Изменения гидрологического и гидрогеологического

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 1. АНАЛИЗ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ. АНАЛИЗ ИСТОЧНИКА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ 1.1. Гидрологическая характеристика р. Сосыка 2. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ 3. РАСПОЛАГАЕМЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ ВОДЫ УЧАСТНИКАМИ ВХК 3.1. Определение располагаемых водных ресурсов 3.2. Определение потребности в воде предполагаемых участников ВХК 3.2.1. Потребность в воде на коммунально-бытовые нужды населения 3.2.2. Потребность в воде для нужд орошения 3.2.3. Потребность в воде для нужд промышленности 3.2.4. Определение санитарных попусков 3.2.5. Потребность в воде рыбного хозяйства 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВРАТНЫХ И РАЗБАВЛЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД 4.1. Определение объемов возвратных вод 4.2. Определение объемов разбавления сточных вод 5. СОСТАВЛЕНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГОБАЛАНСА ВХК 6. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ВОДНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 6.1. Расходы воды разностного гидрографа 6.2. Определение параметров водохранилища 6.3. Определение притока воды в водохранилище и построение интегральной кривой. Расчёт зарегулированного расхода воды. 6.4. Режим работы водохранилища 6.5. Определение напоров воды на ГЭС 6.6. Определение среднемесячных мощностей ГЭС 6.7. Расчёт обеспеченной мощности и суточной выработки электроэнергии 6.8. Расчёт и построение анализирующей кривой. Определение базисной и пиковой обеспеченной мощностей ГЭС 7. ПОСЛЕДСТВИЯ СОЗДАНИЯ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОМПЛЕКСА И МЕРОПРИЯТИЯ ПО РАЦИОНАЛЬНОМУ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЮ И ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Список литературы

3 4 4 6 16 16 17 17 18 20 21 23 25 25 26 27 30 30 31 32 34 37 39 40 40 44 48

ВВЕДЕНИЕ

Вода – один из главных стратегических ресурсов любого государства. Водные ресурсы нашей планеты интенсивно используются человеком для удовлетворения своих потребностей, при этом человек оказывает на водные экосистемы прямое и косвенное воздействие.

В последние десятилетия во многих регионах земного шара возрастает дефицит водных ресурсов, ухудшается качество вод, истощаются их запасы. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), более 1,5 млрд. человек на планете страдают от нехватки качественной питьевой воды, и в скором времени ее дефицит станет всеобщей проблемой. Россия располагает более чем 20% мировых запасов пресных поверхностных и подземных вод и несет огромную ответственность перед мировым сообществом за их рациональное использование. В результате непрерывного антропогенного воздействия на водные экосистемы каждый второй житель России вынужден пить воду, не отвечающую гигиеническим нормативам. С ростом урбанизации, промышленной, сельскохозяйственной, военной деятельности увеличивается потребность в воде, новых технологиях по ее очистке и реабилитации пострадавших водных экосистем.

Водное хозяйство на современном этапе может быть охарактеризовано как крупная производственная и природоохранная система, задачей которой является обеспечение народного хозяйства водой в нужном объеме, режиме, качестве и месте, осуществляющая воспроизводство водных ресурсов, их охрану от истощения и загрязнения, защиту окружающей среды от вредного воздействия вод.

Поэтому целью курсового проекта является обоснование водохозяйственных мероприятий в бассейне реки на основе анализа современной водохозяйственной обстановки и природно-климатических условий.

1 АНАЛИЗ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ

УСЛОВИЙ

Анализ природно-климатических условий выполняется с целью оценки их пригодности для проведения водохозяйственных мероприятий, экологического состояния водных ресурсов, обоснования необходимости противопаводковых мероприятий. Приводится краткий анализ возможного использования рассматриваемых природных ресурсов.

1.1. Гидрологическая характеристика р. Сосыка

Сосыка — степная река в Краснодарском крае России, левый и крупнейший приток реки Еи. Длина 159 км, площадь водосборного бассейна 2030 км². На реке расположено три крупные станицы: Павловская, Ленинградская и Староминская.

Сосыка берёт начало в 12 км западнее станицы Калниболотской, и в 5,5 км к северо-востоку от хутора Латыши. Общее направление на северо-запад. Впадает в реку Ею с левой стороны, в 4 км севернее станицы Староминской. Течёт по Кубано-Приазовской низменности.

Наиболее значительные притоки река принимает справа: Попова, Бичевая, Добренькая (30 км).

Экологическое состояние реки Сосыки вызывает беспокойство у местных органов власти. Река заросла водорослями, которые преграждают доступ кислорода. В результате может погибнуть вся рыба. В 2005 году имел место случай массовой гибели рыбы, произошедший именно по этой причине. Последний раз очистка русла велась в 80-е годы XX столетия. Тогда было очищено около 80 гектаров водной поверхности из 480. Кроме чистки реки, требуется провести дноуглубительные и берегоукрепительные работы на площади в 400 гектаров.

2 ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ

ВХК представляет собой совокупность различных отраслей народного хозяйства, совместно использующих водные ресурсы одного водного бассейна.

Водохозяйственный комплекс бассейна реки - это совокупность водных ресурсов бассейна, а также размещенных на его территории сооружений, предназначенных для формирования, транспортировки и регулирования стока, объектов водопотребления и водоотведения. В то же время ВХК можно рассматривать как совокупность мероприятий и сооружений по рациональному использованию водных и связанных с ними природных ресурсов, позволяющих оптимально удовлетворить всех водопользователей имеющимся ресурсом воды.

При правильном обосновании ВХК должен обеспечить наибольшую экономическую эффективность в целом, а не для какой-либо отдельной отрасли; не допускать вредного воздействия на окружающую среду. Сооружения участников ВХК должны способствовать охране вод от загрязнения и истощения; обеспечивать достаточно простую и надежную эксплуатацию.

Требования, предъявляемые к водохозяйственному комплексу:

· рациональное обеспечение потребителей водой в достаточном количестве и соответствующего качества;

· сохранение природных условий и гарантии охраны воды от загрязнения, засорения и истощения;

· обеспечение наибольшего народнохозяйственного экономического эффекта;

· гарантии простой и надежной работы.

Государственная и хозяйственная деятельность водохозяйственных комплексов осуществляется в соответствии с

Водным законодательством России, в котором отражены основные положения о порядке использования и охраны рек, озер, водохранилищ, других поверхностных и подземных водных объектов.

Водопотребители и водопользователи. Участников ВХК условно можно разделить на водопотребителей и водопользователей.

При водопотреблении воду изымают из водных объектов, часть которой после использования возвращается в этот же или другой водный объект (например, при испарении), а часть теряется безвозвратно, так как входит в состав вырабатываемой продукции. Основными водопотребителями являются промышленность, коммунальное водоснабжение и сельскохозяйственное орошение. Последнее потребляет около половины воды, используемой в народном хозяйстве. Возвратные воды имеют, как правило, иной качественный состав, и для возможности дальнейшей биологической очистки и использования этих вод их необходимо разбавлять.

