать в количестве 33 % от указанных в таблице.

Таблица Таблица для расчета коэффициента предельной загрязненности для городского кбх

Загрязняющие вещества	Сввj, мг/л	ПДК,мг/л	Кпзi
Алюминий	0.5	0.5
Азот	18-20	1
Железо	0.5-1.0	0.05
Цинк	0.08	0.01
Медь	0.02	0.005
БПК	300-400	3
Сульфаты	100	100
Хлориды	50	300
Кпз г=(1/8)* Кпзi

Показатель загрязненности сточных вод рассчитывается по формуле:

Wпз г = Кпз г*(1- Эоч.с. ) * Wввг

Сельское коммунально-бытовое хозяйство

Коэффициент предельной загрязненности для сельского кбх принимается равным 0.6*Кпз г с поправкой на эффективность водоохранных мероприятий проводимых в сельской местности: устройство отстойников Эот=0.7 , использования отходов на удобрения Эуд=0.6, складирование отходов Эотх=0.5:

Кпз с=0.6*Кпз г *(1- Эот)*(1- Эуд)*(1- Эотх)

Wпз с = Кпз с * Wвв с

Коэффициент предельной загрязненности для промышленности рассчитывается (для условий курсовой работы) на примере ведущей промышленности (ведущий вид промышленности задается преподавателем). При его определении учитывается эффективность локальных очистных сооружений Эоч.с.пр.=0.5.

Таблица Таблица расчета коэффициента предельной загрязненности для промышленности

Загрязняющие вещества	Сввj, мг/л	ПДК, мг/л	Кпзi
БПК		3
Нефтепродукты		0.05
Сульфаты		100
Хлориды		300
Фосфор		0.03
Азот		1.00
Фенолы		0.001
Кпз г=(1/8)* Кпзi

Показатель загрязненности сточных вод рассчитывается по формуле:

Wпз п = Кпз п*(1- Эоч.с.пр) * Wввп

Животноводство

Коэффициент предельной загрязненности для животноводства принимается равным 2*Кпз г. и рассчитывается с учетом эффективности водоохранных мероприятий, проводимых в животноводстве и сельской местности: устройство отстойников Эот=0.7 , использования отходов на удобрения Эуд=0.6, складирование отходов Эотх=0.5, обвалование территории ферм Эобв=0.7:

Кпз ж=2*Кпз г *(1- Эот)*(1- Эуд)*(1- Эотх)*(1- Эобв)

Wпзж = Кпзж * Wпз ж

Рекреация

Коэффициент предельной загрязненности для рекреации принимается равным К пз г, с поправкой на эффективность существующих в настоящее время очистных сооружений Эрек.=0.7

Показатель загрязненности сточных вод рассчитывается по формуле:

Wпз рек = Кпз г*(1-Эрек.) * Wвв рек

Растениеводство

Растениеводство включает в себя богарное, орошаемое и осушаемое земледелие. Все виды сельскохозяйственных угодий являются источниками загрязнения водных объектов, что необходимо учитывать в водохозяйственной практике. Загрязняющие вещества с сельскохозяйственных угодий поступают в водные объекты с поверхностным и подземным стоком, образующимся при выпадении жидких осадков и таянии снега, орошении.

Коэффициенты предельной загрязненности для растениеводства, в курсовой работе, рассчитываются на примере фосфора, как характерного загрязнителя, "отвечающего" за эвтрофирование водных объектов.

Концентрация фосфора в сточных водах растениеводства определяется по следующим формулам (расчеты проводятся для 1га площади):

Сст = Gст /Wст ,мг/л Gст = ***y , кг/га

W 1ст = q*315 , м3/га

где Сст - концентрация фосфора в стоках с сельскохозяйственных угодий, мг/л; Gст - объем фосфора поступающего в реку с 1га площади сельхозугодий, кг/га; W 1ст - объем стока воды с 1 га площади, м3/га*год; - коэффициент, учитывающий подвижность фосфора в почве (принимается равным 0.2); - коэффициент учитывающий удаленность сельскохозяйственных угодий от водного объекта (принимается равным 1, что соответствует удаленности в пределах 500 м); - содержание фосфора в растениях (табл. 2.15 ), кг/ц; y - урожайность ведущей культура, ц/га ( табл. 2.15 ); q - модуль стока воды с водосборной площади (см табл. 1.2), л/с*км2; 315 - коэффициент для перевода размерности модуля стока из л/с*км2 в м3/га*год.

Таблица 2.15 Значения урожайности растений и содержания в них фосфора.

Растения	Урожайность растений, ц/га	, кг/ц
	богара	осушение	орошение
Зерновые	16-40	18-45	25-60	1.2
Овощи	200-400	220-450	300-600	0.15
Кормовые	100-250	150-300	200-500	0.17
Травы	30-90	40-90	50-150	0.63

Коэффициенты предельной загрязненности определяются отдельно для каждого вида угодий:

богарные К'пз бог = (Сст бог - ПДК)/ ПДК

осушаемые К'пз ос = (Сст ос - ПДК)/ ПДК

орошаемые К'пз ор = (Сст ор - ПДК)/ ПДК

В данные коэффициенты вводится поправка на эффективность агротехнических и лесотехнических мероприятий проводимых на сельскохозяйственных угодьях, таких как: распашка поперек склона Эрас.=0.6, устройство лесополос Элп=0.4

богарные Кпз бог. = К'пз бог *(1-Эрас.)(1-Элп)

осушаемые Кпз ос. = К'пз ос *(1-Эрас.)(1-Элп)

орошаемые Кпз ор. = К'пз ор *(1-Эрас.)(1-Элп)

Соответственно показатели качества сточных вод определяются по формулам:

Wпз бог = Кпз бог * W 1ст * Fбог Wпз ос = Кпз ос * W 1ст * Fос

Wпз ор = Кпз ор * W 1ст * Fор

Результаты расчетов объемов водопотребления и водоотведения, водопользования и показателей качества сточных вод сводятся в сводную таблицу (табл. 2.16)

Табл.2.16 Объемы водопотребления, водоотведения и водопользования, млн. м3.

