Водохозяйственные системы и водопользование

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ

Кафедра гидравлики и с/х водоснабжения

Курсовая работа

по дисциплине: «Водохозяйственные системы и водопользование»

Выполнил: Гришков А.С.

Проверил: Ященко К.В.

Краснодар 2016



Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПОЛАГАЕМЫХ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ

2.1 для коммунально-бытового водоснабжении

2.2 для промышленности

2.3 для орошения

2.4 Определение объемов санитарных попусков

2.5 для рыбного хозяйства

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ВОЗВРАТНЫХ И РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

4. СОСТАВЛЕНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАЛАНСА

5. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ВОДНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

5.1 Расходы воды разностного гидрографа

5.2 Определение притока воды в водохранилище и построение интегральной кривой. Расчет зарегулированного расхода воды

6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СОЗДАНИЯ ВОДОХРАНИЛИЩА



ВВЕДЕНИЕ

На базе использования поверхностных и подземных водных ресурсов бассейнов функционируют бассейновые водохозяйственные комплексы (ВХК). Управляющей основой в ВХК выступает единая водохозяйственная система. Она включает в себя природно-антропогенный комплекс взаимосвязанных естественно-природных объектов и техногенно-инженерных сооружений (по регулированию поверхностного стока, добыче подземных вод, транспортировке, очистке, воспроизводству воды), совместно функционирующих для удовлетворения различных водных социально-эколого-экономических потребностей общества. Водохозяйственные системы имеют значительные территориальные границы и характеризуются сложными связями со всеми другими отраслями экономики страны.

С точки зрения планирования водохозяйственной деятельности в бассейне разумно создание оптимальной бассейновой ВХС, которая имеет целью максимальное снижение уровня загрязнения водных объектов при обязательном удовлетворении потребностей населения и объектов экономики в водных ресурсах в условиях ограниченных финансовых средств за счет использования внутренних возможностей системы.

Эта цель может быть достигнута только в том случае, когда каждая водохозяйственная система более низкого уровня (промышленный узел, предприятие) будет функционировать в рамках нормативов, установленных оптимальной деятельностью системы более высокого уровня.



1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПОЛАГАЕМЫХ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Объемы потенциальных водных ресурсов водотока определяют по заданному гидрографу расчетного маловодного года по периодам по формуле (1):

, (1)

где Q_i- расход воды за рассматриваемый период (за месяц), м³/с;

t - число секунд за месяц, с;

k- коэффициент, учитывающий потери воды на испарение и фильтрацию, k= 0,95 - 0,97.

Результаты расчетов представляют в таблице 1

Таблица 1 - Определение располагаемых водных ресурсов

Параметры/ Месяцы	январь	февраль	Март	Апрель	май	июнь	июль	август	Сентябрь	октябрь	ноябрь	Декабрь
Расход воды по заданию Qi, м3/с	562,5	637,5	775	987,5	1125	1250	1350	1150	1012,5	937,5	775	750
Продолжительность периода, t, с	2,678*106	2,419*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106
Объем воды W*106 м3	1443	1454	1988	2439	2886	3088	3463	2950	2501	2405	1914	1924

Объем располагаемых водных ресурсов за год:



м (2)



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В ВОДЕ ПРЕДПОЛАГАЕМЫХ УЧАСТНИКОВ ВХК

2.1 Потребность в воде на коммунально-бытовые нужды населения

Объемы воды для коммунально-бытового водоснабжения населения определяются следующим образом:

за год (3)

где q_гор, q_сел - нормы хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя городского и сельского населения соответственно (л/сут*чел), зависят от степени благоустроенности района жилой застройки (приложение 1),

N_гор, N_сел- численность городского и сельского населения, тыс. чел.

( по заданию);

за месяц

м (4)

2.2 Потребность в воде для орошения

Потребность в воде для орошения определяется по формуле (3.5):

(5)

где - ордината графика гидромодуля, , рассматриваемого i-периода (месяца);

F - площадь орошения, тыс. га;

- КПД оросительной системы;

t - продолжительность периода, с.

Таблица 2 - Объемы воды для целей орошения

Параметры	МЕСЯЦЫ
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Гидромодуль,	-	-	-	0,5	1,12	1,56	1,3	0,9	0,5	-	-	-
Орошаемая площадь, F, га				5000
Объем воды, W*106, м3	-	-	-	7,647	17,788	23,859	20,647	14,294	7,647	-	-	-

Объемы воды для орошения за год определяются по формуле (6):

м (6)

2.3 Потребность в воде промышленности

водный ресурс коммунальный

Объемы водопотребления определяются для каждого промышленного предприятия и в целом по промышленности в рассматриваемом бассейне реки. Вид выпускаемой промышленной продукции указан в задании.