При водопользовании воду не изымают из водных объектов. Водопользование имеет место в гидроэнергетике, водном транспорте, сплаве леса, рекреации, частично в рыбном хозяйстве. Однако по мере более глубокого использования водных ресурсов грани между водопотребителями и водопользователями стираются. Так, при создании энергетических водохранилищ значительная часть воды теряется на испарение и фильтрацию и пропадает для остальных участников комплекса. Такое же явление в больших масштабах наблюдается и на водохранилищах, которые используют в системе охлаждения тепловых и атомных электростанций. Аналогичные доводы можно привести относительно использования воды в рыбном хозяйстве, когда для нереста затапливают обширные мелководья, хорошо прогреваемые солнцем, с которых происходит значительное испарение воды. Поэтому более правильно будет объединить эти две категории в одну с общим названием водопользователи. В водопользовании существенную роль играют водопотребление и водоотведение. Водопотреблениемназывают потребление воды из водного объекта или системводоснабжения, а водоотведением, или сбросом сточных вод, удаление сточных вод за пределы населенного пункта, предприятия или других мест использования. В объем водоотведения входит суммарное количество всех видов сточных вод, отводимых непосредственно в водоемы, подземные горизонты и бессточные впадины, на ведомственную очистку, а также другим организациям. В водопотреблении учитывают не только непосредственное использование воды, но и потери на испарение и фильтрацию из каналов и водохранилищ.

С точки зрения использования и охраны водных ресурсов производственная деятельность водопотребителей характеризуется:

· общим водопотреблением - суммой забора свежей и оборотной воды за единицу времени (год, сутки, час, секунду);

· забором свежей воды - водозабором из водного объекта;

· забором оборотной воды - водозабором из системы замкнутого водоснабжения;

· водоотведением - сбросом в водный объект, в замкнутые понижения или подземные горизонты;

· безвозвратным водопотреблением - забором свежей воды за вычетом водоотведения;

· объемами сброса загрязнений - объемами загрязняющих веществ в сбрасываемой воде за вычетом содержания этих веществ в воде, забираемой из источника;

· тепловым загрязнением - количеством тепла, сбрасываемого в водный объект, определяемым по расходу сбрасываемой воды и повышению температуры в сбросных водах по сравнению с температурой забираемой воды.

Классификация водохозяйственного комплекса

Водохозяйственный комплекс (ВХК) классифицируют по масштабам их распространения, типам сооружений, числу участников. По масштабам распространения выделяют глобальные, или межгосударственные, государственные, зональные, бассейновые и ВХК части бассейнов.

Глобальные, или межгосударственные - это проекты использования водных ресурсов пограничных рек или рек, проходящих транзитом через ряд стран.

Государственные - это ВХК, возникающие при реализации таких проектов, как создание единой водохозяйственной системы страны (ЕВХС).

Общим признаком государственного ВХК служит рассмотрение и признание водохозяйственной проблемы в масштабах всей страны на основе долгосрочных прогнозов экономического развития государства с учетом общих политических и социальных аспектов.

Зональные ВХК предусматривают решение водохозяйственных проблем в том или ином экономическом регионе страны. Основная цель такого комплекса – совершенствование водного хозяйства и наиболее полное и эффективное использование его возможностей для развития данного экономического района.

В бассейновых схемах ВХК более полно учитывают природные и социально-экономические особенности рассматриваемых районов.

ВХК классифицируют также по типам сооружений и по числу участников. Одноузловые отраслевые ВХК имеют либо энергетическое, либо ирригационное назначение.

По мере развития народного хозяйства в данном бассейне одноузловые ВХК трансформируются в многоузловые, или каскадные межотраслевые, ВХК. Это наиболее распространенный тип ВХК в нашей стране и за рубежом. Такие водохозяйственные комплексы сформированы на каскадах гидроузлов по рекам Волге, Днепру, Енисею и др. Однако такие комплексы стимулируют интенсивное развитие народного хозяйства в данном районе, способствуют рациональному использованию водных ресурсов. В том случае, если водных ресурсов одного бассейна не хватает для формирования ВХК, то возможно создание межбассейнового отраслевого, а затем и межбассейнового многоотраслевого ВХК.

В связи с тем, что ВХК тем или иным способом влияет на окружающую среду, особенно при водоотведении, необходимо выделение еще одного типа ВХК - водоохранного, который должен функционировать в системе природоохранного комплекса.

Водоохранным комплексом называют систему сооружений и устройств для поддержания требуемого количества и качества воды в заданных створах или пунктах водных объектов. Водоохранные комплексы включают в себя объекты осушения, водохранилища, поймы, загрязненные участки водных объектов и сооружения, предотвращающие отрицательное влияние ВХК. Наводнения, водная эрозия, включая сели, оползни, разрушение берегов (получившие название вредного воздействия вод), - распространенные явления, характеризующиеся разрушением хозяйственных построек, гибелью людей, снижением плодородия почв на обширных территориях. Они наносят немалый экономический и экологический ущерб. Борьба с этими явлениями - одна из задач водного хозяйства, решать которую надо одновременно с водохозяйственным строительством, мелиорацией земель и включать в ВХК в качестве самостоятельного участника.

ВХС - это комплекс взаимосвязанных водных объектов и гидротехнических сооружений, предназначенных для обеспечения рационального использования и охраны вод участниками ВХК.

К водохозяйственным системам (ВХС) относят водохранилища, каналы различного назначения, мелиоративные системы, системы технического водоснабжения промузлов, предприятий, электростанций, системы очистки и сброса сточных, коллекторно- дренажных вод.

Водохозяйственные системы - это все гидротехнические сооружения и узлы гидротехнических сооружений. Гидротехническое строительство в Краснодарском крае в большинстве случаев имело целью создание условий для орошения сельскохозяйственных земель.

Существует три аспекта описания ВХС: морфологический, функциональный и информационный.

Морфологически ВХС может быть расчленена на иерархические уровни по территориальному признаку. Водохозяйственная система страны объединяет региональные ВХС, которые в свою очередь состоят из бассейновых систем. Внутри бассейнов можно выделить водохозяйственные районы и водохозяйственные участки. Основным элементом ВХС водохозяйственного участка является комплексный гидроузел - плотина и образованное ею водохранилище с совокупностью технических устройств, предназначенными для многоцелевого использования водных ресурсов на выделенном водохозяйственном участке.

В качестве примера можно рассмотреть водохозяйственную систему Западной Сибири, которая включает в себя ВХС бассейнов р. Обь и Енисея. Бассейновая ВХС р. Обь может быть расчленена на ВХС верхней, средней и нижней Оби.

Каждая из этих ВХС состоит из нескольких водохозяйственных участков, на которых расположены комплексные гидроузлы, образующие вместе каскад гидроузлов. Каждый комплексный гидроузел может иметь гидроэлектростанции, водозаборные станции, нерестилища и т.п.

