Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский Национальный Технический Университет
Кафедра "Водоснабжения и водоотведения"
Реферат
на тему
"Учет водохозяйственных и водоохранных мероприятий в бассейне реки Ипуть при проектировании заводов по производству тракторов"
по дисциплине:
"Рациональное использование и охрана водных ресурсов"
Выполнил:
Руководитель: профессор Колобаев А.Н.
Минск-2010
Исходные данные
| Река | Расчётный створ | Площадь водосбора, км2
|
Годовой сток, млн. м3
|
Минимальный месячный сток 95% -ой обеспеченности, млн. м3
|
||
| Средне мно-голетний | обеспечен-ностью 95% | летний | зимний | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Ипуть | гр. РФ | 9650 | 1440 | 745 | 10,8 | 11,9 |
| устье | 10900 | 1630 | 839 | 12,2 | 13,5 | |
Обоснование водохозяйственных и водоохранных мероприятий проводится в бассейне реки Ипуть. Вариант социально-экономического развития №3. Он базируется на том, что ожидается рост населения на 10% (по сравнению с 2000 годом), промышленного производства на 30% (по сравнению с 2000 годом) и орошаемых площадей на 10% (по сравнению с 1990 годом).
Предельно допустимые концентрации по загрязняющим веществам в поверхностных водных объектах для рыбохозяйственного водопользования в Республике Беларусь равны:
ПДКБПК
= 3 г/м3
;
ПДКазот
= 0,39 г/м3
;
ПДКмедь
= 0,002 г/м3
.
Ориентировочные показатели качества сточных вод на выходе очистных сооружений, соответствующих "наилучшим технологиям":
Kс. в.
БПК
= 15 г/м³;
Kс. в.
азота
= 10 г/м³;
Kс. в.
медь
= 0,01 г/м³.
Удельный вынос по каждому загрязняющему веществу с урбанизированных зон равен:
Курб.
БПК5
= 23 г/м³;
Курб.
азот ам.
= 1,6 г/м³;
Курб.
медь
= 0,001 г/м³.
Удельный вынос с сельскохозяйственных зон по каждому загрязняющему веществу равен:
Кс/х
БПК5
= 4 кг/га;
Кс/х
азот ам.
= 1 кг/га;
Кс/х
медь
= 0,005 кг/га.
Значения фоновых концентраций загрязняющих веществ в р. Сож:
Kе
БПК
= 1,2 г/м³;
Kе
азота ам.
= 0,1 г/м³;
Kе
медь
= 0,001 г/м³.
Осредненные концентрации загрязняющих веществ в верхнем створе реки Ипуть:
Кв. с.
БПК5
= 2,0 мг/л;
Кв. с.
азот ам.
= 0,39 мг/л;
Кв. с.
медь
= 0,003 мг/л.
Введение
В данной работе по обоснованию водохозяйственных и водоохранных мероприятий в бассейне реки Ипуть при проектировании заводов по производству тракторов варианта социально-экономического развития 3 с полным обеспечением удовлетворения всех потребностей для данного производства и безопасности для окружающей среды.
Все исходные данные были взяты согласно нормам, принятым в РБ.
В состав курсовой работы входят расчёты по следующим пунктам с соответствующими пояснениями:
определение потребностей в воде;
составление водохозяйственных балансов и обоснование водоохранных мероприятий;
составление гидрохимических балансов и обоснование водохозяйственных мероприятий;
определение затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям.
А также по проведенным расчетам и обосновании их даётся вывод по реализации запланированного проекта и его влияния на окружающую среду.
1. Определение потребностей в воде
1.1 Потребности в воде городского населения определяются по формуле:
Wгор
=0,365qн
Nгор
,
где Wгор
- годовой объем воды (в м3
), требуемый для водоснабжения городского населения; qн
- удельная норма водопотребления (в л/сут) на одного городского жителя.
