Схема водопользования для различных отраслей народного хозяйства

 

Отрасль

Потребность в воде по месяцам

Обес-печен-ность,%

Номер группы

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Промышленность   Коммунальное хозяйство, животноводство   Орошение   ГЭС   Водный транспорт и лесосплав   Рекреация   Рыбное хозяйство

95-97     97-99     75-80     90-95     85-90   80-85     85-90

1     1     3     1     2   3     2

 

Предлагается деление участников ВХК на три группы (исходя из расчетной обеспеченности):

1-я - участники, требующие практически бесперебойного снабжения водой;

2-я - участники, допускающие отклонения от нормального водопотребления;

3-я - участники, имеющие резервы или стремящиеся к ис­пользованию избытков стока.

 

 

Составление водохозяйственного баланса

Водохозяйственный баланс (ВХБ) является одной из главных частей схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна реки. Он позволяет судить о возможности удовлетворения потребности в воде предполагаемых участников водохозяйственного комплекса. Водохозяйственный баланс - соотношение прихода, расхода и аккумуляции воды для речного бассейна или любого водного объект за какой либо промежуток времени.

Водохозяйственные расчёты и балансы в курсовом проекте выполняются по гидрологическим характеристикам бассейна реки, данным по безвозвратному водопотреблению основных участников ВХК заданного бассейна, а также по величине санитарного расхода, связанного с охраной водных ресурсов.

Водохозяйственные балансы составляются на расчетные уровни с целью оценки имеющихся водных ресурсов, их сопоставления и увязки с развитием народного хозяйства в заданном бассейне.

Таким образом, водохозяйственный баланс включает в себя оценку водных ресурсов (приходная часть), определение потребностей в воде (расходная часть) и их сопоставление (результирующая часть)

В общем виде уравнение водохозяйственного баланса для участка реки имеет вид:

ВХБ = W_пр – W_расх = W_прит+ W_вв – W_потр – W_поп ,                           (1)

 где W_пр - приходная часть ВХБ, которая включает в себя W_прит (объём речного стока на участке) и W_вв (объем поступающих в реку нормативно очищенных сточных вод - возвратные воды); W_расх - расходная часть ВХБ, которая включает в себя W_потр  (объем водопотребления участниками ВХК) и W_поп - комплексный попуск на участке.

Расчет расходной части

 На современном этапе в состав участников ВXК, рассматриваемого речного бассейна входят: городское и сельское коммунально-бытовое хозяйство, промышленность животноводство, орошение, рекреация.

Расходную часть вычисляют по формуле:

W_расх = W_r + W_с + W_ж+ W_пром + W_ор + W_рек + W ^*_поп,            (2)

 

где W_r, W_c, W_ж, W_пром, W_ор, W_рек, W ^*_поп- соответственно годовой объем водопотребления городским и сельским водоснабжением, животноводческими и промышленными предприятиями, оросительными системами, рекреационными учреждениями, а также годовой объем комплексных попусков.

Объемы водопотребления определяется по формулам:

на нужды городского коммунально-бытового водоснабжения

,                                                                            (3)

где N_r- численность городского населения; q_r- удельная нор­ма водопотребления городских жителей (прил. 1); t - число суток в году; η_r - КПД системы городского водоснабжения (прил. 2);

на нужды сельского коммунально-бытового водоснабжения

 ,                                                                                               (4 )

где  - численность сельского населения; q_c - удельная норма водопотребления сельских жителей (см. прил. 1); η_c- КПД системы сельского водоснабжения (см. прил. 2);

 на нужды животноводства

,                                                                                                (5)

где N_i, - количество i-го вида животных на фермах; q_i, - норма удельного водопотребления i-го вида животных (см. прил. 1); η_ж- КПД системы водоснабжения в животноводстве (см. прил. 2);

на нужды промышленных предприятий

 ,                                             (6)

 

где B_i — объем i-го вида продукции, выпускаемой загод, q_i - норма водопотребления на единицу продукции; n - число видов промышленной продукции; N_пром - количество работаю­щих на предприятии; q_пром - норма удельного водопотребления (q_пром ⁼ 100 л/сут. на 1 чел.); η _пром- КПД системы водоснабжения;

