Порядок выполнения расчетов

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

1) использование с изъятием воды из источника;

2) использование без изъятия воды из источника.

Потребности водопользователей первой группы в конечном итоге выражаются в виде необходимого объема забора воды из поверхностных или подземных источников. При этом за каждый расчетный период потребности различных водопользователей суммируются.

Потребности водопользователей второй группы устанавливаются в виде минимально необходимого объема (расхода) воды, оставляемого в русле реки для обеспечения требуемых глубин (водный транспорт), нереста рыбы, рекреационных и других целей. Величина этого объема (расхода) принимается согласно максимальным требованиям одного из водопользователей второй группы (для разных месяцев года «лимитирующими» могут быть различные водопользователи).

К водопользователям первой группы относятся:

· водоснабжение городского населения;

· промышленное водоснабжение;

· сельскохозяйственное водоснабжение;

· орошение;

· увлажнение осушенных земель;

· рыбное прудовое хозяйство.

Потребности в воде городского населения на перспективный период (2050 год) определяются следующим образом:

· при первом сценарии развития экономики – принимаются равными современному водопотреблению по официальным данным государственного водного кадастра или по данным Приложения 4;

· при втором сценарии развития экономики – современные потребности в воде увеличиваются на объем воды, необходимый для обеспечения водой дополнительного количества жителей (вследствие прогнозируемого роста численности населения в 2050 году), т.е. вычисляются по формуле:

W_гор= W_{гор.факт.} + 0,365q_нN_гор.пр.

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

W_{гор.факт.} – фактический объем потребления воды на хозяйственно – питьевые нужды по официальным данным государственного водного кадастра или по данным Приложения 4:

q_н – удельная норма водопотребления в л/сутки на одного городского жителя, принимаемая согласно Приложению 5;

N_гор.пр. – прогнозируемый прирост численности городского населения в пределах водосборной площади речного бассейна (участка) на заданный уровень развития экономики, вычисляемый по данным Приложения 3 в зависимости от заданной площади водосбора F и установившегося в Республике Беларусь примерного соотношения между численностью городского и сельского населения (75% - городское население и 25% - сельское население).

Применительно к первому сценарию развития экономики водопотребление промышлености на 2050 год в рамках курсового проекта определяется сравнительно приближенным способом: или современные потребности в воде (Приложение 4) увеличиваются пропорционально прогнозируемому росту ВВП (если этот вариант указан в задании), или объем водопотребления вычисляется по укрупненным нормам на единицу основной продукции (указанной в задании) и на единицу стоимости остальной выпускаемой продукции в предположении, что в год на одного жителя стоимость этой продукции составляет 1500 евро. Согласно принятым допущениям величина потребностей в воде промышленности для второго случая вычисляется следующим образом:

W_пром = q_пoP + 1500q_nN_гор

где W_{пром –} годовой объем воды (в м³), требуемый для водоснабжения промышленности;

q_пo – удельная норма водопотребления на единицу основной продукции, принимаемая согласно Приложению 3,

Р – указанный в задании объем основной продукции;

q_n – удельная норма водопотребления на единицу остальной продукции (в м³/евро), принимаемая согласно Приложению 5;

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

Применительно ко второму сценарию развития экономики водопотребление промышленности принимается равным современному, т.е. по официальным данным государственного водного кадастра или по данным Приложения 4.

Потребности в воде сельского хозяйства (исключая орошение и увлажнение) определяются аналогично потребностям в воде городского населения, но при втором сценарии развития экономики используется следующая формула:

W_c/х = 0,365q_с/хN_с/х

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

q_с/х – удельная норма водопотребления в литрах в сутки на одного сельского жителя, принимаемая согласно Приложению 5;

N_с/х – численность сельского населения.

Потребности в воде орошения при первом сценарии развития экономики принимаются равными увеличенным пропорционально росу ВВП современным потребностям (Приложение 4), а при втором сценарии - вычисляются по соотношению:

W_ор = q_орF_ор,

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

q_ор – удельная норма водопотребления (в м³ на 1 га орошаемой площади), принимаемая согласно Приложению 5;

F_ор – площадь орошения (в га) на заданный уровень развития экономики, принимаемая согласно Приложению 6.

Требуемый для увлажнения осушенных земель объем воды (учитываемый только при втором сценарии развития экономики) определяется по формуле:

W_увл =q_увлF_увл,

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

q_увл – удельная норма в м³ на 1 га увлажняемой площади осушенных земель, принимаемая согласно Приложению 5;

F_увл – площадь увлажнения (в га) на заданный уровень развития экономики, принимаемая согласно Приложению 6.