Определим количество населения, проживающего на территории бассейна реки Ипуть (N*
). Для этого составим пропорцию, зная, что население Республики Беларусь - 10250 тыс. человек, а население крупнейших городов составляет 4230 тыс., при общей площади территории РБ - 208 тыс. км², а площадь водосбора р. Ипуть в пределах РБ - 1,250 тыс. км²:
N*
= 1250* (10250 - 4230) /208000 = 36,17 тыс. человек.
В РБ дифференциация населения следующая:
Городское население составляет 75%; Сельское население - 25%.
Таким образом, численность городского и сельского населения на территории бассейна р. Ипуть соответственно составляет:
Nгор
= 0,75* N*
= 0,75*36,17 = 27,13 тыс. человек;
Nсел
= 0,25* N*
= 0,25*36,17 = 9 тыс. человек.
Поскольку удельная норма водопотребления на одного городского жителя qн =
300 л/сут, то:
Wгор
= 0,365*300*27,13*10-3
= 2,97 млн. м3
/год.
1.2 Потребности в воде сельского хозяйства (исключая орошение и увлажнение) определяется по формуле:
Wc
/х
= 0,365qс/х
Nсел
;
Поскольку удельная норма водопотребления на одного сельского жителя qс/х =
200 л/сут, то:
Wc
/х
= 0,365*200*9*10-3
= 0,657 млн. м3
/год.
1.3 Водопотребление промышленности
Величина потребностей в воде промышленности вычисляется следующим образом:
Wпром
= W*
пр
+ W**
пр
;
W*
пр
- водопотребление на производство тракторов (млн. м³/год);
W**
пр -
водопотребление на производство других товаров (млн. м³/год);
Поскольку удельная норма водопотребления на производство одного трактора qп
o
= 500м3
, то по заданному условию уровня экономики:
1 трактор производят 100 человек, следовательно 1 человек выпускает 0,01 трактор; тогда 36,17 тыс. человек производят Kтракторов в год.
K= 0,01*36170/1 = 361,7 тракторов/год;
Тогда водопотребление на производство тракторов определяется по формуле:
W*
пр
= qпо
K= 500*361,7 = 180,85 тыс. м3
/год;
Выработка продукции на одного жителя составляет 1000 евро. На производство этих товаров на сумму в 1 евро удельная норма водопотребления равна 0,1 м³/год. Водопотребление промышленности на производство товаров, не относящихся к производству тракторов, определяется по формуле:
W**
пр
= 1000qn
N,
где qп
o
- удельная норма водопотребления на единицу основной продукции объемом K; qn
- удельная норма водопотребления на единицу остальной выпускаемой продукции (в м3
/€).
W**
пр
= 1000qn
N= 1000*0,1*36,17 =3,617 млн. м3
/год;
Следовательно,
Wпром
= 180,85 тыс. м3
/год + 3,617 млн. м3
/год = 3,798 млн. м3
/год.
1.4 Потребность воды на орошение определяется по формуле:
Wор
= qор
Fор
,
где Wор
- годовой объем воды (в м3
), необходимый для орошения сельскохозяйственных земель; qор
- удельная норма водопотребления (в м3
на 1 га орошаемой площади); Fор
- площадь орошения (в га) на заданный уровень развития экономики.
Для определения площади орошения земель в пределах бассейна р. Ипуть, учитывая, что площадь орошения на территории РБ - 99 тыс. га., а площади водосбора РБ и р. Ипуть соответственно равны 208 тыс. км2
и 1,25 тыс. км2
, составим пропорцию:
Fор
= 99*1,25/208 = 0,595 тыс. га.
Принимая во внимание, что удельная норма водопотребления на орошение в РБ qор
= 1000 м3
/га;
Тогда Wор
= 1000*0,595 = 0,595 млн м3
/год.
1.5 Требуемый для увлажнения осушенных земель объем воды определяется по формуле:
Wувл
= qувл
Fувл
,
где Wувл
- годовой объем воды (в м3
), который необходим для увлажнения осушенных земель; qувл
- удельная норма увлажняемой площади осушенных земель (в м3
/га); Fувл
- площадь увлажнения (в га) на заданный уровень развития экономики.