на нужды орошения

 ,                                                                                   (7)

где F_opi- площадь орошаемых земель, га; М_i, - оросительная норма для выращиваемой культуры (прил. 3, 4); η_ор - КПД оросительных систем ; n* - число культур;

 на нужды рекреации

,                                                                                       (8)

где N_рек - количество отдыхающих; q_рек - удельное водопотребление на рекреацию (q_рек = 100 л/сут. на 1 чел.); η_рек - КПД систем водоснабжения (см. прил. 2); t₀ - время, затрачиваемое на отдых;

объемы санитарных попусков

,                                                                                          (9)

где Q_сан - минимальный расход реки, м³/с; t_c - число секунд в году, t_c = 31,56 · 10⁶.

Расчет приходной части ВХБ

Приходную часть ВХБ составляют наличные водные ресурсы бассейна реки и возвратные воды участников водохозяйственного комплекса. Гидрологическая характеристика стока представлена гидрографом реки для расчетного маловодного года.

Приходную часть ВХБ рассчитывают по формуле:

W_пр =W_прит +W_вв +W_подз,                                                                               (10)

где W_прит- годовой объем речного стока; W_вв - объем возвратных вод; W_подз - объем используемых подземных вод. Подземные воды учитываются в ВХБ только в том случаем, если они гидравлически не связаны с рекой.

Годовой объем речного стока определяется по формуле:

,                                                                                             (11)

где W_cmi - объем речного стока в i-м месяце с учетом потерь на испарение и фильтрацию:

W_стi = Q_i t_c ,                                                                                                  (12)

где Qi - расход расчетного гидрографа 75-80 %-й обеспеченности в i-м месяце; t_c = 2,63 • 10⁶ сек.

Значения расходов расчетного гидрографа для исследуемой реки принимаются по вычислениям внутригодового распределения стока.

Расчет водохозяйственного баланса по методам управления производится в табличной форме (табл. 4). В графе «Без управления» подсчитывают невязку годового ВХБ по выражению (1).

Методы увязки ВХБ

 

Увязка годового водохозяйственного баланса (ВХБ) производится в том случае, если Б < 0, т.е. необходимо регулировать расходные статьи баланса, чтобы ВХБ получился положительным.

Первый метод - введение оборотного водоснабжения в промышленности. В этом случае объем водопотребления про­мышленными предприятиями снизится и будет равен 0,2W_пром, коэффициент возврата К_в = 0; объем возврата сточных вод W_вв= 0; объем разбавления W_разб = 0. Соответствующие изменения вносятся в табл. 4 в графу «1-й метод управления». Ес­ли ВХБ оказался отрицательным, то переходят ко второму методу управления.

Второй метод – ведение повторного водоснабжения. Коммунально-бытовые и животноводческие стоки использоваться для орошения ЗПО (земледельческие поля орошения). Для ЗПО используют 2-3% от площади сельскохозяйственных угодий, которая определяется по карте. Стоки используют для полива в основном кормовых трав. Нельзя использовать сточные воды для полива овощей, некоторых зерновых и технических культур. Объем воды, необходимый для орошения (W_зпо):

 ,                                                                                         (14)

где F_зпо - площадь орошения сточными водами; М - оросительная норма; η_ор- КПД системы.

Площадь орошения сточными водами определяется по зависимости:

,                                                                                             (15)

где W_ввжкб - возвратные воды в животноводстве и коммунально-бытовом хозяйстве.

Таблица 4

            Расчет и увязка годового ВХБ по методам управления, млн. м³                                                         

Статья баланса

Без управ­ления

1-й метод управления

2-й метод управления

3-й метод управления

4-й метод управления

5-й метод управления

6-й метод управления

ВБ

НБ

ВБ

НБ

ВБ

НБ

ВБ

НБ

ВБ

НБ

ВБ

НБ

ВБ

НБ

Приходная часть 1. Объем речного стока 2. Возвратные воды гор. КБХ сел. КБХ животноводство промышленность Итого (1+2)   Расходная часть 3. Водопотребление гор. КБХ сел. КБХ животноводство промышленность орошение рекреация сан. попуск Итого (3) Разбавление промышленность гор. КБХ сел. КБХ Баланс (1+2-3)

Если возвратные воды коммунального хозяйства будут поступать в верхний бьеф, а животноводческие стоки - на ЗПО, то W_разб = 0. W_вв = 0. В графу «2-й метод управления» необходимо записать соответствующие данные. Если Б < 0, переходят к следующему методу увязки.