В задачи функциональной структуры ВХС входят: добыча (регулирование) водных ресурсов, транспортировка, распределение их между потребителями, сбор сточных вод и подготовка их для повторного использования. Многообразие элементов ВХС предопределяет наличие больших информационных потоков между ними. Это вызывает необходимость специального информационного описания ВХС - 18 совокупности данных, которые взаимодействуют и преобразуются в процессе ее функционирования.

Таким образом, иерархическая структура, наличие большого числа разнородных элементов, рассредоточенных на значительной территории, многообразие функций - отличительные черты ВХС.

К особенностям ВХС относят:

· многообразие взаимодействия с окружающей средой, большое влияние на окружающую среду, которое необходимо учитывать при управлении функционированием ВХС;

· недостаточная достоверность информации о водопотреблении и водоотведении;

· многообразие прямых и обратных связей между элементами системы (гидравлические, технические, социальные, экономические, информационные);

· функционирование в условиях случайных воздействий;

· длительность формирования и непрерывность развития;

· высокая капиталоемкость и вследствие этого большой ущерб от неудачных экономических решений;

· неопределенность исходной информации при планировании развития ВХС, которая возникает ввиду того, что величины, определяющие будущее водопотребления (информация о развитии производства, изменениях демографической ситуации, технико-экономических показателях), обычно задаются со значительной неопределенностью вследствие своего прогнозного характера;

· противоречивость требований к режиму источника водопотребителей, являющихся участниками ВХК;

· возможность многократного использования ресурса;

· возможность замены водного ресурса другим для отдельных участников ВХК;

· возможность значительного антропогенного воздействия на водные ресурсы.

Перечисленные свойства ВХС (многочисленность и неоднородность элементов, связей между ними, функций, наличие неопределенностей и т.д.) позволяют отнести их к большим кибернетическим системам, что обусловливает особенности управления ими.

Управление ВХС можно расчленить на ряд задач, которые условно объединим в две группы: формирование структуры вновь создающейся или развивающейся ВХС и управление режимами работы функционирующей ВХС.

При решении задач первой группы осуществляют долгосрочное планирование использования водных ресурсов. При этом учитывают, что ВХС - составная часть ВХК, который, в свою очередь, есть подсистема народнохозяйственного комплекса соответствующей территории.

В первой группе задач обосновывают и определяют:

· размещение по территории, состав и мощность водоемких производств;

· размещение водохранилищ и их параметры;

· размещение, параметры и состав водохозяйственных объектов (водозаборных устройств, каналов и т.п.);

· мероприятия по охране природы, поддерживающие высокое качество воды в бассейне при проведении водохозяйственных операций.

На каждом уровне иерархии ВХС решает свой комплекс задач по формированию ее структуры. Имеется ряд задач, которые являются общими для нескольких уровней, но степень детализации в них различна. Например, размещение водоемких производств можно обосновывать на уровне страны, региона и бассейна, а определять состав, 19 параметры и место водохозяйственных объектов - на уровне бассейна и водохозяйственных участков и т.п. На всех уровнях устанавливают состав природоохранных мероприятий при проведении водохозяйственных работ.

Вторая группа задач может быть разделена на две подгруппы: выработка плана работы функционирующей или планируемой ВХС на некоторый период и реализация этого плана. В результате решения задач первой подгруппы определяют планируемые объемы попусков воды из верхних бьефов водохранилищ в каждый момент времени, уровни воды в водохранилищах и каналах, режимы работы водохозяйственных объектов.

В соответствии с особенностями планирования использования водных ресурсов расчеты ведут по нескольким вариантам исходных данных (гидравлических, режимов потребления воды сельскохозяйственными, рыбохозяйственными и другими потребителями, требования которых зависят от метеорологических условий, носящих стохастический характер).

При эксплуатации необходимо выбрать вариант плана, наиболее подходящий к конкретной водохозяйственной обстановке, и откорректировать его в соответствии со складывающимися метеорологическими условиями. Реализуют скорректированный план, регулируя потоки воды в водотоках.

Территориальное перераспределение стока

Для решения водохозяйственных задач необходимо сопоставление имеющихся водных ресурсов с запросами потребителей. Водохозяйственный баланс используется при составлении научно обоснованных планов распределения водных ресурсов, позволяет всесторонне анализировать сложившиеся и ожидаемые режимы расходования водных ресурсов. Для этой цели устанавливают водный баланс в пределах рассматриваемого бассейна, который охватывает соотношение между атмосферными осадками, поверхностными и подземными стоками, испарением и транспирацией влаги растительностью.

Местное регулирование стока может оказаться недостаточным для увязки ВХБ, особенно в маловодные годы. В этом случае дополнительные водные ресурсы получают, перераспределяя сток.

В соответствии с характером и масштабами решаемых задач, водохозяйственные системы территориального перераспределения речного стока можно разделить на три основных вида:

· подача воды от источника в районы непосредственного потребления;

· внутрибассейновые переброски речного стока;

· межбассейновое перераспределение водных ресурсов; оно обеспечивает подачу воды из бассейна донора, для которого характерно изобилие водных ресурсов, в бассейн водоприемник. Различают два вида межбассейнового перераспределения водных ресурсов: внутризональное и межзональное.

Наиболее распространенный способ перераспределения стока - подача воды по открытым каналам.

3 РАСПОЛАГАЕМЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ ВОДЫ

УЧАСТНИКАМИ ВХК

3.1 Определение располагаемых водных ресурсов

Объемы потенциальных водных ресурсов водотока определяют по заданному гидрографу расчетного маловодного года по периодам по формуле (3.1):

W = Q_i × k × t, м3 (3.1)

где Q_i- расход воды за рассматриваемый период (за месяц), /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 3.1.

Таблица 3.1 – Определение располагаемых водных ресурсов

Параметры	Месяцы
Параметры	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Расход воды Q,м³/с	330	440	470	520	600	430	425	420	410	420	510	600
Продолжи-тельность t×10⁶, с	2,68	2,42	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68
Объем воды W×10⁶, м³	840,18	1011,56	1196,62	1279,46	1527,60	1058,02	1082,05	1069,32	1008,81	1069,32	1254,86	1527,60

Объем располагаемых водных ресурсов за год:

W = ∑W_i = 13925,4 × 10⁶ м³

3.2 Определение потребности в воде предполагаемых участников ВХК

3.2.1. Потребность в воде на коммунально-бытовые нужды населения

Жилищно-коммунальное хозяйство - это отрасль, призванная обеспечивать жизнедеятельность населения. Современное жилищно-коммунальное хозяйство включает в себя жилой фонд, инженерные системы городов и населенных пунктов, объекты внешнего благоустройства, инженерной защиты территорий, банно-прачечного хозяйства, городской электротранспорт.

Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные - 32%. Основной объем (84-86%) потребляемой воды используется для хозяйственно-питьевых нужд населения.

Около 90% забираемых для нужд водоснабжения поверхностных и не менее 30% подземных вод проходят водоподготовку. Однако из-за повышенного загрязнения водных источников и возрастающих нагрузок новых загрязнителей (тяжелых металлов, пестицидов) традиционно применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев оказываются недостаточно эффективными. К тому же из-за изношенности

водопроводных труб качество подготовленной воды при доставке потребителям снижается.