Определяю аналогично п.1.4., учитывая, что площадь увлажнения земель в РБ - 710 тыс. га:
Fувл
= 710*1,25/208 = 4,267 тыс. га;
Удельная норма водопотребления на увлажнение qор
= 500 м3
/га;
Тогда Wувл
= 500*4,267 = 2,134 млн м3
/год.
водоохранный окружающая среда проект
1.6. Потребность в воде рыбного прудового хозяйства определяю, исходя из сложившегося в РБ соотношения между забором воды на нужды промышленности и забором воды для наполнения прудов 2: 1.
Таким образом,
Wр/х
= 0,5Wпром
= 3,798/2 = 1,899 млн м3
/год.
Принимаю вариант покрытия этих потребностей за счет поверхностных или подземных источников. Применительно к условиям РБ наиболее предпочтительным является вариант обеспечения городского населения и сельского хозяйства водой из подземных источников, а остальных водопотребителей - из поверхностных источников. В этом случае объемы забора воды из природных водных объектов определяются так:
Wзаб. пов
= 1,1 (Wпром
+ Wр/х
+ Wор
+ Wувл
);
Wзаб. подз
= 1,1 (Wгор
+Wс/х
),
где 1.1 - коэффициент, который учитывает потери воды при ее транспортировке от источника к местам потребления.
Подставляя найденные ранее значения объемов водопотребления, получим:
Wзаб. пов
= 1,1 (3,798 + 1,899 + 0,595 + 2,134) = 9,269 млн м3
/год;
Wзаб. подз
= 1,1 (2,97+0,657) = 3,99 млн м3
/год.
2. Составление водохозяйственных балансов и обоснование водохозяйственных мероприятий
2.1 Приходная часть баланса
2.1.1 Поступление воды с вышерасположенного участка
Поскольку река Ипуть берет свое начало в РФ, для определения объема воды, поступающей на верхний створ участка по речной сети, используются значения из исходных данных (на границе с РФ) и меньшее из значений минимального месячного стока летней и зимней межени (в данном случае - летней). Таким образом:
Для среднего по водности года - 1140 млн м3
;
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности - 745 млн м3
;
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности - 10,8 млн м3
.
2.1.2 Естественный речной сток, формирующийся на участке
Вычисляется как разность между водными ресурсами в нижнем и верхнем створах. Тогда:
Для среднего по водности года Wест
= 1630 - 1440 = 190 млн м3
;
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности Wест
= 839 - 745 = 94 млн м3
;
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности Wест
= 12,2 - 10,8 = 1,4 млн м3
.
2.1.3 Поступление воды из других речных бассейнов
Так как нет необходимости в планировании мероприятий по переброске речного стока, то принимаем все три значения равными нулю.
2.1.4 На сброс сточных вод
Объём сброса сточных вод Wсбр
для среднего по водности года вычисляется по формуле:
Wсбр
=Kв. г
Wгор
+Kв. п
Wпром
+Kв. с/х
Wс/х
+Kв. ор
Wв. ор
+Kв. увл
Wувл
+Kв. р/х
Wр/х
,
где Wгор
, Wпром
, Wс/х
, Wор
, Wувл
и Wр/х
- определенные в разделе 1 потребности в воде различных водопользователей;
Kв. г
, Kв. п
, Kв. с/х
, Kв. ор
, Kв. увл.
и Kв. р/х
- коэффициенты водоотведения соответствующих водопользователей.
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности значение Wсбр
уменьшается пропорционально допустимому снижению потребностей в воде на нужды орошения и увлажнения в размере 20%.
Таким образом, в вышеприведенном уравнении величины Kв. ор
Wор
и Kв. увл
Wор
учитываются с коэффициентом 0,8. Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности объем сброса сточных вод 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.
Для среднего по водности года:
Wс. в.