Потребности в воде рыбного прудового хозяйства зависят не только от планируемого производства рыбной продукции, но и от специфических условий рыбохозяйственных комплексов. Поэтому в рамках курсового проекта эти потребности определяются приближенно на основе сложившегося в том или ином речном бассейне (Приложение 4) соотношения между забором воды на нужды промышленности и забором воды для наполнения рыбоводных прудов, т.е.

W_р/х = к_пр W_пром,

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

к_пр - отношение данных граф 7 и 4 Приложения 4 по рассматриваемому бассейну;

W_пром –расчетные потребности в воде на промышленные нужды.

После определения потребностей в воде принимается вариант их покрытия за счет поверхностных и/или подземных источников. Применительно к условиям Республики Беларусь наиболее предпочтительным является вариант обеспечения городского населения и сельского хозяйства водой из подземных источников, а остальных водопотребителей – из поверхностных источников. Для этого варианта объемы забора воды из природных водных объектов определяются следующим образом:

W_{заб. пов} =1,05 (W_пром + W_ор + W_увл +W_р/х)

W_{заб. подз} = 1,05 (W_гор+W_с/х),

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

1,05 – коэффициент, учитывающий потери воды при её транспортировке от источника до мест потребления.

К водопользователям второй группы относятся:

· гидроэнергетика;

· водный транспорт;

· лесосплав;

· рыбное хозяйство (обеспечение условий нереста, привлекающей для рыб скорости течения воды и т.д.);

· санитарное благоустройство и прием очищенных сточных вод;

· рекреационное использование (отдых, спорт, туризм) и сохранение водного объекта как элемента ландшафта природы;

· необходимые попуски воды для водообеспечения нижерасположенных водопользователей других государств (согласно двусторонним и многосторонним соглашениям).

Поскольку применительно к условиям Республики Беларусь требования первых трех водопользователей, как правило, менее жесткие по сравнению с остальными, в рамках курсового проекта величина необходимого транзитного комплексного попуска (W_.тр.) определяется, исходя из следующего:

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

W_тр = 0,75W_мин,

где W_мин – минимальный месячный речной сток в замыкающем створе, который принимается по данным Приложения 1.

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

W_тр = 0,8W₉₅^год,

где: W₉₅ – речной сток маловодного года 95%- ой обеспеченности, принимаемый по данным Приложения 1.

2. СОСТАВЛЕНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БАЛАНСОВ

И ОБОСНОВАНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

2.1 Рекомендуемая последовательность выполнения раздела.

Предварительный выбор состава мероприятий по регулированию и переброске речного стока. Определение приходной части водохозяйственного баланса. Определение расходной части баланса. Сопоставление приходной и расходной части баланса и анализ результатов. Уточнение первоначально выбранных мероприятий по обеспечению водоподачи с планированием (при необходимости) дополнительных водохозяйственных мероприятий или мероприятий по сокращению потребностей в воде.

2.2. Предварительный выбор состава мероприятий по регулированию и

переброске речного стока.

Для начала расчетов по составлению водохозяйственных балансов необходимо предварительно наметить основные параметры стокорегулирующих водохранилищ и систем переброски стока из других бассейнов или участков. По результатам составления балансов состав предварительно выбранных мероприятий корректируется и расчет повторяется.

На первом этапе расчета рекомендуется принять полезный объем водохранилищ и прудов равным его фактическому объему на уровень 2015 года (Приложение 7). При выполнении расчетов не по указанному в Приложении 7 бассейну реки, а по её участку или притоку, полезный объем допускается вычислять по данным Приложения 7 с использованием соотношений площадей водосбора участка реки или её притока и всего речного бассейна. Это положение не распространяется на участки, в пределах которых расположены крупные водохранилища (Вилейское, Заславское).

Объем подачи воды в другие бассейны рекомендуется предварительно принять равным нулю, за исключением бассейна Вилии, откуда осуществляется переброска стока в бассейн Свислочи по Вилейско-Минской водной системе. Годовой объем перебрасываемой вилейской воды можно принять равным 180 млн. м³ (с его равномерным распределением по месяцам года).

2.3. Методика составления водохозяйственных балансов.