Одной из серьезных проблем отрасли является крайне неудовлетворительное техническое состояние действующих систем водоснабжения и канализации. По причине их износа и недостаточной заменяемости (не более 30%) ежегодно происходят аварии.

В систему коммунальной канализации сбрасывают свои сточные воды, часто не прошедшие локальной очистки, около 70% промышленных предприятий. В составе этих сточных вод содержатся, в частности, соли тяжелых металлов и ядовитые вещества, что не позволяет использовать образующийся при очистке осадок в сельском хозяйстве и создает проблемы с его утилизацией. Кроме того, современная обработка осадков является одним из наиболее технологически сложных, трудоемких и энергоемких процессов. Из ежегодно образующегося количества осадков (около 80 млн. м3) утилизируется не более 3%, остальная часть складируется на иловых площадках.

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

за год =365×( × + × ), (3.3)

=365×(0,32 ×532000 +0,18 × 9100) = 63 × 10⁶ м³

где, - нормы хозяйственно-питьевого водопотребления на одного жителя городского и сельского населения соответственно (л/сут.чел), зависят от степени благоустроенности района жилой застройки (приложение 1), - численность городского и сельского населения, тыс. чел. ( по заданию);

За месяц определяется по формуле 3.4:

= , (3.4)

= = 5,23 ×

3.2.2. Потребность в воде для нужд орошения

Орошение представляет собой комплекс инженерных, организационно-хозяйственных и агротехнических мероприятий по подаче воды на сельскохозяйственные угодья (поле, луг, сад) и ее распределению для улучшения роста и развития выращиваемых сельскохозяйственных культур и повышения их урожайности. В основе оросительной мелиорации лежат гидротехнические приемы нормирования подачи воды и превращения ее в почвенную влагу.

Важнейшим средством оптимального распределения и эффективного использования водных ресурсов при орошении, предупреждающим развитие негативных процессов, является научно обоснованное нормирование водопользования. В России для всех природно-климатических зон разработан обширный перечень норм, нормативных документов и методик, строго регламентирующих водопользование в орошаемом земледелии. Среди них - биологически оптимальные нормы водопотребления для орошения на максимально возможную урожайность сельскохозяйственных культур; текущие нормативные потребности в воде для орошения, ориентированные на достигнутый уровень урожайности; укрупненные нормативные показатели и коэффициенты суммарного стока с орошаемых земель с учетом качества воды; унифицированная методика расчета норм водопотребления;

методика технико-экономического обоснования норм в условиях дефицита водных ресурсов; методика анализа и контроля водопользования в орошаемом земледелии. Ежегодно проводится анализ эффективности использования оросительной воды.

Потребность в воде для орошения определяется по фор-

муле (3.5):

= × t, (3.5)

где - ордината графика гидромодуля, л\c × га рассматриваемого i-периода (месяца);

F - площадь орошения, тыс. га;

h - КПД оросительной системы;

t - продолжительность периода, с

Таблица 3.2 - Объемы воды для целей орошения

Параметры	Месяцы
Параметры	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X
Гидромодуль q_o_р._i, л/с×га	2,2	3,0	1,8	1,1	2,6	1,8	1,0
Орошаемая площадь F, га	1300
Объем воды W_o_р._i _×10⁶,м³	8,2	11,6	6,7	4,3	10,1	6,7	3,9

Объемы воды для орошения за год определяются по формуле (3.6):

=∑ = 51,5×10⁶м³ (3.6)

3.2.3. Потребность в воде для нужд промышленности

В системе водного хозяйства страны промышленность выступает как один из крупнейших потребителей воды, предъявляющий различные требования к ее количеству и качеству. В настоящее время вода как фактор размещения промышленного производства приобретает всевозрастающее влияние, так как она является одним из элементов производственного процесса, несущим разнообразные функции, а также в ряде случаев таким же сырьем, как уголь, железо и другие полезные ископаемые.

Для промышленного водопотребления характерны большие объемы водопотребления и водоотведения; незначительный процент безвозвратного водопотребления; большая зависимость расхода воды, забираемого из источника, от технологии производства и системы водоснабжения; разнообразие функций использования воды; равномерность потребления воды в течение года; большой удельный вес в загрязнении источников воды.

Большое значение имеет вид выпускаемой продукции. В зависимости от него удельное водопотребление (на единицу продукции) может изменяться от нескольких единиц до нескольких тысяч кубических метров.

Удельное водопотребление зависит также от технологии, применяемой для получения промышленной продукции.

Например, на химических предприятиях, выпускающих одну и ту же продукцию, в зависимости от технологии производства удельные расходы воды различаются в 5...10 раз.

В курсовом проекте 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 =∑ × = × + × , (4.7)

=20×20000+450×18000=8,5× м³

где - норма водопотребления на единицу продукции, /m×год

- объем годовой продукции, тыс. т.;

за месяц = ,

= = 0,7 × ,

3.2.4. Определение санитарных попусков

Под попусками воды понимается искусственный эпизодический или периодический сброс воды из водохранилища, кратковременно увеличивающий расход воды в русле. Попуски производят для нужд энергетики, повышения расходов, уровней и глубин воды на ниже лежащих участках реки по запросам судоходства, орошения, рыболовства, водопользования и др. водопользователей. Отличают санитарные попуски для очищения русла реки и улучшения качества воды в ней.

Неожиданный и несвоевременный для отдельных отраслей народного хозяйства попуск может принести серьезный экономический ущерб, например, спровоцировать икрометание у рыбы (с последующим иссушением икры после перекрытия створов плотины.

В Типовых правилах эксплуатации водохранилищ предусматриваются режимы и назначение попусков, графики диспетчерского регулирования попусков, величины или пределы колебания величин забора воды, размеры судоходных и иных попусков воды среднесуточных и базовых, допустимый диапазон суточного и недельного регулирования и т.д. Правила включают:

· пропуск высоких вод (создание паводковой комиссии), наблюдение за уровнями

· воды, пропуск паводка;

·гарантированную отдачу воды в маловодье (корректировка отдачи, ограничение

· или прекращение подачи, экономические расчеты);

· наполнение и сработку водохранилища (экологические требования).

Правилами предусматриваются специализированные по-

пуски:

· рыбохозяйственные - на период нерестилищ в поймах и дельтах рек;

· сельскохозяйственные - в весенне-летний период в ирригационные системы;

· энергетические - в связи с маневрированием мощности ГЭС в суточном

· и недельном разрезе;

· воднотранспортные - для обеспечения навигационного уровня;

· ливневые - при выпадении сильного интенсивного дождя;

· чрезвычайные - при штормовом ветре, буре и т.п.;

· зимние - в период замерзания, ледостава, уменьшение попусков.

Расчет санитарных попусков в курсовом проекте выполняется следующим образом.