= 0,8 * Wгор
+ 0,9 * Wпром
+ 0,9 * Wр/х
+ 0,5 * Wс/х
+ 0,2 * (Wорош
+ Wувл
) = 0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798 + 0,9 * 1,899 + 0,5 * 0,657 + 0,2 * (0,595 + 2,134) = 8,38 млн м³;
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:
Wс. в.
= 0,8 * Wгор
+ 0,9 * Wпром
+ 0,9 * Wр/х
+ 0,5 * Wс/х
+ 0,2 * 0,8 * (Wорош
+ Wувл
) = 0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798 + 0,9 * 1,899 + 0,5 * 0,675 + 0,2 * 0,8 * (0,595 + 2,134) = 7,83 млн м³;
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:
Wс. в.
= (0,8 * Wгор
+ 0,9 * Wпром
+ 0,5 * Wс/х
) / 12 + 0,2 * 0,3 * (Wорош
+ Wувл
) = (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798 + 0,5 * 0,657) / 12 + 0,2 * 1/3 * (0,595 + 2,134) = 6,3 млн м³.
2.1.5 На сработку водохранилищ
Величина сработки запроектированных водохранилищ (DWвх
) принимается равной 1/3 от полезного объёма водохранилищ в год 95% -ой обеспеченности и 1/6 от полезного объёма водохранилищ в маловодный месяц года 95% -ой обеспеченности.
Для среднего по водности года разность между сработкой и наполнением водохранилищ принимается равной нулю.
Полезный объём водохранилищ вычислим, составив пропорцию, принимая полезный объем водохранилищ и прудов РБ 1200 млн м³, площадь республики 208000 км2
и площадь водосбора р.
И путь 1250 км2
:
Wпол
= 1200*1250/208000 = 7,2 млн м3
.
Тогда объемы воды на сработку водохранилищ следующие:
Для среднего по водности года - 0 млн м3
; Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:
Wпол
/3 = 7,2/3 = 2,4 млн м3
;
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:
Wпол
/6 = 7,2/6 = 1,2 млн м3
.
Строка "итого" по приходной части баланса является результирующей, т.е. данные предыдущих строк по каждой графе суммируются.
2.2 Расходная часть баланса
2.2.1 Забор воды из поверхностных источников
Величина Wзаб
заполняется по определенным в разделе 1 данным о величине забора воды из поверхностных источников. Для среднего по водности года в расчёт принимается значение Wзаб
без изменений, для маловодного года оно уменьшается на величину допустимого снижения забора воды на орошение и увлажнение (на 20%). В маловодный месяц года 95% -ой обеспеченности 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 прудовогохозяйства.
Для среднего по водности года:
Wзаб. пов. в.
= 9,3 млн м3
;
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:
Wзаб. пов. в.
= 8,7 млн м3
;
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:
Wзаб. пов. в.
= 1,1 млн м3
.
2.2.2 Ущерб речному стоку вследствие забора подземных вод
Значение ущерба определяется по формуле:
Wущерб
= αWзаб. подз.,
где - коэффициент, учитывающий взаимосвязь подземных вод с речными, величина которого принимается равной его среднему для рек Беларуси значению ( = 0,5).
Для среднего по водности года:
Wущерба
= 0,5 * Wзаб. подз
= 0,5 * 3,99 = 2 млн м3
;
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:
Wущерба
= 0,5 * Wзаб. подз
= 2 млн м3
;
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:
Wущерба
= 0,5 * Wзаб. подз
/12 = 0,2 млн м3
.
2.2.3 Наполнение водохранилищ
Поскольку в средний по водности и в маловодный год разность между сработкой и наполнением водохранилищ равна нулю, все значения принимаю равными нулю.
2.2.4 Дополнительные испарения с поверхности водохранилищ
Wдоп. исп.
= (Ев -
Ес
) * Fвдхр*10-3
,
где Ев
- испарение с поверхности водохранилищ (мм/год); Ес
- испарение с поверхности суши (мм/год); Fвдхр
- площадь водохранилищ (км2
); 10-3
- коэффициент приведения различных размерностей (Eв мм и Fв км2
) к одной с определением величины Wдоп. исп.