При выполнении курсового проекта водохозяйственные балансы составляются для следующих расчетных периодов:

· среднего по водности года;

· маловодного года 95%-ой обеспеченности;

· маловодного месяца года 95%-ой обеспеченности.

Уравнение водохозяйственного баланса (в единицах объема воды за расчетный период времени) представляется в виде:

W ₀ = W _в.с + W _е ± W _вх– D W _вх + W _пд – W _заб – W _п.у. + W _сбр. – W _пер – W _тр

где W ₀ –водохозяйственный баланс: избыток (+) или дефицит (-) водных ресурсов на участке или в бассейне;

W _в.с – поступление воды на верхний створ участка по речной сети;

W _е – речной сток, формирующийся на участке в естественных условиях;

W _вх – сработка (+) или наполнение (–) водохранилищ и прудов на участке;

D W _вх – потери воды, связанные с водохранилищами (дополнительное испарение, фильтрация в берега и ложе, для новых объектов – заполнение мертвого объема);

W _пд – подача воды на участок из других бассейнов или участков (по каналам и трубопроводам);

W _заб – отбор воды из реки;

W _п.у. – вызванное отбором подземных вод уменьшение речного стока;

W _сбр – поступление в речную сеть сточных, возвратных, шахтных и других вод;

W _пер – переброска стока в другие бассейны (участки);

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

Балансы составляются по форме Приложения 8. Отдельно, в произвольной форме, составляется упрощенный баланс по подземным водам (сопоставляются эксплуатационные ресурсы подземных вод с планируемыми объемами забора воды из подземных источников).

Применительно к использованной в Приложении 8 нумерации строк приходной части водохозяйстввенного баланса отдельные его составляющие вычисляются следующим образом.

Строка 1.1 (величина W_в.с. в вышеприведенном уравнении) заполняется по данным Приложения 1 для верхнего створа участка. Для бассейнов и участков рек, начинающихся в пределах Республики Беларусь, величина W_в.с. равна нулю. При заполнении графы 3 используется значение минимального месячного стока летней межени (т.е. данные графы 8 Приложения 1).

В строке 1.2 величина W_е вычисляется как разность между водными ресурсами в нижнем и верхнем створах. Водные ресурсы в нижнем створе участка (в устьевом створе при составлении баланса для речного бассейна в целом) принимаются по данным Приложения 1.

Строка 1.3 заполняется только при планировании мероприятий по переброске речного стока. В остальных случаях во всех трех графах этой строки проставляются нули. Внутригодовой режим поступления воды из других бассейнов принимается равномерным, т.е. данные по графе 3 вычисляются как 1/12 от данных графы 1.

Объём сброса сточных вод W_сбр по строке 1.4 для среднего по водности года (графа 1) вычисляется по формуле:

W_сбр=K_в.г W _гор+K _в.п W_пром+K_в.с/хW_с/х+K_в.ор W_ор+K_в.увл W_увл +K_в.р/х W_р/х,

где W_гор, W_пром, W_с/х, W_ор, W_увл и W_р/х – определенные в разделе 1 потребности в воде различных водопользователей;

K_в.г, K_в.п, K_в.с/х, K_в.ор, K_в.увл. и K_в.р/х – коэффициенты водоотведения соответствующих водопользователей (водоснабжение населения,промышленности и т.д.), принимаемые согласно Приложению 5.

Для маловодного года расчетной обеспеченности (графа 2 строки 1.4) значение W_сбр уменьшается пропорционально допустимому снижению потребностей в воде на нужды орошения и увлажнения в размере 20%. Таким образом, в вышеприведенном уравнении величины K_в.ор W_ор и K_в.увл W_ор учитываются с коэффициентом 0,8.

В маловодный месяц года расчетной обеспеченности объем сброса сточных вод (графа 3 строки 1.4) вычисляется с учётом следующих коэффициентов внутригодового распределения водоотведения:

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

1/3 - для орошения и увлажнения осушенных земель;

0 – для рыбного прудового хозяйства.

По строке 1.5 величина сработки запроектированных водохранилищ (W_вх) принимается равной 1/3 от полезного объёма водохранилищ в год 95%-ой обеспеченности (графа 2) и 1/6 от полезного объёма водохранилищ в маловодный месяц года расчётной обеспеченности (графа 3). Для среднего по водности года разность между сработкой и наполнением водохранилищ принимается равной нулю (графа 1). Полезный объём водохранилищ, как указывалось выше, первоначально рекомендуется принимать по данным Приложения 7.