Объем водопотребления промышленностью определяется:

за год м (7)

где - норма водопотребления на единицу продукции, (см. приложение, таблица 2);

В_i - объем годовой продукции, тыс. т.;

за месяц м³ ; (8)

2.4 Санитарные попуски

Объем санитарных попусков составит:

за год м³; (9)

где Q_сан - расход санитарных попусков по заданию, м³ /с;

Т- число секунд в году;

или за месяц м (10)

2.5 Потребность в воде рыбного хозяйства

Для воспроизводства рыбных ресурсов в выполняемой работе предусматривается строительство полносистемного рыбоводного хозяйства. Расходы воды, подаваемые в рыбоводное хозяйство, приведены в задании. Объём потребляемой воды определяют по формуле (11):

за месяц м; (11)

где расход воды по графику водоподачи, м^З/с;

t - количество секунд в месяце.

Объем воды, потребляемый рыбоводным хозяйством, определяется по формуле (12):

м (12)

Таблица 3 - Определение объемов воды для рыбоводного хозяйства

Параметры/ Месяцы	январь	февраль	Март	апрель	Май	июнь	июль	август	сентябрь	Октябрь	ноябрь	декабрь
Расход воды по заданию Qрх, м3/с	10,6	19,8	19,8	25,8	25,8	22,2	18,6	15,6	15,6	12,6	9,6	9,6
Продолжительность периода, t, с	2,678*106	2,419*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106	2,592*106	2,678*106
Объем воды Wрх*106 м3	28,62	47,52	53,45	67,08	69,66	57,72	50,22	42,12	40,56	34,02	24,96	25,92



3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ВОЗВРАТНЫХ И РАЗБАВЛЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД

3.1 Возвратные воды

В том случае, когда вода после использования участниками ВХК сбрасывается в водохранилище, объемы возвратных вод подсчитывают следующим образом:

м ; (13)

норма возврата для каждой отрасли (см. приложение, табл.3),

объем водопотребления отраслью за рассматриваемый период, м³.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 4

3.2 Разбавление сточных вод

Если схемой комплексного использования предусмотрен сброс очищенных сточных вод в нижний бьеф, минуя водохранилище, то необходимо определить объёмы воды для разбавления:

м (14)

где норма разбавления сточных вод (в выполняемой работе рекомендуется принимать ориентировочно для всех участников ВХК равной 10),

норма возврата (приложение);

объемы водопотребления, м.

Результаты расчетов представляют в таблице 5.

Таблица 4 - Определение объемов возвратных и разбавления сточных вод

Отрасль	Объемы воды WВ *106 и Wр.ст, м3
	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	Ноябрь	декабрь	год
ВОЗВРАТНЫЕ ВОДЫ (WB * 106)
Коммунально-бытовое хоз-во				2,219						26,630
Промышленность				2,505						30,056
Рыбное хоз-во	17,172	28,512	32,052	40,248	41,796	34,632	30,132	25,272	24,336	20,412	14,976	15,552	325,09
РАЗБАВЛЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД (Wр.ст*106)
Орошение	-	-	-	12,235	28,461	38,174	33,035	22,870	12,235	-	-	-	146,97



4. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ БАЛАНС ВХК

Результаты выполненных в пунктах 1-3 расчетов записываются в таблицу 5.

При отрицательном годовом балансе делается вывод о невозможности полного удовлетворения водой всех предполагаемых участников ВХК. В этом случае следует исключить (полностью или частично) из ВХК какого-либо участника, изменить схему размещения объектов ВХК, увеличив объемы возвратных вод и уменьшив объемы воды, необходимые для разбавления очищенных сточных вод и др.