в млн. м3
.
Площадь водохранилищ в бассейне реки Ипуть определю из пропорции, учитывая, что плошадь зеркала всех водохранилищ РБ - 822 км2
, площадь водосбора РБ - 208000 км2
, а площадь водосбора р. Ипуть - 1250 км2
:
Fвдхр
= 822*1250/208000 = 4,9 км2
.
Для территории Республики Беларусь разность (Ев
- Ес
) может быть принята равной 200 мм.
Для среднего по водности года:
Wдоп. исп.
= 200*4,9*10-3
= 1 млн м³;
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:
Wдоп. исп.
= 200*4,9*10-3
= 1 млн м³;
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:
Wдоп. исп.
= 200*4,9*10-3
/6 = 0,2 млн м³.
2.2.5 Комплексный попуск (минимальный необходимый расход, оставляемый в русле)
Необходимо сравнить две величины, Wк. п.
*
и Wк. п.
**
,и выбрать большую.
Wк. п.
*
= 5 * (0,8 * Wгор
+ 0,9 * Wпром
),
где; 5 - коэффициент пятикратного разбавления; Wгор
- городское водопотребление (млн м3
/год); Wпром
- водопотребление промышленности (млн м3
/год).
По СТБ для определения Wк. п.
**
используется формула:
Wк. п.
**
= 0,75*Wзаб. пов.
*12,
где Wзаб. пов. -
минимальный месячный забор воды из поверхностных источников (млн м3
).
Для среднего по водности года:
Wк. п.
* = 5 * (0,8 * Wгор
+ 0,9 * Wпром
) = 5 * (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798) = 28,97 млн м³;
Wк. п.
** = 0,75 * Wзаб. пов.
* 12 = 0,75 * 1,1 * 12 = 9,9 млн м³.
За истинное значение комплексного попуска для р. Ипуть примем первое, т.к. оно является большим из вычисленных значений.
Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:
Wк. п.
* = 5 * (0,8 * Wгор
+ 0,9 * Wпром
) = 5 * (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798) = 28,97 млн м³;
Wк. п.
** = 0,75 * Wзаб. пов.
* 12 = 0,75 * 1,1 * 12 = 9,9 млн м³.
За истинное значение комплексного попуска для р. Ипуть примем первое, т.к. оно является большим из вычисленных значений.
Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:
Wк. п.
* = 5 * (0,8 * Wгор
+ 0,9 * Wпром
) /12 = 5 * (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798) /12 = 2,4 млн м³;
Wк. п.
** = 0,75 * Wзаб. пов.
= 0,75 * 1,1 = 0,8 млн м³.
В данном случае возьмём первое значение комплексного попуска.
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 избыток, а отрицательные - в дефицит.
Расчетное поступление воды в реку более высокого порядка - Сож, вычисляются в результате суммирования данных по комплексному попуску и избытку.
Подсчитаем баланс подземных вод р. Ипуть, учитывая, что Wзаб. подз.
= 3,99 млн м³/год.
Для этого определим эксплуатационные ресурсы реки Ипуть, зная, что эксплуатационные
Ресурсы РБ - 18,1 км3
/год, площадь водосбора РБ - 208000 км2
, а площадь водосбора реки Ипуть 1250 км2
:
Wест. эксп.
= 18,1 * 1250/208000 = 0,02 км3
/год = 20 млн м³/год;
Wбал.
= Wест. эксп. -
Wзаб. подз.
= 20 - 3,99 = 16 млн м³/год.
Поскольку Wбал.
>0, то дефицита в подземных водах не наблюдается.
Поскольку дефицита в строке баланса также нет, предварительно выбранный состав водохозяйственных мероприятий можно считать обоснованным и дополнительных водохозяйственных мероприятий планировать не нужно.