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

Строка 2.1 (величина W_заб в вышеприведенном уравнении водохозяйственного баланса) заполняется по определенным в разделе 1 данным о величине забора воды из поверхностных источников. Для среднего по водности года (графа 1) в расчёт принимается значение W_заб без изменений, для маловодного года (графа 2) оно уменьшается на величину допустимого снижения забора воды на орошение и увлажнение (на 20%). В маловодный месяц года расчетной обеспеченности (графа 3) объем забора воды из поверхностных источников вычисляется с учетом следующих коэффициентов внутригодового распределения водопотребления:

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

1/3 – для орошения и увлажнения осушенных земель;

0 – для рыбного прудового хозяйства.

Величина уменьшения речного стока вследствие забора воды из подземных источников (строка 2. 2.) вычисляется как W_п.у = W_{заб.подз.}, где W_{заб.подз.} – определенный в разделе 1 объём забора подземных вод, - коэффициент, учитывающий взаимосвязь подземных вод с речными, величина которого в рамках курсового проекта принимается равной его среднему для рек Беларуси значению: = 0,5. Вычисленное таким образом значение W_п.у указывается в графах 1 и 2 строки 2.2., а в графе 3 этой строки - 1/12W_п.у.

Поскольку заданием на выполнение курсового проекта составление водохозяйственного баланса для весеннего периода (в течение которого производится заполнение водохранилищ) не предусматривается, а в в средний по водности и маловодный год разность между сработкой и наполнением водохранилищ равна нулю, то по всем графам строки 2.4 проставляются нули.

Потери воды на дополнительное испарение с поверхности водохранилищ и прудов (строка 2.5) определяется как разность между испарением с водной поверхности и испарением с поверхности суши [4]. Расчёт производится по формуле:

DW_вх = (E_р – E_с) F_вх 10^-3,

где E_р – годовой слой испарения с водной поверхности водохранилищ;

E_с – годовой слой испарения с поверхности суши. Для территории Республики Беларусь разность (Е_р – Е_с) может быть принята равной 200 мм;

F_вх – общая площадь водохранилищ и прудов (в км²), определяемая

по данным Приложения 7;

10^-3 – коэффициент приведения различных размерностей (E в мм и

F в км²) к одной с определением величины DW_вх в млн.м³.

Для упрощения расчётов курсового проекта принимается, что увеличение интенсивности испарения с водной поверхности в маловодный год (за счёт увеличения температуры) компенсируется снижением испарения вследствие меньшей площади зеркала водохранилищ (из-за большей их сработки). При этом допущении вычисленная по вышеприведенной формуле величина DW_вх записывается как в графе 1, так и в графе 2 строки 2.4. В графе 3 этой строки указывается величина, равная 1/6 DW_вх.

В графах 1 и 2 строки 2.6 приводятся вычисленные в разделе 1 значения необходимого транзитного попуска (W_тр.) за год в целом, а в графе 3 – за месяц летнего периода. Как отмечалось выше, для расчёта величины W_тр используются данные Приложения 1 или (что то же самое) сумммы величин в строках 1.1 и 1.2 приходной части водохозяйственного баланса: по графе 2 – для годового и по графе 3 – для месячного интервала времени.

Строка «Итого» расходной части водохозяйственного баланса является результирующей и вычисляется суммированием данных предыдущих строк по каждой графе баланса.

Строка «Баланс» определяется вычитанием итоговых данных расходной части баланса из итоговых данных его приходной части. Положительные значения записываются в строке 3.1, а отрицательные – в строке 3.2.

Расчетное поступление воды на нижерасположенный участок (при составлении баланса по участку реки), в реку более высокого порядка (при составлении баланса по притоку) или за пределы республики (при составлении баланса по трансграничной реке) вычисляются в результате суммирования данных по строкам 3.1 (или 3.2 со знаком минус) и 2.6.

2.3. Анализ результатов составления балансов.

В случае положительного водохозяйственного баланса для всех расчетных периодов (всех граф Приложения 8) предварительно выбранный состав водохозяйственных мероприятий можно считать обоснованным и дополнительных водохозяйственных мероприятий не планировать.

Если дефицит воды установлен только в лимитирующий месяц маловодного года (отрицательный баланс по графе 3) предусматривается создание дополнительных водохранилищ сезонного регулирования полезным объемом, равным расчетному дефициту воды, увеличенному на дополнительное испарение с водной поверхности новых водохранилищ.