Таблица 5 - Водохозяйственный баланс заданного региона

Статьи баланса Wi*106	Месяцы	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1.Располагаемые ресурсы	1443	1454	1988	2439	2886	3088	3463	2950	2501	2405	1914	1924	28455
Итого по ст.1	1443	1454	1988	2439	2886	3088	3463	2950	2501	2405	1914	1924	28455
2.Потребление:
Орошение	-	-	-	7.647	17.788	23.859	20.647	14.294	7.647	-	-	-	91.882
Коммунально-бытовое водоснабжение	2,774	33,228
Промышленность	2,783	33,4
рыбное хозяйство	28,62	47,52	53,46	67,08	69,66	57,72	50,22	42,12	40,56	34,02	24,96	25,92	541,86
санитарные попуски	26,26	315
Итого по ст.2	60,426	79,227	85,267	106,53	119,26	113,397	102,68	88,22	80,01	65,827	56,767	57,727	1015,37
3. Возвратные воды:
коммунально-бытовое водоснабжение	2,216	26,630
Промышленность	2,505	30,056
рыбное хозяйство	17,172	28,512	32,052	40,248	41,796	34,632	30,132	25,27	24,336	20,412	14,976	15,552	325,09
Итого по ст.3	21,893	33,233	36,773	44,969	46,517	39,353	34,853	29,993	29,057	25,133	19,697	20,273	381,78
4. Разбавление сточных вод
Орошение	-	-	-	12,235	28,461	38,174	33,035	22,870	12,235	-	-	-	146,97
Итого по ст. 4	-	-	-	12,235	28,461	38,174	33,035	22,870	12,235	-	-	-	146,97
5. Баланс (ст.1- ст.2+ст.3-ст.4)	1404,47	1408,01	1939,51	2365,2	2784,8	2975,79	3362,14	2868,9	2437,81	2364,3	1876,93	1886,55	27674,4



5. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ВОДНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Полученный в результате ВХБ избыток воды (гр. «Баланс» табл. 5) вместе с санитарными пропусками целесообразно использовать для выработки электрической энергии на гидроэлектростанции, которая в принятой схеме ВХК может быть простроена в комплексном плотинном гидроузле.

Для удовлетворения потребностей энергетики и обеспечения санитарных пропусков необходимо произвести внутригодовое перераспределение расходов путём аккумулирования воды в водохранилище в многоводные периоды и использование её во время дефицита. Наибольший эффект использование воды при полном годичном регулировании стока, но при этом необходима большая ёмкость водохранилища.

5.1 Расходы воды разностного гидрографа

Расходы воды разностного гидрографа рассчитывают для определения расходов воды, идущей на наполнение водохранилища и используемой для пропуска через ГЭС. Расчеты выполняются на основании таблицы 5 и записываются в таблицу 6.

Объемы воды, которые могут быть использованы для пропуска через турбины ГЭС за месяц определяются по данным таблицы 5:

W_Р.Г. = Wв , м³, (15)

где Wв - объем воды из графы «Баланс» таблицы 5, м³,

Расходы воды разностного гидрографа рассчитывают:



, м³/с, (16)

где t - количество секунд в месяце.

Таблица 6 - Определение расходов воды разностного гидрографа

Параметры	МЕСЯЦЫ
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
WР.Г.*106, м3	1404,47	1408,01	1939,51	2365,20	2784,80	2975,79	3362,14	2868,90	2437,81	2,364,30	1876,93	1886,55
QР.Г.*106, м3/с	520,2	586,7	718,3	909,7	1031,4	1144,5	1245,2	1062,5	937,6	875,7	721,9	698,7

5.2 Определение притока воды в водохранилище и построение интегральной кривой. Расчет зарегулированного расхода воды

Объёмы притока воды в водохранилище выписываются из таблицы 6 гр. 1. По данным строки 2 таблицы 7 строится интегральная кривая притока воды в водохранилище, по которой графически определяется зарегулированный объём воды водохранилища годичного (или сезонного) регулирования W_зар (рис.1).



Таблица 7 - Приток воды в водохранилище

Параметры	МЕСЯЦЫ
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1.Объём притока воды за период WР.Г. м3*106	1404,47	1408,01	1939,51	2365,20	2784,80	2975,79	3362,14	2868,90	2437,81	2364,30	1876,93	1886,55
2.Объём притока с нарастающим итогом ?Р.Г. м3*106	1404,5	2812,5	4752	7117,2	9902	12878	16240	19108,9	21546,7	23911	25788	27674,5

Затем вычисляют зарегулированный расход:

, м³/с, (16)

где T - число секунд в году;

W_зар - зарегулированный объём по рис. 1, м³.

Этот расход вместе с санитарными попусками может быть пропущен через турбины ГЭС:

Q_ГЭС = Q_зар + Q_сан, м³/с. (17)

1)

2) Q_ГЭС = 797 + 10 = 807 м³/с.



6. ПОСЛЕДСТВИЯ СОЗДАНИЯ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА И МЕРОПРИЯТИЯ ПО РАЦИОНАЛЬНОМУ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЮ И ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Водохозяйственное строительство вносит определенные изменения в окружающую среду, которые могут носить как положительный, так и отрицательный характер. Эти изменения особенно существенны при создании водохранилищ. Они могут проявляться в следующем:

1. Изменения гидрологического и гидрогеологического режимов водотока. В верхнем бьефе происходят затопления и подтопления полезных площадей, с/х угодий, дорог и сооружений. При этом верхняя граница подтоплений будет определяться поднятием уровня грунтовых вод выше НПУ до 0,8-1,0 м. В нижнем бьефе будет происходить осуходоливание с/х угодий и снижение их продуктивности. Берега водохранилища будут подвергаться волновой переработке, которая в зависимости от состава слагающих пород может распространяться до 50-100 м, а иногда и до 200 м от первоначальной бровки.