Участник ВХК	W	Wпопуск.	Возвратные воды	Показатели загрязненности сточных вод
			Квв	Wвв	Кпз	Wпз
Городское кбх		-
Сельское кбх		-
Промышленность		-
Животноводство		-
Рекреация		-
Орошение		-
Осушение	-		-	-
Богара	-		-	-
Водный трансп.	-		-	-	-	-

2.4 Отчетный водохозяйственный баланс

Анализ использования водных ресурсов на современном этапе проводится на основе составления отчетного водохозяйственного баланса (ВХБ) в целом за год и по месяцам. Уравнение ВХБ для i-го месяца записывается в виде:

МВХБi = wрi + wподi + wввi - wi - wпзi - wпопi - *wподi

где wрi - объем речного стока в i -ый месяц (табл. 1.3 - если не учитывается влияние водосборной площади на изменение речного стока; табл. 1.8 - если данное влияние учитывается); - коэффициент гидравлической связи подземных и поверхностных вод (раздел 1.3); wподi - объем водозабора из подземных вод в i -ый месяц; wввi - суммы объемов возвратных вод в i -ый месяц; wi - сумма объемов водопотребления в i -ый месяц; wпзi - сумма, по всем источникам загрязнения, объемов предельной загрязненности сточных вод в i -ый месяц; wпопi - объем попусков в i -ый месяц; *wподi - ущерб речному стоку от водозабора из подземных водоносных горизонтов гидравлически связанных с рекой в i -ый месяц.

Объемы водопотребления и возвратных вод по месяцам определяются с учетом режима работы конкретного участника ВХК. Все водопотребители делятся на две группы: участники ВХК равномерно потребляющие воду в течении года и неравномерно. К равномерно потребляющим воду участникам ВХК в данной работе относятся: коммунально-бытовое хозяйство, промышленность, животноводство. К неравномерным водопотребителям относятся: орошение, рекреация.

Месячные объемы водопотребления и возвратных вод для равномерных водопотребителей определяются по формулам:

wi = W/12 wввi = Wвв/12

Месячные объемы водопотребления и возвратных вод для не равномерных водопотребителей определяются в соответствии с режимом подачи воды (табл. 2.17 ):

wi = ki * W wввi = ki * Wвв

где k - коэффициент внутригодового распределения объемов водопотребления.

Ущерб речному стоку от водозабора из подземных водоносных горизонтов определяется с учетом коэффициентов гидравлической связи конкретного горизонта. В работе (раздел 1.3), только сельское кбх и животноводство - забирают воду из первого водоносного горизонта, гидравлически связанного с рекой (). В этом случае величина ущерба для реки за счет изъятия подземных вод, в i -ый месяц составит:

*wподi = , млн. м3

где Wс,Wж - соответственно, годовые объемы водопотребления в сельском кбх и животноводстве.

Водозабор из подземных горизонтов определяется как сумма обдъемов водопотребления подземных вод в не зависимости от гидравлической связи горизонтов с рекой: гидромелиоративный водный ресурс коммунальный

wподi = , млн. м3

Табл.Внутригодовое распределение объемов водопотребления и водоотведения участниками ВХК не равномерно потребляющими воду в течение года, млн.м3.

Потребитель	Месяц	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Водопотребление
Орошение	kорi	Табл. 2.8	1
	wорi
Рекреация	kрi	В соответствии с раздел 2.1.4	1
	wрi
Итого
Возвратные воды
Орошение	wвворi
Рекреация	wвврi
Итого

Объемы попусков, в уравнении ВХБ, учитывают интересы водопользователей, к которым, относятся: водный транспорт (раздел 2.1.6) и охрана водных ресурсов (раздел 1.2.2). Месячный объем попусков определяется в табличном виде по выражению:

wпопi = мах { wвтi, wэкол.i }

Табл. 2.19 Определение объемов попусков, млн.м3

Месяц	Водопользователи	Попуски
	ВТ	Экол.
1	См. раздел 2.1.6	См. раздел 1.2.2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Итого

Внутригодовое распределение объемов предельной загрязненности зависит от равномерности или не равномерности поступления загрязненных сточных вод в реку. Для участников равномерно потребляющих воду в течение года (город, село, промышленность, животноводство) месячные объемы предельной загрязненности рассчитываются по формуле:

wпз.i = W пз, /12

Для рекреационных учреждений используется формула, учитывающая период приема отдыхающих (, месяцы):

wпз.i = W пз, /

Распределение по месяцам объемов предельной загрязненности для стоков с сельскохозяйственных угодий проводится в соответствии со стоковыми коэффициентами, которые можно определить пропорционально количеству осадков. Для этого все осадки за холодный период года (с отрицательными температурами) складываются и переносятся на первый весенний месяц с положительной температурой.

Составление ВХБ проводится в табличном виде. Отдельно определяется величина ВХБ без учета загрязненности сточных, вод по формуле:

МВХБi = wрi + wподi + wввi - wi - wпопi - *wподi

и с учетом загрязненности сточных вод по полной формуле:

МВХБi = wрi + wподi + wввi - wi - wпзi - wпопi - *wподi

Анализ величин баланса МВХБi позволяет судить о наличии дефицитов вод и избытков воды. В то время как анализ МВХБк i позволяет судить о загрязненности реки. Возможны следующие ситуации:

· МВХБi 0, МВХБкi 0, дефицита воды нет, а качество речной воды удовлетворяет нормативам ПДК;

· МВХБi 0, МВХБкi 0, дефицита воды нет, но вода загрязнена;

· МВХБi 0, МВХБкi 0, наблюдается дефицит воды и отмечается сверхнормативное загрязнение реки.

Выводы сделанные в разделах курсового проекта позволяют сформулировать основные водохозяйственные задачи рассматриваемого объекта и предложить первоочередные мероприятия.

1. В современный период времени на рассматриваемом объекте наблюдаются (или не наблюдаются) дефициты водных ресурсов и в какие месяцы, что позволит установить наиболее водоемкого водопотребителя. При этом качество водных ресурсов удовлетворяет (или не удовлетворяет) нормативам качества вод (при этом указываются месяцы, когда наблюдается сверхнормативное загрязнение воды и основной источник загрязнения). Превышение нормативов качества воды по отдельным загрязняющим веществам изменяется в пределах:

в случае если МВХБi0 от мин.(wпзi/ (wпопi+ (МВХБi0))) до макс.(wпзi/ (wпопi+ (МВХБi0))) в случае если МВХБi0 от мин.(wпзi/ wпопi) до макс.(wпзi/(wпопi)

Следует отметить, что при получении дефицитов водохозяйственного баланса, в отчетный период, перебоев воды у водопотребителей могло не быть, так как дефициты покрывались за счет снижения объемов попусков. В этом случае можно сделать вывод о том, что не соблюдаются интересы охраны вод, то есть объемы попусков меньше экологически допустимых.