При дефиците воды в расчетный маловодный год (отрицательный результат по графе 2) предусматривается многолетнее регулирование речного стока, переброска воды из другого бассейна или сокращение потребностей в воде за счет внедрения безводных и водосберегающих технологий. Состав этих мероприятий в курсовом проекте экономически не обосновывается.

В случае дефицита воды в средний по водности год гарантированное удовлетворение потребностей в воде возможно только при переброске стока из другого бассейна или реализации мероприятий по сокращению потребностей в воде.

Дополнительно составляемый баланс по подземным водам заключается в сопоставлении эксплуатационных ресурсов подземных вод (Приложение 2) с расчетными объемами забора воды из подземных источников, т.е. с величиной W_{заб.подз.}, вычисленной в разделе 1. В рамках курсового проекта этот баланс представляется в произвольной форме, а результаты его составления вполне прогнозируемы, так как в Республике Беларусь обеспеченность подземными водными ресурсами сравнительно высока.

3. СОСТАВЛЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ БАЛАНСОВ И

ОБОСНОВАНИЕ ВОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

3.1. Рекомендуемая последовательность выполнения раздела.

Определение объёмов сточных вод, подлежащих очистке. Предварительный выбор степени очистки сточных вод. Расчет количества загрязняющих веществ в составе сосредоточенных сбросов сточных вод. Расчёт количества загрязняющих веществ от рассредоточенных источников загрязнения. Составление гидрохимических балансов и анализ результатов. Уточнение первоначально выбранного варианта по очистке сточных вод и установление водоохранных мероприятий на водосборе.

3.2. Определение объёма загрязненных сточных вод и количества содержащихся в них загрязняющих веществ.

Сточные воды по своему качеству подразделяются на две основные категории:

1) нормативно-чистые, соответствующие установленным законо-дательством предельно-допустимым концентрациям (Приложение 9) и не требующие очистки перед их сбросам в природные водные объекты;

2) загрязненные, требующие очистки.

При выполнении курсового проекта принимается, что к первой категории относятся возвратные воды орошения, увлажнения и рыбного прудового хозяйства, а ко второй – сточные воды городского населения, промышленности и сельского хозяйства. Предполагается, что негативное влияние сельскохозяйственных сточных вод компенсируется процессами самоочищения в природных водных объектах, а коммунально – бытовые и производственные сточные воды направляются на общегородские очистные сооружения. В этом случае общий объем подлежащих очистке загрязненных сточных вод (W_с.в.) вычисляется по формуле:

W_с.в. = K_в.г. W_гор. + K_в.п. W_пром.,

где W_гор., W_пром – определенные в разделе 1 потребности в воде соответственно городского населения и промышленности;

K_в.г., K_в.п – принимаемые по данным Приложения 5 коэффициенты водоотведения вышеупомянутых водопользователей.

Выбор степени очистки загрязненных сточных вод осуществляется методом последовательного приближения. На первом этапе рекомендуется принимать полную биологическую очистку, соответствующую лучшим имеющимся технологиям [3]. Тогда количество загрязняющих веществ, содержащихся в сосредоточенных сбросах сточных вод (объемом W_с.в.) можно вычислить (по каждому из принимаемых в расчёт показателей) сравнительно просто:

Z_с.в. =K_с.в. W_с.в.,

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

K_с.в. –приведенные в Приложении 10 показатели качества сточных вод на выходе типовых очистных сооружений, соответствующих лучшим имеющимся технологиям.

При определении расчетных концентраций загрязняющих веществ в лимитирующий месяц величина Z_с.в. принимается равномерно распределенной внутри года.

3.3. Расчет количества загрязняющих веществ от рассредоточенных источников загрязнения.

Поскольку достаточно надежных методов определения влияния рас-средоточенных источников загрязнения на качество природных вод пока не существует, в рамках курсового проекта производится ориентировочная оценка двух основных рассредоточенных источников:

1) вынос загрязняющих веществ с урбанизированных территорий;

2) вынос загрязняющих веществ с сельскохозяйственных и других территорий (включая загрязнение в составе атмосферных осадков).