Третий метод - борьба с потерями. Наиболее эффективным является повышение КПД оросительных систем, т.к. объемы безвозвратного потребления в орошении наибольшие, а КПД - наименьший. Большое значение в экономии воды в орошении имеет улучшении конструкции и эксплуатации оросительных систем. Совершенствование методов распределения воды позволит снизить оросительные нормы в 2 раза. Совершенствование техники полива, новые способы орошения, комплексные мелиорации – всё это способствует большой экономии воды в орошении. Следовательно, объем воды на ороше­ние для каждой культуры составит:

, млн. м³; ,                                                         (16)

где W_op - объемы воды, идущей на орошение. М – оросительная норма. Объем возвратных вод при орошении:

W_вв = K_ввW_op,                                                                                                    (17)

объем разбавления:

W_разб= К_разб W_вв,                                                                                           (18)

где К_вв – коэффициент возвратных вод в орошении; К_разб - коэффициент разбавления в орошении; W_разб – объем разбавления на орошении.

Соответствующие изменения вносят в графу «3-й метод управления». Если Б < 0, переходят к четвертому методу.

Четвертый метод – введение частичного оборотного водоснабжения в орошении. Оно производится на площади F_орчоб = F_op – F_зпо Принцип действия таких систем заключается в многократном использовании коллекторно-дренажного стока. Годовой объем коллекторно-дренажного стока W_кдр определяется по формуле:

,                                                                                    (19)

где К_в - коэффициент возврата сточных вод в орошении; F_орчоб – площадь для частичного оборотного водоснабжения.

Соответствующие изменения вносят в графу «4-й метод управления». Если Б < 0, переходят к следующему методу увязки.

Пятый метод - ограничение более высокого по рангу водопотребителя. Можно уменьшить на 1/4 оросительную норму на всех орошаемых полях, кроме ЗПО. Соответствующие дан­ные вносят в графу «5-й метод управления». Определяются приходная и расходная части ВХБ. Если Б > 0, увязку можно считать законченной.

Увязке ВХБ способствует также перенос части орошаемых земель из верхнего бьефа в нижний. Это дает возможность уменьшить объем воды, необходимый для разбавления сточ­ных вод орошения, поступающих в верхний бьеф.

Шестой метод - ограничение водопотребления методом ранжирования целей*.

1-й ранг - коммунально-бытовое хозяйство, рекреация, животноводство, охрана природы;

2-й ранг - промышленность и ГЭС;

3-й ранг - орошение;

4-й ранг - попуски на нужды рыбного хозяйства, водного транспорта и ГЭС.

Для оценки эффективности методов управления строят зависимость ∆W =f (номер управления). Из анализа этого графика видно, какой метод управления дает наибольший эффект (рис. 1).

 

 

 

 Рис. 1. Оценка эффективности методов управления ВХБ

 

Составление месячных ВХБ

Пересчет годового ВХБ в месячные осложняется тем, что приток водных ресурсов в течение года и их потребление некоторыми отраслями неравномерны. Особенно это касается орошения, которое осуществляется лишь в период вегетации растений. Необходимо также учитывать неравномерность возврата сточных вод орошения в течение года. Расчёт объемов воды для орошения зависят от площади орошаемых земель и графика гидромодуля.

Объем водопотребления по месяцам на нужды орошения:

W_орi= μ_i W_op                                                                                                                                        (20)

где μ_i - коэффициент, показывающий долю водопотребления на орошение в i-м месяце.

Объем возвратных вод по месяцам определяется по формуле:

W_ввi=K_ввW_i,                                                                                                  (21)

 где К_вв – коэффициент возврата в орошении - 0,15,W_i – объем воды, идущий на орошение в i-м месяце. Расчёт сводится в таблицу 5.                                                   

                                                                                                                Таблица 5

---

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 523; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!