2. Результаты расчетов по обоснованию необходимости орошения сельскохозяйственных угодий показывают высокую потребность в орошении (указывается величина Р и сельскохозяйственные культуры, для которых Р10% и St (Sw 0.8) ), что приводит к необходимости рассмотрения вопросов связанных с развитием орошаемого земледелия.

3. Использование водосборной площади человеком привело к изменению условий формирования речного стока на величину W для условий засушливого и острозасушливого годов, что в процентах составляет W75%*100%/Wр75% и W 95%*100%/Wр 95% . Данное антропогенное влияние необходимо учитывать при расчетах перспективных ВХБ (если их значения превысят 5%), или ими можно пренебречь (если значения меньше 5%).

4. Анализ земельных ресурсов показал необходимость снижения площадей сельскохозяйственных угодий, т.к. Fлес + Fлуг + FболFэк, или возможность развития растениеводства за счет увеличения площадей сельскохозяйственных угодий, т.к. Fлес + Fлуг + Fбол Fэк.

Объектом исследования является бассейн реки Упа расположенный в Тульской области. Источником водоснабжения являются: река Упа, с ее притоками и два подземных водоносных горизонта. Вода используется для целей: коммунально-бытовое хозяйство (к.б.х.), рекреация и животноводство, которые потребляют воду из подземных водоносных горизонтов; промышленность, орошение, использующие речную воду. Водопользователи представлены: водным транспортом и охраной водных ресурсов. Водный транспорт местного значения использует нижнее и среднее течение реки.

3. АНАЛИЗ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

3.1 Климатические условия

Климат объекта исследований умеренно-континентальный, характеризующийся среднемноголетним годовым количеством осадков О= 635мм, суммарным испарения с поверхности суши Ес=550мм, испарения с водной поверхности Ев=650мм, среднегодовой температурой воздуха t=+3.8 С. В таблице I.1 представлено внутригодовое распределение осадков, температуры воздуха и испарения.

Таблица I.1 Средне многолетние, месячные значения осадков (О,мм), испарения с суши (Ес,мм) и водной поверхности (Ев,мм), температуры воздуха (t, С).

Фактор	Месяцы	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
О,мм	64	53	45	36	46	56	66	64	47	47	48	63	635
Ес,мм	3	4	9	57	94	110	110	88	42	21	11	1	550
Ев,мм	-	-	-	20	104	143	137	19	78	38	7	-	650
t, С	-10.0	-9.6	-4.9	3.8	11.9	15.5	17.6	16.0	10.5	4.2	-2.0	-7.4	3.8

Продолжительность теплого периода Ттепл.=210сут, холодного Тхол.=155сут. Сумма активных температур (t актС)=2085С. Величина гидротермического коэффициента составляет ГТК=1.15. Таким образом, по условию влагообеспеченности, объект расположен в зоне достаточного увлажнения. В данной зоне требуется проведение оросительных мелиоративных мероприятий, позволяющих поддерживать оптимальные для произрастания растений условия в конкретные периоды засушливых лет.



М1:1000000

Рис. I.1 Схема бассейна реки Упа.

По условию тепло обеспеченности объект расположен в умеренно-теплой зоне, которая достаточно благоприятна для выращивания зерновых, кормовых, овощных культур и трав.

3.2 Гидрологические условия

Основные гидрологические характеристики

Основным водным объектом является река Упа, характеризующаяся снеговым типом питания. Площадь водосбора составляет Fб = 8210 км2 и протяженностью Lр = 256 км. Таким образом, река Упа относится к категории средней реки. Гидрологические характеристики водосборной площади реки представлены в таблице

Норма стока составляет:

W = g*F * = 4.9 * 8210 * 31.54/1000 = 1268 млн.м3

На рис показан график кривой обеспеченности годового стока воды в реке. В таблице представлено внутригодовое распределение объемов стока для лет обеспеченностью 75 и 95%.

Табл. I.2 Гидрологические характеристики бассейна реки

Створ	L км	F, км2	g, л/с*км2	Qр, м3/с	Iр, 0/00	Iв, 0/00	Cv	Cs	Площадь угодий,%
									fоз	fбол	fл	fпаш
1-1	256	8210	4.9	40.2	0.35	4.3	0.26	1.0	1	0.0	8	70

Рис.I.2 Кривая обеспеченности годового стока реки в створе 1-1.

Табл. I.3 Внутригодовое распределение объемов стока воды в створе 1-1, млн.м3

Р,%	Месяцы	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
95	19	18	149	404	62	32	27	24	22	22	25	25	829
75	27	25	175	505	75	41	35	32	24	30	33	34	1036

Определение минимально допустимого экологического стока реки

Годовое значение минимально допустимого экологического стока определяется для лет 75 и 95% обеспеченности упрощенным методом Фащевского. Годовые объемы экологического стока определяются по схеме:

Q95эк =Q99 , Q75 эк = Q95 , Q50 эк = Q75 .

где Q99 , Q95 , Q75 - соответственно среднегодовые расходы воды в реке для лет 99, 95 и 75% обеспеченности.

Месячные значения экологических расходов воды определяются с помощью гидрографа стока воды в реке для лет заданной обеспеченности. В таблице представлены значения расходов и объемов экологического стока.

Табл. Внутригодовое распределение объемов минимально допустимых объемов экологически допустимого стока воды в створе 1-1, млн.м3

Р,%	Месяцы	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
95	19	18	77	77	62	32	27	24	22	22	25	25	430
75	27	25	77	77	75	41	35	32	24	30	33	34	510

Оценка изменения годового стока реки в результате антропогенной деятельности на водосборной площади

Величина изменения годового стока определяется для условий:

- расчетная обеспеченность лет по стоку 95 и 75% ,

- лесная зона,

- средняя глубина залегания грунтовых вод на сельскохозяйственных угодьях (для которых определяется изменение речного стока) составляет Н=5м,

- почвы супесчаные, уклон водосборной площади в пределах сельскохозяйственных угодий составляет I=4.3 0/00,

- относительная площадь сельскохозяйственных угодий (распаханность) составляет fn =0.70.