Объем санитарных попусков составит:

за год = × Т, (3.9)

=55 × 31,5 × 10⁶ = 1732,5 × ,

где – расход санитарных попусков по заданию, /с

Т- число секунд в году;

Или за месяц = ,

= =144,5 × , (3.10)

3.2.5. Потребность в воде рыбного хозяйства

Российская Федерация располагает огромным рыбохозяйственным водным фондом, включающим прибрежные (территориальные) и внутренние, реки, водохранилища и озера.

В рыбной промышленности функционирует около 2000 предприятий и организаций всех форм собственности - акционерные общества, малые предприятия с иностранными инвестициями, предприятия государственной и колхозно-кооперативной системы. Ими производится свыше 2,5 млн. т

товарной пищевой рыбопродукции, включая рыбные консервы. В отрасли практически завершена приватизация государственных производственных предприятий, продолжается формирование рыночной структуры - банков, бирж, страховых компаний и т.д. Активно идет процесс создания предпри-

ятий малых форм, различных видов ассоциаций и других объединений.

Критерием подхода к организации пространственной зоны рыболовства в прибрежных морях является современный международно-правовой режим вод и дна Мирового океана.

В целях рыболовства рассматриваются три качественно различные зоны: национальная зона рыболовства, включающая внутренние и территориальные водные пространства; экономическая зона коммерческого рыбоводства (ширина 188 миль); интернациональная зона рыболовства за пределами современной экономической зоны (свободное море). Для зоны установлены четкие границы, лимитирующие правовую пространственную организацию промышленного рыболовства.

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 (3.11):

за месяц = Q_рх × t, м³(3.11)

где Q_рх - расход воды по графику водоподачи, м³ /с;

t - количество секунд в месяце. Объем воды, потребляемый рыбоводным хозяйством, определяется по формуле (3.12):

= , м³(3.12)

Таблица 4.3 - Определение объемов воды для рыбоводного хозяйства

Параметры	Месяцы
Параметры	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Расход воды Q_рх,м³/с	10	17	26	26	30	23	15	15	7	10	6	10
Продолжи-тельность t×10⁶, с	2,68	2,42	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68
Объем воды W_рх×10⁶, м³	26,8	41,1	69,7	67,3	80,4	59,6	40,2	40,2	18,1	26,8	15,5	26,8

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗВРАТНЫХ И РАЗБАВЛЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД

Возвратные воды являются существенным дополнительным резервом для использования. Однако, ввиду их повышенной минерализации, эти воды являются в то же время и главным источником загрязнения водных объектов и окружающей среды. Около 95% от общего объема возвратных водсоставляют коллекторно-дренажные воды, отводимые с орошаемых земель, оставшаяся доля приходится на сточные воды от промышленных и коммунальных предприятий.

Разбавление сточных вод - это процесс уменьшения концентрации примесей в водоемах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются. Важно учитывать также объемы воды, которые нужны для разбавления очищенных стоков. В целом по промышленности кратность разбавления может составлять 8... 10 с

отклонениями по разным экономическим районам в зависимости от состава отраслей. Разбавлять сточные воды можно в водохранилище либо в нижнем бьефе гидроузлов, для чего необходимы попуски воды из водохранилища.

4.1. Определение объемов возвратных вод

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

W_в=k_в × W_потр, м³(4.1)

k_в – норма возврата для каждой отрасли

W_потр – объем водопотребления отраслью за рассматриваемый период, м³

Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.1

4.2. Определение объемов разбавления сточных вод

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

W_р.ст.в.= k_р × k_в × W_потр, м³(4.2)

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

К_в - норма возврата ;

W_потр. - объемы водопотребления, м³

Результаты расчетов представляют в таблице 4.1

Таблица 4.1 - Определение объемов возвратных и разбавления сточных вод

Отрасль

Объемы воды, W_ви W_р.ст., м³

За год

III

VII

VIII

XII

1. Возвратные воды

К.Б.Х.

2,5 × 10⁶

30 × 10⁶

Промышле-нность

0,6 × 10⁶

7,2 × 10⁶

Рыбное хозяй-ство

16,08

10⁶

24,66

10⁶

41,82

10⁶

40,38

10⁶

48,24

10⁶

35,76

10⁶

24,12

10⁶

24,12

10⁶

10,86 10⁶

16,08

10⁶

9,3

10⁶

16,08

10⁶

307,5 × 10⁶

2. Разбавление сточных вод

Орошение

13,12

10⁶

18,56

10⁶

10,72

10⁶

6,88

10⁶

16,16

10⁶

10,72

10⁶

6,24 10⁶

82,4 × 10⁶

Отрасль

Объемы воды, W_ви W_р.ст., м³

За год

III

VII

VIII

XII

1. Возвратные воды

К.Б.Х.

1,5 × 10⁶

18 × 10⁶

Пром.

0,6 × 10⁶

7,2 × 10⁶

Рыбное хозяй-ство

13,4

10⁶

20,55

10⁶

34,85

10⁶

33,65

10⁶

40,2

10⁶

29,8

10⁶

20,1

10⁶

20,1

10⁶

9,05 10⁶

13,4

10⁶

7,75

10⁶

13,4

10⁶

307,5 × 10⁶

2. Разбавление сточных вод

Орошение

6,56

10⁶

9,28

10⁶

5,36

10⁶

3,44

10⁶

8,08

10⁶

5,36

10⁶

3,12 10⁶

41,2 × 10⁶

5 СОСТАВЛЕНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГОБАЛАНСА ВХК

Водохозяйственным балансом (ВХБ) называется сопоставление имеющихся водных ресурсов (приходной части) с объемами потребления воды различными водопотребителями (расходной части).

При проектировании водохозяйственных комплексов в качестве расчетного обычно используют маловодный год обеспеченностью Р=95%. Приходная часть ВХБ (располагаемые водные ресурсы) устанавливается по материалам гидрометрических наблюдений. Расходная часть ВХБ определяется возможными объемами водопотребления участниками водохозяйственного комплекса, которые рассчитываются по приведенным ниже формулам.

При составлении ВХБ необходимо учитывать возвратные воды, объемы воды на разбавление очищенных сточных вод и потери на испарение и фильтрацию.

Если сточные воды сбрасываются в нижний бьеф, минуя водохранилище, и не могут быть повторно использованы участниками ВХК, то объемы возвратных вод в балансе равны нулю. Если сброс сточных вод осуществляется в верхний бьеф водохранилища, то ориентировочно норма возврата принимается для орошения - 16%, коммунально-бытового хозяйства -80%, промышленности - 90%, рыбного хозяйства - 60%.

Объемы воды для разбавления сточных вод зависят от вида и концентрации вредных веществ, степени очистки сточных вод и др. В среднем принимают объем разбавления равным 10 м³ чистой воды на 1 м³ сточных вод.

Водохозяйственный баланс используется при составлении научно обоснованных планов распределения водных ресурсов, позволяет всесторонне анализировать сложившиеся и ожидаемые режимы расходования водных ресурсов. Для этой цели устанавливают водный баланс в пределах рассматриваемого бассейна, который охватывает соотношение между атмосферными осадками, поверхностными и подземными стоками,испарением и транспирацией влаги растительностью. Местное регулирование стока может оказаться недостаточным для увязки ВХБ, особенно в маловодные годы. В этом случае дополнительные водные ресурсы получают, перераспределяя сток.