Водохозяйственный баланс реки Ипуть
| СТАТЬИ БАЛАНСА | Средний по водности год | Маловодный год 95% -ой обеспеченности | Маловодный месяц 95% -ой обеспеченности |
| W0
, млн. м3 |
W95
, млн. м3 |
W95 мес
, млн. м3 |
|
| 1. ПРИХОДНАЯ ЧАСТЬ | |||
| 1.1 поступление воды в вышерасположенного участка | 1140 | 745 | 10,8 |
| 1.2 естественный речной сток, формирующийся на участке | 190 | 94 | 1,4 |
| 1.3 поступления воды из других речных бассейнов | 0 | 0 | 0 |
| 1.4 сброс сточных вод | 8,4 | 7,8 | 6,3 |
| 1.5 сработка водохранилищ | 0 | 2,4 | 1,2 |
| ИТОГО по приходной части | 1638 | 850 | 20 |
| 2. РАСХОДНАЯ ЧАСТЬ | |||
| 2.1 забор воды из поверхностных источников | 9,3 | 8,7 | 1,1 |
| 2.2 ущерб речному стоку вследствие забора подземных вод | 2 | 2 | 0,2 |
| 2.3 наполнение водохранилищ | 0 | 0 | 0 |
| 2.4 дополнительные испарения с поверхности водохранилищ | 1 | 1 | 0,2 |
| 2.5 комплексный попуск (минимальный необходимый расход, оставляемый в русле) | 28,97 | 28,97 | 2,4 |
| ИТОГО по расходной части | 41,27 | 40,67 | 3,9 |
| 3. БАЛАНС | |||
| 3.1 Дефицит (-) | - | - | - |
| 3.2 Избыток (+) | 1596,7 | 809,3 | 16 |
| 4. Расчетное поступление воды в реку более высокого порядка - Сож | 1626 | 838,3 | 18,4 |
3. Составление гидрохимических балансов и обоснование водоохранных мероприятий
Описание водоохранных мероприятий будет рассчитывать по трём основным показателям о содержании в воде загрязняющих веществ:
1. БПК5;
2. Азот аммонийный;
3. Содержание меди.
Нормирование сброса сточных вод определяется предельно допустимой концентрацией:
Кij
ПДКj
,
где Кij
- концентрация загрязняющего вещества;
ПДКj
- предельно допустимая концентрация по данному загрязняющему веществу.
Концентрация загрязняющего вещества в нижнем створе реки определяется следующим образом:
Kн. с.
= a* (Zв. с.
+ Zс. в.
+ Kест.
*Wест.
+ Zурб.
+ Zс/х
) /Wн. с.
= а* (Kв. с.
*Wв. с.
+ Kс. в.
*Wс. в.
+ Kест.
*Wест.
+ Kурб.
*Wурб.
+ Кс/х
*Wс/х
) /Wн. с.,
где Кн. с. -
концентрация загрязняющего вещества в нижнем створе реки (г/м3
); а - коэффициент, учитывающий степень смешения сточных вод с речными (предположим, что а=1); Zв. с. -
количество загрязняющих веществ, попадающих в реку с верхнего створа (тонн); Zс. в. -
количество загрязняющих веществ, попадающих в реку со сточными водами (тонн); Zурб. -
количество загрязняющих веществ, попадающих в реку с урбанизированных территорий (тонн); Zс/х
- количество загрязняющих веществ, попадающих в реку с сельскохозяйственных территорий (тонн); Kест. -
фоновая концентрация по каждому загрязняющему веществу (г/м3
); Wест. -
минимальный месячный сток формирующийся на данном участке (млн. м3
); Wн. с. -
количество воды в нижнем створе в маловодный месяц (млн. м3
).
Количество загрязняющих веществ, поступающих с вышерасположенного участка (граница РФ), можно определить по формуле:
Zв. с.
= Kв. с.
*Wв. с.,
где Кв. с. -
концентрация загрязняющего вещества в верхнем створе реки; Wв. с. -
количество воды, поступающее с верхнего створа в маловодный год 95% -ой обеспеченности.
Kв. с.
БПК
5
= 2,2 мг/л;
Kв. с.
азот ам.
= 0,5 мг/л;
Kв. с.
медь
= 0,004 мг/л.