W=(0.002*Oc*HO.52*((2.5/(H+1)0.45)-0.06))*Kwp*K'w*K”w*fn - ((S+x)*(0.0144*I0.54+0.02)/(0.1*I+l)0.56 ) * К ур *K'y*K"y*Kxy *fn, мм W95%=(0.002*635*500O.52*((2.5/(500+1)0.45)-0.06))*0.6*0.93*1.2*0.70-

- ((160+48)*(0.0144*4.30.54+0.02)/(0.1*4.3+l)0 56) * 1.4 *0.8*2*0.9 *0.70 = -10.96 мм W75%=(0.002*635*500O.52*((2.5/(500+1)0.45)-0.06))*0.7*0.93*1.2*0.70-

- ((160+48)*(0.0144*4.30.54+0.02)/(0.1*4.3+l)0.56) * 1.2 *0.8*2*0.9 *0.70 = - 8.94 мм

K'w= 0.65*Н0.22 = 0.65*50.22 = 0.93 Х=0.3*S = 0.3*160 = 48 мм

Величина изменения объемов годового стока для засушливого и острозасушливого года превышает -10 мм. Знак минус говорит об уменьшении величины стока. В процентном отношении, соответственно: 9 и 7%:

w95% = W95%*Fс/х/(10*Wp95%) = 10.96* 5747 /(10*829)= 7.60 %

w75% = W75%*Fс/х/(10*Wp75%) = 8.94* 5747 /(10*1036) = 4.96%

Fс/х = 0.70*8210 = 5747 км2

Изменение величины стока следует учитывать при составлении водохозяйственных балансов для года 95% обеспеченности, путем умножения величины годового стока коэффициент:

100-w95% /100 =0.92

В табл. приведено внутригодовое изменение объемов речного стока с учетом влияния антропогенной деятельности на водосборной площади.

Табл. Внутригодовое изменение объемов речного стока с учетом влияния антропогенной деятельности на водосборной площади, млн. м3

Р,%	Месяцы	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
95	17.3	16.4	135.6	367.6	56.4	29.1	24.6	21.8	20	20	22.8	22.8	754.4

Проверка условий затопления земель

В нижнем течении реки во время весеннего половодья происходит затопление земель. В пределы зоны затопления попадает сельский поселок, находящийся в створе 2-2 (см. схему I.4), находящийся на расстоянии 50км от устья. В данном створе у реки широкая пойма. Уклон поверхности поймы равен: Iп =0.0043. Средняя глубина русла реки hрусл = 5м. Средняя ширина русла b=30м.

Рис.Расчетная схема русла реки и пойменного участка в пределах зоны затопления.

Для построения зависимости расходов воды от глубины используется формула Шези, которая записывается для двух участков: речного русла (прямоугольного сечения) и пойменного участка (трапециидальной формы): Q = Qр + Qп.

Речное русло:

Qр = wр*Rр0.2*/n =283м3/с

wр= bр*hр=150м2 Rр= wр/(2*hр+bр)=3.75м n=0.025

Пойменный участок::

Qп = wп*Rп0.2*/n

wп = (bр +hп/Iп)*hп Rп = wп/(bр+2*(hп2 + hп2 / Iп2) )

Ширина затапливаемого пойменного участка для одного берега реки составит:

bп = bр + 2*hп/Iп

На рис. представлена зависимость ширины затапливаемого участка поймы bп от глубины воды на пойме hп.

Рис. Зависимость ширины затапливаемого участка поймы bп от глубины воды на пойме hп.

Используя данный график, определяется допустимая глубина воды в реке. hдоп.=hп+hр=0.6+5=5.6 м с учетом допустимого затопления поймы в пределах участка Lсп =300м от реки (hп=0.6 м см. рис I.5). При этом допустимый расход воды равен Qдоп =320 м3/с (см. рис.I.6)..



Рис. Зависимость расходов воды в реке от глубины.

Расчетный расход воды в реке во время весеннего половодья рассчитывается по формуле.

*Кр%=*2.32=1928 м3/с

где hcp =90мм - среднемноголетний слой стока половодья;

F2 =(256-50)*8210/256 = 6606 км2 - площадь водосбора подвешенная к створу 2-2, км2;

Ko = 0.006 - коэффициент дружности половодья;

N=0.17 - коэффициент учитывающий изменение модуля весеннего стока в зависимости от площади водосбора (а = Iр/Iт 0.5 - параметр, учитывающий тип рельефа. Iт=25/ = 0.308). 1 - коэффициент, учитывающий влияние озер на сток половодья:

1 = 1/(1+ С*fоз)=1/(1+0.3*0.01)1

С = 0.2 (если hcp 100мм) и С=0.4 (если hcp20 мм);

2 - коэффициент, учитывающий влияние лесов и болот на сток половодья:

2 = 1 - 0.8 * lg (0.05 * fл + 0.1 * fб + 1) = 1 - 0.8 * lg (0.05 * 8 + 0.1 * 0.0 + 1)=0.98

=1.06 - коэффициент, учитывающий несоответствие статистических параметров слоя стока и максимальных расходов, для обеспеченности 0.5%, Кр% - коэффициент перехода к слою стока половодья обеспеченностью Р%, К р=0.5% = 2.32 (при коэффициенте вариации слоя стока половодья С полv=0.4 и С полs =2*С полv). Максимальный уровень воды в реке составит hmax =7.6 м (рис. I.6). Продолжительность половодья рассчитывается по формуле:

tп = 38.7 * hp%/(1000*qp%) = 38.7 * 209/(1000*0.292)=30сут

где hp% - слой стока половодья расчетной обеспеченности, мм; qp% - модуль стока половодья расчетной обеспеченности, м3/с*км2.

hp% = hср *Кр%=90*2.32=209 мм

qp% = =0.292 м3/с*км2

Продолжительность подъема половодья tп=10сут и спада половодья tс = 20сут

Таким образом можно сделать вывод, что в год с обеспеченностью стока половодья 0.5% максимальный уровень воды составляет 7.1 м. При допустимой глубине затопления 5.6 м для предотвращения затопления потребуется дамба обвалования высотой hд = hмах -hдоп =hзапас = 7.6-5.6+0.5 = 2.5 м . Продолжительность не допустимого затопления составит (см. рис. I.7) tн.з.=18 суток при qдоп.=320 м3/с.