Водохозяйственный баланс ВХК

Результаты выполненных в разделах 3,4 расчетов записываются в таблицу 5.1.

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 5.1– Водохозяйственный баланс заданного региона, млн. м³

Статьи баланса	Месяц												Год
Статьи баланса	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Год
1.Распологаемые ресурсы	840,18	1011,56	1196,62	1279,46	1527,6	1058,02	1082,05	1069,32	1008,81	1069,32	1254,86	1527,6	13925,4
Итого по ст.1	840,18	1011,56	1196,62	1279,46	1527,6	1058,02	1082,05	1069,32	1008,81	1069,32	1254,86	1527,6	13925,4
2. Потребление:
орошение				8,2	11,6	6,7	4,3	10,1	6,7	3,9			51,5
коммунально бытовое водоснабжение	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	5,23	63
промышленность	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	8,4
рыбное хозяйство	26,8	41,1	69,7	67,3	80,4	59,6	40,2	40,2	18,1	26,8	15,5	26,8	512,5
санитарные попуски	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	144,5	1732,5
Итого по ст.2	177,23	191,53	220,13	225,93	242,43	216,73	194,93	200,73	175,23	181,13	165,93	177,23	2367,9
3. Возвратные воды:
коммунально бытовое водоснабжение	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	48

Продолжение таблицы

промышленность	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	14,4
рыбное хозяйство	29,5	45,2	76,7	74,0	88,4	65,6	44,2	44,2	19,9	29,5	17,1	29,5	563,8
Итого по ст.3	34,7	50,4	81,9	79,2	93,6	70,8	49,4	49,4	25,1	34,7	22,3	34,7	626,2
4. Разбавление сточных вод
орошение				19,7	27,8	16,1	10,3	24,2	16,1	9,4			123,6
Итого по ст. 4				19,7	27,8	16,1	10,3	24,2	16,1	9,4			123,6
5. Баланс (ст.1- ст.2+ст.3-ст.4)	804,8	1037,4	1344,4	1389,5	1682,2	1140,4	1089,4	1056,0	913,4	1020,7	1171,1	1492,2	14140

6 ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ВОДНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Полученный в результате ВХБ избыток воды вместе с санитарными попусками целесообразно использовать для выработки электрической энергии на гидроэлектростанции, которая в принятой схеме ВХК может быть построена в комплексном плотинном гидроузле.

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

6.1. Расходы воды разностного гидрографа

Расходы воды разностного гидрографа рассчитывают для определения расходов воды, идущей на наполнение водохранилища и используемой для пропуска через ГЭС. Расчёты выполняются на основании таблицы 5.1 и записываются в таблицу 6.1.

Таблица 6.1 - Определение расходов воды разностного гидрографа

Параметры	Месяцы
Параметры	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
W_р.г., м³ ×10⁶	804,8	1037,4	1344,4	1389,5	1682,2	1140,4	1089,4	1056,0	913,4	1020,7	1171,1	1492,2
Продолжи-тельность t×10⁶, с	2,68	2,42	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68
Q_р.г., м³/с	300,3	428,7	501,8	536,5	627,7	440,3	406,5	394,0	352,7	380,9	452,2	556,8

Объёмы воды, которые могут быть использованы для пропуска через турбины ГЭС за месяц определяются по данным таблицы 3.5:

W_р.г.= W_б, (6.1)

где W_баланс - объём воды из графы «Баланс» таблицы 3.6, ⁄с.

Расходы воды разностного гидрографа рассчитывают:

Q_р.г.= , м³/с (6.2)

где t - количество секунд в месяце.

6.2. Определение параметров водохранилища

В соответствии с заданием определяем 𝛻НПУ и WНПУ по кривой связи уровней и объемов воды в водохранилище. Для вычисления максимального напора должна быть известна наименьшая отметка уровня воды в нижнем бьефе водохранилища (УНБ_min), которая определяется на основании анализа расходов воды, проходящих по реке с учетом изъятия воды на орошение и другие цели. Отметка берется минимальная, т. е. в меженный период, по среднемеженному расходу:

Q_меж= , м³/с (6.3)

Q_меж= 470,5 м³/с

где 𝑄меж - среднемеженный расход, м³ /с;

∑𝑄𝑚𝑖𝑛 - сумма расходов (среднемесячных) меженного периода, м3 /с, (по разностному гидрографу);

n - количество 𝑄𝑚𝑖𝑛.

По кривой связи уровней и расходов воды в нижнем бьефе определяют уровень воды в нижнем бьефе гидроузла

∇УНБ_min при Q_меж. Возможный максимальный напор на ГЭС определяется так:

H_max = ▼НПУ-▼УНБ_min (6.4)

H_max = 25,5 - 22 = 3,5 м

По Н_m_ах назначается глубина сработки водохранилища (h_сраб).

Наиболее оптимальные условия работы ГЭС будут при колебании уровня воды в водохранилище со сработкой его объёма на величину:

H_сраб = (0,15÷0,25) Н_max , допускается и до 0,4 Н_m_ах.

H_сраб= 0,2 × 3,5 = 0,7 м

Далее определяется отметка уровня мертвого объема воды (𝛻УMO) в водохранилище:

▼УМО = ▼НПУ – H_сраб, м (6.5)

▼УМО = 25,5 – 0,7 = 24,8 м

Величина мертвого объема определяется по ∇УMO по кривой связи объемов и уровней воды в водохранилище. Полезный объем водохранилища (W_пол) определяется как разность полного (W_НПУ) и мертвого (W_УМО) объёмов.

Полезная емкость водохранилища:

W_пол = W_НПУ – W_УМО, м³; (6.6)

W_пол =1170–1165= 5 м³

6.3. Определение притока воды в водохранилище и построение интегральной кривой. Расчёт зарегулированного расхода воды.

Объёмы притока воды в водохранилище выписываются из таблицы 6.1 гр.1. По данным строки 2 таблицы 6.2 строится интегральная кривая притока воды в водохранилище, по которой графически определяется зарегулированный объем воды водохранилища годичного (или сезонного) регулирования W_зар.

Таблица 6.2 - Приток воды в водохранилище

Параметры	Месяцы
Параметры	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Объем притока воды за период W_р.г., м³ ×10⁶	804,8	1037,4	1344,4	1389,5	1682,2	1140,4	1089,4	1056,0	913,4	1020,7	1171,1	1492,2
Продолжи-тельность t×10⁶, с	2,68	2,42	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68
Объем притока с нарастающим итогом, ∑W_Р.Г., м³ ×10⁶	804,8	1842,2	3187,0	4576,5	6258,7	7399,1	8488,5	9544,5	10457,9	11478,6	12649,7	14141,9

Затем вычисляют зарегулированный расход:

Q_зар= , м³/с (6.7)

Q_зар= 431,7 × м³/с

где Т - число секунд в году;

W_зар - зарегулированный объем по рисунку 4.2, м³

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

Q_гэс= Q_зар+ Q_сан, м³/с

Q_гэс= 431,7 + 55 = 486,7 м³/с

6.4. Режим работы водохранилища

Параметры водохозяйственных объектов, так же как и структуру водохозяйственной системы, выбирают по минимуму народнохозяйственных затрат. Например, при выборе параметров комплексного гидроузла (подпорной отметки, вместимости водохранилища) руководствуются следующими соображениями.