Для защиты берегов от волнобоя целесообразно создание на мелководье пояса жесткой водной растительности (тростник, камыш).

2 Изменение микроклимата. Водохранилище оказывает влияние на микроклимат как терморегулятор. Весной оно понижает температуру воздуха, осенью - повышает на 2-3°С. Это влияние распространяется на прибрежную полосу шириной около 1 км. Влияние водохранилища сказывается также на повышение влажности воздуха на 2-5%, что оказывает благоприятное воздействие на урожайность прилежащих с/х угодий.

3. Изменение ихтиофауны. Резкое изменение режима водотока приведет к существенному изменению условий обитания рыб, что сказывается как на видовом составе рыбного стада, так и на его продуктивности. При высоких плотинах трудно осуществить строительство эффективных рыбопропускных сооружений, поэтому следует ожидать замену наиболее ценных проходных рыб озерными. В целом, при создании водохранилища рыбопродуктивность водоема обычно возрастает, достигая 8-10 ц с одного га поверхности водоема. Для увеличения эффективности рыбного хозяйства следует рассмотреть вопрос о разведении в водохранилище продуктивных озерных рыб, а также растительноядных, очищающих водоем от излишней растительности. На всех водозаборах необходимо предусмотреть установку рыбозащитных сооружений.

4. Изменение фауны. Большие затопления территории водохранилищем приведут к сокращению сухопутных видов животных (лисиц, зайцев и пр.). Вместе с тем, увеличение водного зеркала и мелководий с водной растительностью дадут возможность более быстрого развития водоплавающей и болотной дичи. Появится возможность организации охотничьего хозяйства.

Создание водохранилища создаст благоприятные условия для развития рекреаций. На берегах водохранилища могут быть размещены дома и базы отдыха, пляжи, проведены другие мероприятия для отдыха, спорта, здравоохранения.

Проектируемое водохранилище расположено в теплом климатическом поясе, поэтому в нем могут интенсивно развиваться сине-зеленые водоросли, которые в период массового развития («цветения») существенно ухудшают качество воды и делают её малопригодной для питьевого водоснабжения и рекреации, приводят к гибели рыбы, затрудняют очистку воды для нужд промышленности.

Одной из основных причин интенсивного развития сине-зеленых водорослей является накопление в воде питательных веществ, поступающих в водоем с с/х угодий в виде неиспользованных удобрений и со сточными водами населенных пунктов, животноводческих комплексов, промышленных предприятий и пр.

В качестве хозяйственных и природоохранных мероприятий надлежит выполнить следующее:

• До затопления водохранилища в его будущем ложе произвести вырубку товарной древесины, корчевку пней и кустарника с последующим вывозом или сжиганием на месте, обеззараживание кладбищ, скотомогильников, свалок и других источников загрязнения.

• Использовать чернозем для рекультивации земель, выделяемых в порядке компенсации затапливаемых угодий или в качестве удобрений. В зоне подтопления осуществить инженерную защиту населенных пунктов, предприятий, памятников старины и ценных угодий (при надлежащем экономическом обосновании), произвести посадку ивы. После затопления водохранилища для защиты берегов от волнобоя полезно на мелководьях создать пояс жесткой водной растительности (тростник, камыш), который также будет способствовать очищению воды и насыщению её кислородом.

• Берега водохранилища должны быть облесены ветрозащитными полосами, шириной не менее 10 метров. На прилегающих склонах необходимо создание лесных полос шириной 30-50 метров для задержания снега и смываемых с поверхности земли веществ, а также для перевода поверхностного стока в подземный.

• В качестве агрономических мероприятий следует запретить распашку склонов и выпас скота в зоне около 100 м от уреза воды, а на выше расположенных участках производить вспашку и рядовой загущенный посев поперёк склона. При внесении удобрений строго следить за соблюдением норм и сроков. Обеспечить надлежащее хранение удобрений и пестицидов в закрытых помещениях.

• Промышленные, коммунально-бытовые и дождевые стоки должны подвергаться тщательной очистке.

При проектировании гидротехнических сооружений необходимо обращать внимание на их архитектурное оформление с тем, чтобы будущие сооружения облагораживали прилегающую территорию. С этой же целью у сооружений должны создаваться парки, сады, благоустроенные проходы и проезды, устанавливаться красивые светильники и др. объекты монументального искусства.

Размещено на Allbest.ru