Рис. Вид гидрографа половодья для створа 2-2.

3.3 Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия рассматриваются для определения коэффициентов гидравлической связи подземных водоносных горизонтов с рекой. На рассматриваемом объекте расположены два водоносных горизонта, используемых для целей: городского и сельского коммунально-бытового хозяйства, животноводства и рекреации. Первый водоносный горизонт имеет гидравлическую связь с рекой, поэтому расчет коэффициента гидравлической связи (1) позволит определить ущерб речному стоку за счет использования подземных вод. Второй водоносный горизонт не имеет гидравлической связи (2=1). Расчет коэффициента 1 проводится по следующим исходным данным: х=300м - расстояние от водозабора до реки; kф=1м/сут - коэффициент фильтрации ; hв = 20м- мощность водоносного горизонта; м=ПВ-НВ = 0.45-0.30 =0.15- коэффициент водоотдачи; Т=30 лет -время эксплуатации водозабора (в формуле данная величина используется в размерности - сутки).

a = kф * hв / =1*20/0.15 = 133 м2/сут

z = x/(2*( a * T )) = 300/2* (133*10950) = 0.12

1 = 1 - erfc(z) = 1- 0.866 = 0.134

Рис. Гидрогеологический разрез по створу 2-2.

3.4 Обоснование необходимости гидромелиоративных мероприятий

На объекте исследования зональными почвами являются серые лесные тяжелосуглинистые. Водно-физические характеристики данного типа почвы приведены в таблице.

Табл. Водно-физические характеристики серой лесной тяжелосуглинистой почвы, для слоя 0…50см почвы.

Характеристики	Величина
	%	мм
ПВ-полная влагоемкость	45	225
НВ-наименьшая влагоемкость	35	175
ВЗ-влажность завядания	12	60

Требования растений к водному режиму почв

При анализе климатических ресурсов было получено, что в данной зоне возможно выращивание широкого набора культур, среди которых: зерновые, кормовые, овощи и травы. Для данных культур строятся графики зависимости относительной урожайности S от влажности почвы с помощью уравнения:

S = (w/wopt) y *wopt * ((1-w)/(1-wopt))Y*(1-wopt)

Параметры, необходимые для использования данной формулы представлены в таблиц

Таблица Значения параметров w'opt и Yw для различных видов растений

Вид растений	wopt	Yw
Зерновые	0.54	5.6
Корнеплоды	0.67	5.3
Овощи (капуста)	0.67	5.3
Мн. травы	0.57	6.2

Результаты расчетов представлены на рисунке 1.16. зерновые

Овощи, кормовые травы



Рис. Требования растений к влажности почвы

По данным рисунка I.7 определяются оптимальные диапазоны регулирования почвенных относительных влагозапасов соответствующие продуктивности растений S =0.8, значения которых переводятся в абсолютные величины влагозапасов в слое почвы 0…50 см по формуле:

w = w'*( wпв - wвз ) + w вз = 5* (w'*( 29-7)+7), мм

Результаты расчета величин w1 и w2, мм приведены в таблице I.8. Кроме того, по кривой требований растений к почвенным влагозапасам определяется относительная продуктивность растений в данных конкретных условиях, по среднемноголетним влагозапасам за вегетационный период. В данном случае wср = 121 мм (или в относительных единицах 0.37). Результаты сведены в таблицу I.10.

Табл.I.8 Значения оптимального диапазона относительных и абсолютных значений почвенных влагозапасов.

С/х культура	w1	w2
	w1'	w1,мм	w2'	w2,мм
Зерновые	0.40	126	0.66	169
Кормовые и овощные	0.54	149	0.80	192
Травы	0.44	133	0.70	176

Требования растений к температурному режиму

График кривой продуктивности растений в зависимости от температуры воздуха строится с помощью формулы:

St= (t'/t'opt) Yt*topt *((1-t')/(1-t'opt)) Yt*(1-t'opt),

t'= (t - tmin)/(tmax-tmin)

где t'opt , Yt - соответственно, оптимальная относительная температура и параметр саморегуляции растений к температурному режиму; tmin, tmax - соответственно минимальная и максимальная температура почвы, при которых растение не может развиваться. В таблице I.9 приведены значения параметров модели.

Таблица I.9 Значения параметров tmin, topt, tmax (С), Yt для различных сельскохозяйственных культур

Вид растений	tmin	Оптимальные температуры	tmax	Yt
		topt	t'opt
зерновые Кормовые Овощи Травы мн.	9 5 2 4	19 20 20 21	0.53 0.60 0.64 0.57	28 30 30 34	0.40 0.52 0.80 0.62

t'opt -рассчитывается по формуле: t'opt = (topt - tmin)/( tmax-tmin)



Рис. Требования растений к температурам воздуха.

По кривой требований растений к температурам воздуха определяется относительная продуктивность растений в данных конкретных условиях, по среднемноголетней температуре воздуха за вегетационный (теплый) период года. В данном случае tср = 11.4 (среднее за период с положительными температурами). Результаты сведены в таблицу I.10.

Табл. Значения относительных продуктивностей растений при tср и wср.

Вид растений	Stср	Swср
Зерновые	0.90	0.71
Кормовые	0.81	0.35
Овощные	0.84	0.35
Травы	0.82	0.6

По данным таблицы U.10 видно, что лимитирующим фактором, ограничивающим урожайность растений, являются почвенные влагозапасы.

Характеристика водно-термических условий внешней среды

В качестве характеристики условий среды по почвенным влагозапасам используется нормальный закон распределения. Для построения кривой функции распределения необходимо знать средние влагозапасы за период вегетации wср=154 мм и среднеквадратическое отклонение w=26 мм .

Оценка степени необходимости мелиоративных мероприятий

Степень необходимости мелиоративных мероприятий определяется по величине рероятности необходимости орошения и ошушения земель. Определить данные вероятности можно по графику представленному на рис.I.10 (нормированная функция нормального закона распределения), по нормированным значениям величин w1 и w2 и ВЗ:

w'1 = 5 - (wcp- w1)/w

w'2 = 5 + (w2- wcp)/w

ВЗ' =5 - (wcp- ВЗ)/w = 1.39

Табл. Результаты оценки вероятности необходимости мелиоративного воздействия.