Отметка нормального подпорного уровня (НПУ) определяет основные размеры сооружений, объем строительных работ, площади затоплений, которые возрастают с повышением отметки НПУ. В то же время растет производственный эффект (выработка электроэнергии, площадь орошаемых земель и т. п.). Необходимо рассмотреть не менее трех вариантов НПУ. При этом нижний предел возможного диапазона изменений НПУ определяется минимально допустимыми уровнями оросительных водозаборов при самотечном орошении, необходимой мощностью гидроэлектростанций, судоходными глубинами, необходимой вместимостью водохранилища (для проведения заданного вида регулирования стока). Верхний предел может ограничиваться недопустимостью затопления ценных сельскохозяйственных угодий, крупных населенных пунктов, промышленных и транспортных объектов, топографическими или геологическими условиями створа плотины, подпором расположенного выше гидроузла, резким увеличением объема строительных работ.

Выбор полезного объема водохранилища — также сложная технико-экономическая задача. При заданной отметке НПУ полезный объем водохранилища определяется глубиной сработки h_sr. Увеличение ее в большинстве случаев приводит к росту положительного эффекта из-за более полного использования стока. Однако на гидроэнергетическом гидроузле увеличение сработки влечет за собой рост выработки электроэнергии лишь до определенного предела. Этот рост выработки связан с увеличением объемов воды, пропущенной через турбины. Но при этом уменьшается используемый на ГЭС напор, причем по мере понижения уровня воды в верхнем бьефе одно и то же уменьшение напора на величину h₁=h₂ происходит при все более уменьшающихся объемах воды, пропускаемой через турбины. Из двух противоположно направленных факторов (рост объемов воды и уменьшение напоров) второй с увеличением сработки начинает действовать .

На основании анализа режима работы водохранилища выполняется регулирование стока реки, определяются объемы воды в водохранилище в разные периоды времени, а также пропускаемые расходы, отметки уровней воды в верхнем и нижнем бьефах.

Расчеты режима работы водохранилища начинают при условии, что в водохранилище уровни воды находятся на отметке мертвого объема (WВ = 0). Начало расчета привязывают к наступлению паводкового периода реки. Остаточный объем воды в водохранилище (превышающий WПОЛ) перед началом расчетного месяца должен быть сброшен

Расчет выполняется в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Режим работы водохранилища

Месяцы	Период времени t, с × 10⁶	Приток воды		Потребление воды		Разность притока и потребления		Объем воды, м³		Расход сброса Q_сбр, м³/с
Месяцы	Период времени t, с × 10⁶	Q_рг, м³/с	W_пр, м³	Q_зар, м³/с	W_потр, м³	+	-	W_в	Сброс W_сбр	Расход сброса Q_сбр, м³/с
I	2,68	300,3	804,8	431,7	1157	-	352	1330	-	-
II	2,42	428,7	1037,4		1045	-	8	1674	-	-
III	2,68	501,8	1344,8		1157	188	-	1682	188	70
IV	2,59	536,5	1389,5		1118	271	-	1682	271	105
V	2,68	627,7	1682,2		1157	525	-	1682	525	196
VI	2,59	440,3	1140,4		1118	22	-	1682	22	8,5
VII	2,68	406,5	1089,4		1157	-	68	1614	-	-
VIII	2,68	394,0	1056,0		1157	-	101	1581	-	-
IX	2,59	352,7	913,4		1118	-	205	1477	-	-
X	2,68	380,9	1020,7		1157	-	136	1546	-	-
XI	2,59	452,2	1171,1		1118	53	-	1682	53	20,5
XII	2,68	556,8	1492,2		1157	335	-	1682	335	125

Примечания:

1. В графе 2 – t – количество секунд в месяце, с.;

2. В графе 3 – расход Q_р.г. берется из таблицы 4.1;

3. В графе 4 – W_пр – объем притока воды, Wпр = Qр.г. ∙t, м

4. В графе 5 – Q_зар – зарегулированный расход, м³/с

5. В графе 6 – W_потр = Q_зар∙t, где t – число секунд в месяце;

6. В графы 7 и 8 записываются значения разности объемов

притока и потребления в зависисмости от знака;

7. В графе 9 от W_max , соответствующего максимальному расходу в таблице 3.1, вычитаются отрицательные значения из

графы 8, при положительных значениях в графе 7, в графу 9 пишется Wmax ;

8. В графу 10 заносятся значения соответствующие значениям графы 7;

9. В графе 11 – Q_сбр = W_сбр/t, где W_сбр – объем сброса воды; Q_сбр – расход сброса.

В результате расчетов в таблице получен режим работы водохранилища с пропуском расходов воды через ГЭС.

6.5. Определение напоров воды на ГЭС

На основании расчетов, выполненных в предыдущих разделах, определяются напоры воды на ГЭС, которые формируются в соответствии с проектным режимом работы водохранилища. Расчет целесообразно вести в табличной форме.

Таблица 6.4 - Определение напоров воды на ГЭС

Месяцы	Объем воды в водохранилище W=W_УНВ+W_В	Расход Q=Q_сбр+Q_зар	Отметка уровня воды,м		Напор на ГЭС,м
Месяцы	Объем воды в водохранилище W=W_УНВ+W_В	Расход Q=Q_сбр+Q_зар	УВБ	УНБ	Напор на ГЭС,м
1	2	3	4	5	6
I	1980	431,7	32	24	8
II	2324	431,7	35	24	8
III	2332	501,7	36	24,5	11,5
IV	2332	536,7	36	25	11
V	2332	627,7	36	26	10
VI	2332	440,2	36	24,2	11,8
VII	2264	431,7	35	24	11
VIII	2231	431,7	34	24	10
IX	2127	431,7	33	24	9
X	2196	431,7	33,5	24	9,5
XI	2332	452,2	36	24,3	11,7
XII	2332	556,7	36	25,5	10,5

Примечания:

1. В графе 2 – W = W_УМО + W_B, где W_B – из табл. 7.3, графа 9.

2. В графе 3 – Q = Q_c6p+ Q_зар, где Q_c6p и Q_зap - из табл.6.3,

графы 5 и 11.

3. В графе 4 – ∇УВБ определена по кривой связи H=ƒ(W).

4. В графе 5 – ∇УНБ определена по кривой связи H=ƒ(Q).

5. В графе 6 – H=∇УВБ-∇УНБ, м.

На основании данных таблицы по графам 4 и 5 строится график напоров воды на ГЭС .