Годовое количество загрязняющих веществ, выносимых с урбанизированных территорий (Z_урб) вычисляется по формуле:

Z_урб =10 X_т F_гор J K_р,

где X_т – сумма осадков за теплый период года, которая для территории Республики Беларусь может быть принята равной 400мм;

F_гор – площадь городской территории (в га), которая для крупных городов принимается по данным Приложения 3, а для остальных городов приближенно вычисляется как 0,2% от общей площади водосбора речного бассейна или его участка;

J – коэффициент поверхностного стока с городской территории (J = 0,35);

K_р - ориентировочная расчетная концентрация загрязняющего вещества (в мг/дм³ или г/м³) в поверхностном стоке с городской территории, принимаемая по данным Приложения 11;

10 – коэффициент приведения в соответствие различных размерностей X_т, F_гор и K_р для получения величины Z_урб в граммах.

При определении расчетных концентраций загрязняющих веществ в лимитирующий месяц величина Z_урб принимается равномерно

распределенной внутри девяти месяцев теплого периода года.

Расчёт выноса загрязняющих веществ с сельскохозяйственных и других неурбанизированных территорий Z_с/х (в кг) производится по выражению:

Z_с/х =K_с/х F_с/х,

где K_{с/х –} ориентировочное расчетное значение годового выноса загрязняющих вещества в кг с 1 га распаханной сельскохозяйственной территории (Приложение 12);

F_с/х – площадь распаханной сельскохозяйственной территории (в га), принимаемая в размере 30% от площади водосбора речного бассейна или его участка.

При определении расчетных концентраций загрязняющих веществ в лимитирующий месяц величина Z_с/х принимается равномерно распределенной внутри девяти месяцев теплого периода года.

3.4. Методика составления гидрохимических балансов.

При планируемом объеме водоотведения и предварительно принятой технологии очистки загрязненных сточных вод необходимо по каждому принимаемому в расчет загрязняющему веществу проверить: будут или не будут превышены установленные законодательством ПДК (Приложение 9) в замыкающем створе бассейна (участка) реки после сброса сточных вод с учетом расположенных в пределах бассейна (участка) рассредоточенных источников загрязнения, а также трансграничного воздействия (при его наличии). Уравнение гидрохимического баланса сводится к сопоставлению расчетной концентрации в нижнем створе (K_н.с.) с предельно допустимой, т.е. проверяется неравенство:

K_н.с. ПДК

или: r (K_в.сW_в.с. + K_фW_е + Z_с.в.+ Z_урб+ Z_с/х): W_н.с. ПДК,

где Z_с.в., Z_урб, Z_с/х - количество загрязняющих веществ (в тоннах за месяц), ранее определенное в разделах 3.2 и 3.3;

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

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

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

W_е – боковая приточность или естественный речной сток, формирующийся на участке;

W_н.с. – речной сток в нижнем (замыкающем) створе участка;

r – коэффициент, учитывающий процессы самоочищения и смешения сточных вод с речными.

Расчет по вышеприведенному неравенству производится для летней межени маловодного года 95%-ой обеспеченности. Данные о расчетном речном стоке в лимитирующий месяц, т.е. величины W_в.с., W_е и W_{н.с .} заимствуются соответственно изстрок 1.1, 1.2 и 4 по графе 3 водохозяйственного баланса, составленного в разделе 2 по форме Приложения 8.

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

Фоновые концентрации загрязняющих веществ (K_ф), как правило, устанавливаются в процессе специальных исследований. В рамках курсового проекта используются приведенные в Приложении 13 приближенные значения этих концентраций.

Определение коэффициента r является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому при выполнении курсового проекта коэффициент r принимается равным единице в предположении, что неполное смешение сточных вод с речными и загрязнение рек сельскохозяйственными сточными водами компенсируется процессами самоочищения.

3.5. Анализ результатов составления гидрохимических балансов.

Если по каждому из принимаемых в расчет показателей загрязнения соблюдается охарактеризованное выше неравенство K_н.с. ПДК, состав предварительно намеченных водоохранных мероприятий (традиционная биологическая очистка сточных вод) можно считать обоснованным. В противном случае анализируется долевое участие различных источников загрязнения в формировании качества воды, т.е. производится ранжирование четырех составляющих гидрохимического баланса: K_в.с.W_в.с., Z_с.в., Z_урб и Z_с/х. Дополнительные водоохранные мероприятия в первую очередь предусматриваются в отношении тех источников загрязнения, удельный вклад которых является максимальным. Если лимитирующим является величина Z_с.в. – в первую очередь необходима более глубокая очистка сточных вод, если Z_с/х – внедрение методов так называемой «хорошей сельскохозяйственной практики» и т.д. В курсовом проекте должно быть обосновано три комплекса дополнительных водоохранных мероприятий, обеспечивающих надлежащее качество воды,