Вид растений	Влагозапасы,мм	Нормированные влагозапасы	Рероятности мелиоративного воздействия,%
	w1	w2	w'1	w'2	Р	Рopt	Р
Зерновые	125	169	3.88	5.58	22	43	35
Кормовые и овощные	149	192	4.81	6.46	45	39	16
Травы	133	176	4.19	5.85	27	43	30

Расчеты показывают, что в данной местности почвенные влагозапасы являются лимитирующим фактором и вероятность необходимости орошения более 20% для зерновых культур и многолетних трав. Для овощных и кормовых культур вероятность необходимости орошения более 30%. Следовательно степень необходимости орошения средняя и высокая, соответственно.

3.5 Баланс земельных ресурсов

Уравнение баланса земельных ресурсов имеет вид:

Fб = Fлес + Fлуг + Fбол + Fс/х +Fур + Fоз, км2

Табл. Баланс земельных ресурсов

Размерность	Fлес	Fлуг	Fбол	Fс/х	Fур	Fоз	Fб	Fэк.
км2	657	1231	0	5747	493	82	8210	2873
%	8	15	0	70	6	1	100	35

Площадь лугов определена из уравнения баланса.

Fэк.(Fлес + Fлуг)=1888 км2 или 23% - антропогенное влияние привело к недопустимому переформированию земельного фонда. В этом случае необходимо планировать мероприятия по увеличению площадей лесов, лугов и снижению доли пашни на сельскохозяйственных угодьях.

Использование водных ресурсов на современном этапе

Н современном этапе в состав участников ВХК рассматриваемого объекта входят: городское и сельское коммунально-бытовое хозяйство, промышленность, животноводство, орошение, рекреация. охрана природы, водный транспорт (ВТ).

Объемы водопотребления и водопользования

Коммунально-бытовое хозяйство

Объем водопотребления коммунально-бытовым хозяйством (к.б.х.) определяется по зависимости:

городское кбх Wг = Nг*gг*365/г =1142500*200*365/0.9 = 93 млн.м3

сельское кбх Wс = Nс*gс*365/с =164200*50*365/0.8 = 3.7 млн.м3

Численность городского населения составляет Nг = 1142500 чел., и сельского Nс = 164200 чел.. Соответственно нормы водопотребления: gг =200 л/сут. *чел. и gс = 50 л/сут. *чел. КПД систем водоснабжения : г = 0.9 и с=0.8. Промышленность

На рассматриваемом объекте получила развитие легкая промышленность выпускающая. Объем водопотребления в промышленности определяется по зависимости:

Wп = В*gп/п = 1500000*83/(0.98*106)=127.04 млн.м3

Объем годовой выработки продукции В составляет 1500000тыс.м ткани (в соответствии с исходными данными). Норма водопотребления составляет (табл. 2.3) 83 м3/1000м. К.п.д. системы водоснабжения в промышленности равно 0.98.

Соответственно, водопотребление свежей воды из источника водоснабжения определяется с учетом коэффициента оборотного водоснабжения (табл.2.3) Коб - 0.72:

Wп.св = Wп *(1-Коб) =127.04 * (1-0.72) = 35.57 млн.м3

Животноводство

На рассматриваемом объекте животноводство представлено крупнорогатым скотом мясомолочного направления. Поголовье коров составляет 33840 гол., норма водопотребления gж= 100 л/сут*гол. (табл.II.4). ж = 0.8 :

Wж = Nж*gж*365/ж = 33840*100*365/(0.8*109) = 1.54, млн.м3

Животноводство относится к равномерно потребляющим воду в течении года участникам ВХК.

Рекреация

В состав ВХК входит рекреация в виде санатория. Численность отдыхающих Nр = 11425 чел. Норма водопотребления gр=400 л/сут*чел., коэффициент полезного действия системы водоснабжения р= 0.9 .

Wр = Nр*gр*р/р = 11425 *400 * 240/(0.9*109) = 1.22 млн.м3

Продолжительность работы рекреационных учреждений определяется с помощью внутригодового распределения температур воздуха (рис.II.1). Летний отдых: продолжительность 5 месяцев, с 5 по 9; зимний отдых продолжительностью 3 месяца, с 12 по2 . р = 240 сут.

Рис Периоды отдыха населения в рекреационном учреждении.

Объем водопотребления для орошения определяется в зависимости от площади орошения Fор = 2874 га. Оросительные нормы Мор приведены в табл.II.1. К..п.д. оросительной системы ор=0.85. Объем водопотребления для орошения рассчитывается по формуле:

Wор = Fор * М ср.взв.ор/ор = 2874*1665/(0.85*106) = 5.63 , млн.м3

Табл. Определение средневзвешенной оросительной нормы М ср.взв.ор

Вид растений	Мiор, м3/га	Доля занимаемой площади, c/хi	c/хi *Мiор, м3/га
Зерновые	1050	0.1	105
Овощи	1600	0.3	480
Кормовые	1650	0.3	495
Травы	1950	0.3	585
Итого	-	1.0	1665

В табл. представлено внутригодовое распределение объемов водопотребления на орошение.

Таблица Внутригодовое распределение оросительной нормы, %

Размерность	Месяцы
	4	5	6	7	8	9
%	5	16	27	23	19	10
млн.м3	0.28	0.90	1.52	1.30	1.07	0.56

Водный транспорт

Для прохода судов местного значения требуется глубина воды в реке hтр =1.5 м (см. табл.2.8 Методических указаний). Требуемый объем воды в течение навигационного периода определяется по формуле:

Wвт = Qвт * вт, млн.м3 ,

где Qвт - судоходный расход воды, который определяется по графику зависимости расходов воды в реке от глубины (рис. II.2).

Для построения зависимости глубины воды в реке от расходов используется формула Шези. Форма площади поперечного сечения русла реки принимается в виде прямоугольника с шириной b=30 м.

Q = w * C * , м3/с

w =b*h R = b*h/(2*h + b) С= R0.2/n

где Q - расход воды, м3; w - площадь живого сечения реки, м2; C - коэффициент Шези

где n - коэффициент шероховатости русла реки; n = 0.025 -коэффициент шероховатости; R - гидравлический радиус, м; Iр= 0.00035 - уклон реки.

На рисунке II.2 представлена кривая зависимости Q = f(h). При hтр =1.5 м судоходный расход равен Qвт = 49 м3/с.