6.6. Определение среднемесячных мощностей ГЭС

Среднемесячная мощность ГЭС определяется по формуле (6.9):

N^ГЭС_баз = 9,81·Q_гэс· Н · η, кВт (6.9)

где N - среднемесячная мощность Г_ЭС, кВт;

Q_ГЭС - расход воды на ГЭС, м3 /с, (Q_ГЭС= Q_сан+ Q_зар)

Н - напор воды на Г_ЭС, м (см. таблицу 6.4);

η - КПД ГЭС, который принимается равным 0,8 - 0,85.

Расчеты сводятся в таблицу 6.5. По результатам таблицы проводится анализ работы ГЭС.

Таблица 6.5 - Определение среднемесячных мощностей ГЭС

Параметры	Месяцы
Параметры	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Напор воды на ГЭС, м	8	8	11,5	11	10	11,8	11	10	9	9,5	11,7	10,5
Расход воды на ГЭС, Q_ГЭС, м³/с	486,7
Мощности N, кВт	30,6	30,6	43,9	42,0	38,2	45,1	42,0	38,2	34,4	36,3	44,7	40,1

6.7. Расчёт обеспеченной мощности и суточной выработки электроэнергии

Для определения обеспеченной мощности, соответствующей заданию, необходимо построить кривую обеспеченности.

С этой целью значения мощности из таблицы.6.5 гр. 3 выписываются в убывающем порядке. По этому ряду строится кривая обеспеченности среднемесячных мощностей ГЭС , причём по оси ординат откладываются величины мощности N, кВт, а по оси абсцисс - время года Т, час. В каждом месяце (24∙n) часов, (п- количество суток в месяце).

Затем на графике по оси абсцисс откладывается количество часов, соответствующих по времени процентной обеспеченности, которое определяется по пропорции:

Т – 100 %,

Х – р %,

X = 5956,8

Откуда X= 𝑇∙𝑝 /100 , где p - процентная обеспеченность по заданию.

Отложив по оси T величину X, по кривой определяется обеспеченная мощность N_o6.

Обеспеченная суточная выработка электроэнергии будет равна:

Э_o6=24∙N_oб, кВт×ч

Э_об = (24 × 380 )/100 = 9120 кВт×час

6.8. Расчёт и построение анализирующей кривой. Определение базисной и пиковой обеспеченной мощностей ГЭС

Проектируемая ГЭС, имеющая возможность регулирования стока, будет участвовать в покрытии суточного графика нагрузки с мощностью:

N_раб=N^об_пик+N^ГЭС_баз кВт,

где N_раб– рабочая гарантированная мощность;

N^об_пик– пиковая обеспеченная мощность, обеспечивается за счет объемов воды, полученных энергетикой по ВХБ;

N^ГЭС_баз – базисная мощность, обеспечивается расходом санитарных попусков.

N^ГЭС_баз = 9,81·Q_сан·Н_гср·η, к Вт

𝐻_г.ср. = ∑𝐻𝑖 ∙𝑡𝑖 /∑𝑡𝑖 ,

где 𝐻_г.ср. - средневзвешенный напор;

𝐻_𝑖 - напор по таблице 6.5, первая строка;

t_i - принимают за единицу времени один месяц

Основную часть энергии, вырабатываемую за счет водных ресурсов, полученных энергетикой по ВХБ, целесообразно использовать для покрытия пиков графика нагрузки энергосистемы, обеспечив тем самым более равномерную работу ТЭС, входящих в данную энергосистему

Анализирующая кривая представляет собой зависимость суточной выработки электрической энергии от мощности

Э_об = ƒ(𝑁).

Строят ее следующим образом. График нагрузки энергосистемы (рис. 6.5), начиная с минимальной мощности, разбивают на ряд горизонтальных полос, мощность которых равна разности верхней и нижней границ полосы. Площади этих полос в принятом для графика масштабе обозначают соответствующее им количество энергии:

ΔЭ = ΔN∙ Δt, кВт∙ч;

где ΔЭ - энергия полосы, к Вт∙ ч;

ΔN - мощность полосы, кВт;

Δt - длина полосы по оси T , т.е. количество времени в часах, в течение которого в сутках вырабатывается мощность ΔN.

Результаты расчётов представляем в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - Определение параметров анализирующей кривой

№ полосы	Мощность N·10³кВт	Приращение мощности ΔN·10³кВт	Время выработки Δt, час	Приращение энергии ΔЭ·10³кВт·ч	SЭ·10³ с нарастающим шагом кВт·ч
1	2	3	4	5	6
1	210	210	2	420	420
2	170	210	4	840	1260
3	320	60	6	360	1620
4	380	60	8	480	2100
5	260	120	10	1200	3300
6	240	140	12	1680	4980
7	380	140	14	1960	6940
8	340	40	16	640	7580
9	300	80	18	1440	9020
10	350	30	20	600	9620
11	310	70	22	1540	11160
12	320	60	24	1440	12600

По графе 6 таблицы 6.6 в пределах графика нагрузки строится анализирующая кривая Построение ведут в следующей последовательности:

1. Параллельно оси абсцисс проводится дополнительная ось, на которой в заданном масштабе наносятся рассчитанные количества электрической энергии при соответствующей мощности.

Откладывая конечное значение Э, получают точку А анализирующей кривой. Затем параллельно оси Э откладывается влево величина Эоб, и таким образом получается точка К.

Опуская из точки К вертикальную линию вниз до анализирующей кривой, на ней устанавливают точку С. Линия, параллельная оси абсцисс, проходящая через точку С, на вертикальной оси координат даст величину базисной мощности

N₆_a_з. В базисной части графика выделяется 𝑁_базГЭС, которая обеспечивается расходом санитарных попусков, остальная часть графика покрывается за счет других источников электрической энергии - ГЭС или ТЭЦ.

7 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:

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.

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 синезеленых 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.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Астафьева О.Е. Правовые основы природопользования и охраны окружающей среды. М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 272 с.

2. Арустамов Э.А. Природопользование. Учебник. – М.:Издательский дом «Дашков и Ко», 2001. – 276 с.

3. Бородавченко И. И. и др. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. – М.: Колос, 1983.

4. Водный кодекс Российской Федерации. Текст с изм. И доп. На 2013 год. М.: - Издательство Эксмо, 2013. -64 с.

5. Денисов В.В. и др. Основы инженерной экологии. Ростов н/Д: Феникс, 2013 – 623 с.

6. Зарубаев Н. В.. Комплексное использование водных ресурсов. –Л.: Стройиздат, 1976.

7. Колесников С.И. Экологические основы природопользования. М.: ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2005. – 336 с.

8. Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование: учеб. Пособие для высш.пед. учеб. Заведений/ - 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 192 с.

9. Потапов В. М., Ткаченко Л. Е., Юшманов О. Л.. Использование волной энергии. – М.: Колос, 1972.

10. Семененко А. Н.. Комплексное использование водных ресурсов и охраны природы. Методические указания для студентов очного и заочного отделений специальности 1511 «Гидромелиорация». – Краснодар, 1988.

11. Шабанов В. В.. Комплексное использование водных ресурсов и охрана природы. – М.: Колос, 1994.

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 331; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!