Тогда
Zв. с.
БПК
5
= 2.2 * 745 = 3605,8 тонн;
Zв. с.
азот ам.
= 0,5 * 745= 372,5 тонн;
Zв. с.
медь
= 0,004 * 745= 2,98 тонн.
Количество загрязняющих веществ, содержащихся в сосредоточенных сбросах сточных вод определяется по формуле:
Zс. в.
= Kс. в.
* Wс. в.,
где Кс. в. -
концентрация загрязняющего вещества в сточных водах; Wс. в. -
объем сточных вод.
Очистные сооружения должны соответствовать наилучшим имеющимся технологиям. Тогда на выходе сточных вод мы гарантируем, что показатели качества воды не будут превышать ПДК.
Kс. в.
БПК
5
= 15 мг/л;
Kс. в.
азот ам.
= 10 мг/л;
Kс. в.
медь
= 0.01 мг/л.
Объем сточных вод определим как:
Wс. в.
= Wотв. гор.
+ Wотв. пр.
= 0,8Wгор
+ 0,9Wпр
= 5,8 млн м3
/год,
где Wгор
- городское водопотребление (млн м3
/год); Wпр
- водопотребление промышленности (млн м3
/год);
Тогда количество загрязняющих веществ, попадающих в реку со сточными водами равно:
Zс. в.
БПК
5
= 15 * 5,8 = 87 тонн;
Zс. в
азот ам.
= 10 * 5,8 = 58 тонн;
Zс. в
медь
= 0,01 * 5,8 = 0,058 тонн.
Количество загрязняющих веществ, содержащихся в естественном речном стоке определяется по формуле:
Zест.
= Kест.
*Wест.
Поскольку Ипуть является притоком реки Сож, то ее фоновые концентрации для каждого загрязняющего вещества соответствуют фоновым концентрациям Сожа.
Kест.
БПК
5
= 1,2 мг/л;
Kест.
азот ам.
= 0,1 мг/л;
Kест.
медь
= 0,001 мг/л.
Тогда
Zест.
БПК
5
= 1,2*94 = 112,8 тонн;
Zест.
азот ам.
= 0,1 * 94 = 9,4 тонн;
Zест.
медь
= 0,001 * 94 = 0,094 тонн.
Количество загрязняющих веществ, выносимых с урбанизированных территорий определяется по формуле:
Zурб.
= 10*Qt
*Fурб
*j*Kурб.,
где Курб
- удельный вынос с урбанизированных зон по каждому загрязняющему веществу (г/м3
); 10 - коэффициент приведения, для получения величины Zурб
в тоннах; Qt
-
сумма осадков за теплый период года; j - коэффициент поверхнотного стока.
Для Республики Беларусь сумма осадков за теплый период года равна 400 мм. Коэффициент поверхностного стока примем равным 0,3. Площадь городов составляет 0,5% от площади водосбора:
Fурб.
= 0,005 * Fводосб.
= 0,005 * 1250 = 6,25 млн км² = 625 га;
Kурб.
БПК
5
= 23 мг/л;
Kурб.
азот ам.
= 1,6 мг/л; Kурб.
медь
= 0,001 мг/л.
Тогда удельный вынос с урбанизированных зон по каждому загрязняющему веществу:
Zурб.
БПК
5
= 10*400*625*0,3*23*10-6
= 17,25 тонн;
Zурб.
азот ам.
= 10*400*625*0,3*1,6*10-6
= 1,2 тонн;
Zурб.
медь
= 10*400*625*0,3*0,001*10-6
= 0,00075 тонн;
Расчёт выноса загрязняющих веществ с сельскохозяйственных и других неурбанизированных территорий Zс/х
(в кг) производится по формуле:
Zс/х
= К с/х
* Fс/х
;
Fс/х
= 6150*1250 / 208000 = 36,96 тыс га;
Где 6150 - общая площадь сельскохозяйственных земель Беларуси (тыс га);
208000 - площадь Беларуси (км2
);
1250 - площадь водосбора р. Ипуть (км2
).