Рис.Зависимость расходов воды в реке от глубины в створе 1-1.

Продолжительность навигационного периода определяется по гидрографу расходов воды для условий не зарегулированной реки. Для этого на гидрографе стока воды в реке для года обеспеченностью 75% (табл.I.5) откладывается величина судоходного расхода. Время навигации определяется в соответствии с рис. II.3.

Рис.II.3 Схема для определения продолжительности навигационного периода.

Навигационный период для не зарегулированной реки продолжается с марта по май, в течении 3 месяцев вт=90 сут. Требуемый объем воды за данный период составит:

Wвт = 49 * 90*0.0864 = 381 млн.м3

Объемы водоотведения

Объемы водоотведения определяются по формуле:

Wввi = Кввi * Wi млн.м3

Таблица Объемы водопотребления и водоотведения

Водопотребители	Кввi	W, млн.м3	Wввi, млн.м3
Городское кбх	0.7	93.00	65.10
Сельское кбх	0.6	3.70	2.22
Промышленность	0.28	35.57	9.96
Животноводство	0.5	1.54	0.77
Рекреация	0.7	1.22	0.85
Орошение	0.1	5.63	0.56
Итого	-	173.96	79.46

Показатели загрязненности сточных вод

Показатель качества сточных вод рассчитывается по формуле:

Wпз i = Кпзi * Wввi , млн.м3

Кпзi -коэффициент предельной загрязненностиi -го водопотребителя.

Кзпi =

Коммунально-бытовое хозяйство

Городское кбх

Табл. Расчет коэффициента предельной загрязненности сточных вод городского кбх

Загрязняющие вещества	Сввj, мг/л	ПДК,мг/л	Кпзi
Алюминий	0.5	0.5	0.0
Железо	1.0	0.05	19.0
Цинк	0.08	0.01	7.0
Медь	0.02	0.005	3.0
БПК	300	3	99.0
Сульфаты	100	100	0.0
Хлориды	50	300	-0.8
Азот	18	1	17.0
К'пз г	17

С учетом эффективности существующих в настоящее время очистных сооружений Э=0.7: Кпзг = 17*(1-0.7)= 5,1

Wпз г = 5.1*65.1=332 млн.м3

Сельское коммунально-бытовое хозяйство

Коэффициент предельной загрязненности для сельского кбх принимается равным:

К'пз с =0.6*17=10.2

С учетом эффективности водоохранных мероприятий проводимых в сельской местности: устройство отстойников Эот=0.7 , использования отходов на удобрения Эуд=0.6, складирование отходов Эотх=0.5: Кпз с=10.2*(1-0.7)*(1-0.6)*(1-0.5)=0,6

Показатель загрязненности сточных вод рассчитывается по формуле:

Wпз с = 0,6*2.22=1.3 млн.м3

Промышленность

Табл. Расчет коэффициента предельной загрязненности для промышленности

Загрязняющие вещества	Сввj, мг/л	ПДК, мг/л	Кпзi
БПК	15	3	15
Нефтепродукты	1.4	0.05	1.4
Сульфаты	79	100	79
Хлориды	244	300	244
Фосфор	0.8	0.03	0.8
Азот	1.1	1.00	1.1
Фенолы	1.04	0.001	1.04
К'пзп	155.5

С учетом эффективности существующих в настоящее время локальных очистных сооружений Э=0.8:

Кпзп= 155.5*(1-0.5)78

Wпзп = 78*9.96=776 млн.м3

Животноводство

К'пз ж = 2*17=34

С учетом эффективности водоохранных мероприятий проводимых в сельской местности: устройство отстойников Эот=0.7 , использования отходов на удобрения Эуд=0.6, складирование отходов Эотх=0.5, обвалование территории ферм Эобв=0.7:

Кпз ж=34*(1-0.7)*(1-0.6)*(1-0.5)*(1-0.7)=2.04

Wпзж = 2.04*0.77=1.57 млн.м3

Коэффициент разбавления для рекреации принимается равным:

Кпз рек = 5.1

Wпз рек = 5.1 * 0.85 = 4.34 млн.м3

Растениеводство

Показатели качества сточных вод для растениеводства определяются по ведущей культуре. В богарном земледелии ведущей культурой считаются - зерновые, в орошаемом земледелии - овощные. Концентрация фосфора в сточных водах растениеводства определяется по следующим формулам (расчеты проводятся для 1га площади):

Сст бог = 7.2/10.14=0.71мг/л

Сст ор= 12/10.14=1.18мг/л

Gст бог = 0.2*1*1.2*30=7.2 кг/га

Gст ор= 0.2*1*0.15*400=12 кг/га

W 1ст = q*Кр%*315 =4.6*0.7*315= 10.14 м3/га

где Кр% =0.7 модульный коэффициент, для перехода от среднемноголетних условий к обеспеченности 95% ( при Сv =0.26 и Сs =2*Сv).

Коэффициенты предельной загрязненности определяются отдельно для каждого вида угодий:

богарные К'пз бог = (0.71-0.03)/0.03-1=21.7

орошаемые К'пз ор = (1.18-0.03)/0.03-1=37.3

С учетом эффективности агротехнических и лесотехнических мероприятий проводимых на сельскохозяйственных угодьях: распашки поперек склона Эрас.=0.6, устройство лесополос Элп=0.4: Кпз бог =5.2 Кпз ор =8.95 Соответственно показатели загрязненности сточных вод определяются по формулам:

Wпз бог = 5.2*10.14*571825*10-6=30.15 млн. м3

Wпз ор = 8.95*10.14 *2875*10-6= 0.26 млн. м3

(fбог =Fс/х-Fор = 574700 -2875=571825 га)

Результаты расчетов объемов водопотребления и водоотведения, водопользования и показателей качества сточных вод представлены в таблице

Табл. Объемы водопотребления, водоотведения и водопользования, млн. м3.