т. е. соблюдение неравенства K_н.с. ПДК по каждому загрязняющему веществу. Например, первый комплекс может включать следующие мероприятия: внедрение методов «хорошей сельскохозяйственной практики» (по опыту Евросоюза), очистка поверхностных сточных вод, доочистка от азота и фосфора коммунально – бытовых сточных вод, внедрение оборотных систем водоснабжения в промышленности с уменьшением объема промышленных сточных вод на 50%. Вторым комплексом могут предусматриваться: внедрение методов «хорошей сельскохозяйственной практики» и глубокая очистка сочных вод с использованием мембранных технологий. В третьем комплексе может планироваться создание дополнительного водохранилища или системы переброски воды из другого речного бассейна для повышения разбавляющей способности приемника сточных вод. Выбор оптимального комплекса мероприятий осуществляется на основе сравнения их экономических показателей (раздел 4).

4 ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА

ВОДООХРАННЫМ МЕРОПРИЯТИЯМ

Для оптимизации состава водоохранных мероприятий в курсовом проекте предварительно обосновывается три комплекса мероприятий, каждый из которых обеспечивает достижение надлежащего качества воды в расчетном створе речного бассейна. Выбор лучшего из этих комплексов осуществляется по критерию минимума дисконтированных затрат (З) по запланированным мероприятиям /7/:

З = И+ДК,

где И – ежегодные инвестиции (эксплуатационные издержки);

К – единовременные капиталовложения (стоимость сооружений и

устройств);

Д – коэффициент дисконтирования (коэффициент эффективности капиталовложений), учитывающий банковские проценты, который в дипломном проекте может быть принят равным 0,1.

При выполнении расчетов затраты по внутригородской канализации, насосным станциям перекачки сточных вол, локальным очистным сооружениям промышленных предприятий не учитываются, так как эти затраты являются постоянными в сравниваемых вариантах. Затраты вычисляются на основе ориентировочных укрупненных удельных показателей (в евро на 1 м³ ), приведенных в Приложении 14.

Расчет капиталовложений (К) осуществляется по приближенной формуле:

K = k_перW_пер+k_вхW_вх +k_обW_об +k_гл.очW_гл.оч.+k_очW_с.в + k_оч.пов W_с.в.пов

где: W_пер, W_вх, W_об, W_гл.оч,W_с.в и W_с.в.пов – определенные в предыдущем разделе соответственно: объем переброски стока, полезная емкость водохранилищ, сокращение объема сточных вод за счет внедрения оборотных систем водоснабжения, объем глубокой очистки сточных вод с использованием мембранных технологий, биологической очистки сточных вод с доочисткой от азота и фосфора, биологической очистки поверхностных сточных вод;

k_пер, k_вх, k_об, k_гл.оч, k_оч и k_оч.пов –удельные капиталовложения, приведенные в Приложении 14.

Расчет эксплуатационных издержек (И) производится по аналогичной

формуле с использованием приведенных в Приложении 14 удельных

ежегодных издержек.

Оптимальным считается тот комплекс, в котором общая сумма затрат (З =И + ЕК) по всем водоохранным мероприятиям будет наименьшей.

ЛИТЕРАТУРА

1.Васенко А.Г., Колобаев А.Н., Анучкин В.П. Основные результаты международных экспедиционных исследований качества вод в бассейне Днепра.- Харьков: Изд – во «Ранок», 2003.- 112с.

2.Государственный водный кадастр. Водные ресурсы, их использование и качество вод (за 1994,1995,1996…2013,2014,2015 гг.) Издание официальное. – Мн.: Минприроды Республики Беларусь. 1995,1996,1997…2012,2013,2014, 2015.

3.Колобаев А.Н. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. Мн.: Изд-во БНТУ, 2005. – 199с.

4.ТКП 17.06.-08-2012(02120). Охрана окружающей среды. Гидросфера. Порядок установления нормативов допустимых сбросов химических и иных веществ в составе сточных вод».

5.Определение расчетных гидрологических характеристик. Пп. 1-98 к СниП 2.01. 14-83.: - Мн.: Мин-во строительства и архитектуры. 2000.

6. Пряжинская В.Г., Ярошевский Д.М., Левит-Гуревич Л.

Компьютерное моделирование в управлении водными ресурсами.

М.: Физматлит. 2002.- 496с.