Участник ВХК	Водопотребление W	Водопользование Wпопуск.	Возвратные воды	Показатели загрязненности стоков
			Квв	Wвв	Кпз	Wпз
Городское кбх	93.00	-	0.70	65.10	5.1	332.00
Сельское кбх	3.70	-	0.60	2.22	0.6	1.30
Промышленность	35.57	-	0.28	9.96	78	776
Животноводство	1.54	-	0.50	0.77	2.04	1.57
Рекреация	1.22	-	0.70	0.85	5.1	4.34
Орошение	5.63	-	0.10	0.56	8.95	0.26
Богара	-	-	-	-	5.2	30.15
Водный трансп.	-	381	-	-	-	-
Охрана вод	-	430	-	-	-	-

3.6 Отчетный водохозяйственный баланс

Уравнение ВХБ составляется для года 95% обеспеченности. Для i-го месяца уравнение ВХБ записывается в виде:

МВХБi = wрi + wподi + wввi - wi - wпзi - wпопi - *wподi

где wрi - объем речного стока в i -ый месяц; - коэффициент гидравлической связи подземных и поверхностных вод; wподi - объем водозабора из подземных вод в i -ый месяц; wввi - суммы объемов возвратных вод в i -ый месяц; wi - сумма объемов водопотребления в i -ый месяц; wi - сумма показателей загрязненности сточных вод в i -ый месяц; wпопi - объем попусков в i -ый месяц; *wподi ущерб речному стоку за счет водозабора из подземных горизонтов гидравлически связанных с рекой в i-ый месяц .

Месячные объемы водопотребления и возвратных вод для равномерно потребляющих в течении года потребителей определяются по формулам:

wi = (Wг+ Wс +Wп+ Wж) /12 = 11.15 млн.м3

wввi = (Wвв.г Wвв.с Wвв.п Wвв.ж )/12 = 6.5 млн.м3

Месячные объемы водопотребления и возвратных вод для не равномерных водопотребителей определяются в соответствии с режимом подачи воды (табл. II. 7):

wi = ki * W wввi = ki * Wвв

где k - коэффициент внутригодового распределения объемов водопотребления.

Величина ущерба речному стоку в i -ый месяц составит:

*wподi = =0.134*(3.7+1.54)/12=0.06 млн. м3

Водозабор из подземных вод:

для 1,2,5-9,12 месяцев

wпод = (3.7+1.54)/12 +93/12+0.15=8.34 млн.м3

для 3,4,10,11 месяцев

wпод = (3.7+1.54)/12 +93/12=8.19 млн. м3

Объемы попусков, в уравнении ВХБ, учитывают интересы водопользователей, к которым, относятся: водный транспорт и охрана водных ресурсов. Месячные объемы попусков определяются в табличном виде (табл. II.8) по выражению:

wпопi = мах { wвтi, wэкол.i }

Табл. Внутригодовое распределение объемов водопотребления и водоотведения участниками ВХК не равномерно потребляющими воду в течение года, млн.м3.

Потреби- тель.	Месяц	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Водопотребление
Ороше.	Kорi	-	-	-	0.05	0.16	0.27	0.23	0.19	0.10	-	-	-	1
	Wорi	-	-	-	0.28	0.90	1.52	1.30	1.07	0.56	-	-	-	5.63
Рекр.	Kрi	0.125	0.125	-	-	0.125	0.125	0.125	0.125	0.125	-	-	0.125	1
	Wрi	0.15	0.15			0.15	0.15	0.16	0.16	0.15			0.15	1.22
Итого	0.15	0.15	-	0.28	1.05	1.67	1.46	1.23	0.71	-	-	0.15	6.85
Возвратные воды
Орош.	wвворi	-	-	-	0.02	0.09	0.15	0.13	0.11	0.06	-	-	-	0.56
Рекр.	wвврi	0.11	0.10	-	-	0.11	0.10	0.11	0.11	0.10	-	-	0.11	0.85
Итого	0.11	0.10	-	0.02	0.20	0.25	0.24	0.22	0.16	-	-	0.11	1.41

Табл. Определение объемов попусков, млн.м3

Месяц	Водопользователи	Попуски
	ВТ	Экол.
1	-	19	19
2	-	18	18
3	127	77	127
4	127	77	127
5	127	62	127
6	-	32	32
7	-	27	27
8	-	24	24
9	-	22	22
10	-	22	22
11	-	25	25
12	-	25	25
Итого	381	430	595

Внутригодовое распределение объемов предельной загрязненности для участников равномерно потребляющих воду в течении года рассчитываются по формуле:

wпз.i = (W пз, г+ W пз.с + W пз.п + W пз.ж )/12 = 92.57 млн.м3

Для рекреационных учреждений используется формула, учитывающая период приема отдыхающих (, месяцы):

wпз.i = W пз, /=4.34/8=0.54 млн.м3

Распределение по месяцам объемов разбавления для неравномерно поступающих в водный объект загрязненных стоков с сельскохозяйственных угодий и рекреации представлено в таблице

Табл. Внутригодовое распределение величин Wпз для сельскохозяйственных угодий

Фактор	Месяцы	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
t, С	-10.0	-9.6	-4.9	3.8	11.9	15.5	17.6	16.0	10.5	4.2	-2.0	-7.4	3.8
О,мм	64	53	45	36	46	56	66	64	47	47	48	63	635
Осток,мм	-	-	-	309	46	56	66	64	47	47	-	-	635
i	-	-	-	0.49	0.07	0.09	0.11	0.10	0.07	0.07	-	-	1
Wпз.бог + wпз.ор	-	-	-	14.90	2.13	2.74	3.35	3.04	2.13	2.13	-	-	30.42
Wпз.рек	0.54	0.54	-	-	0.54	0.54	0.54	0.54	0.54	-	-	0.54	4.32
Итого	0.54	0.54	-	14.90	2.67	3.28	3.89	3.58	2.67	2.13	-	0.54	34.74

Годовой водохозяйственный баланс без учета качества сточных вод ВХБ=196.97 0, а с учетом загрязненности сточных вод ВХБк=-948.61 0, следовательно, дефицита воды нет, но вода загрязнена. Во внутригодовом разрезе отмечаются дефициты воды в 5 и 6 месяцы. Загрязненность воды отмечается практически во все месяцы, кроме апреля, что связано с большой разбавляющей способностью реки в период половодья. Загрязненность воды изменяется в пределах от 0.3ПДК до 4.7ПДК, что соответствует качеству речной вой воды изменяющемуся от «умеренно загрязненной» до «грязной».

Осредненная по загрязняющим веществам кратность превышения ПДК в речной воде.

Месяцы	Год
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
4.5	4.7	0.7	0.3	1.6	3.1	3.6	3.9	4.3	4.0	3.5	3.5	4.5

Классификация качества воды по коэффициенту предельной загрязненности.