Kс/х
БПК
5
= 4,0 кг / га;
Kс/х
азот ам.
= 1,0 кг / га;
Kс/х
м.
= 0,005 кг / га.
Следовательно, количество каждого загрязняющего вещества, попадающего в реку с сельскохозяйственных земель, равно:
Zс/х
БПК5
= 4 * 36,96 = 150 тонн;
Zс/х
азот ам.
= 1 * 36,96 = 37 тонн;
Zс/х
медь
= 0.005 * 36,96 = 0,2 тонн.
Следовательно, концентрация каждого загрязняющего вещества в нижнем створе равна:
Kн. с.
БПК
5
= (Zв. с.
БПК
5
+ Zс. в.
БПК
5
+ Zест.
БПК
5
+ Zурб.
БПК
5
+ Zс/х.
БПК
5
) / Wн. с.
= (3605,8 + 87 + 112,8 + 17,25 + 150) / 838 = 3972,9/838 = 4,7 г/м3
;
Kн. с.
а зот ам.
= (Zв. с.
азот ам.
+ Zс. в.
азот ам.
+ Zест.
азот ам.
+ Zурб.
азот ам.
+ Zс/х.
азот ам.)
/ Wн. с.
= (372,5 + 58 + 9,4 + 1,2 + 37) / 838 = 478/838 = 0,57 г/м3
;
Kн. с.
медь
= (Zв. с.
медь
+ Zс. в.
медь
+ Zест.
медь
+ Zурб.
медь
+ Zс/х.
медь
) / Wн. с.
= (2,98 + 0,058 + 0,094 + 0,00075 + 0,2) / 838 = 3,3/838 = 0,004 г/м3
.
Предельно допустимые концентрации по загрязняющим веществам в поверхностных водных объектах для рыбохозяйственного водопользования в Республике Беларусь равны:
ПДКБПК
= 3 г/м3
;
ПДКазот ам.
= 0,39 г/м3
;
ПДКмедь
= 0,002 г/м3
.
Сравнив найденные значения концентраций загрязняющих веществ с их ПДК, делаю вывод о том, что: необходимо уменьшить концентрацию загрязняющих веществ в верхнем створе в 2 раза. Это связано с тем, что удельный вклад вод верхнего створа в формировании качества воды является максимальным. Следует построить очистные сооружения для более глубокой очистки на реке Ипуть на границе с РФ.
4. Определение затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям
Затраты можно вычислить по выражению:
З = И+ЕК,
Где И - ежегодные издержки;
К - единовременные капиталовложения (стоимость сооружений и устройств);
Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (принимается равным 0,15).
Единовременные капиталовложения определяются по формуле:
K= kпер
Wпер
+ kвх
Wвх
+kзаб
Wзаб
+kподз
Wзаб. подз
+kоч
Wс. в
,
где: Wпер
, Wвх
, Wзаб
, Wзаб. подз
и Wс. в
- определенные в предыдущих разделах объемы воды соответственно переброски стока, полезной емкости водохранилищ, забору воды из поверхностных и подземных источников, очистке и отведению сточных вод при kпер
= 1 €/м3
, kвх
=0,1 €/м3
, kзаб
= 0,1 €/м3
, kподз
= 0,2 €/м3
, и kоч
= 0,4 €/м3
.
Вычислим капиталовложения:
K= 1*0+0,1*2,4 +0,1*8,7 +0,2*2+0,4*7,8 = 4,63 млн €.
Ежегодные издержки определяются по формуле:
И = спер
Wпер
+свх
Wвх
+сзаб
Wзаб
+сзаб. подз
Wзаб. подз
+соч
Wоч
+ спов
Wзаб
+сподз
Wзаб. подз
+ссв
Wсбр
,
Ставки налога за забор воды и сброс сточных вод запланируем следующими:
спов
= 0,008 (евро/м3
);
сподз
= 0,012 (евро/м3
);
ссв
= 0,36 (евро/м3
),
где спов
и сподз -
ставки экологического налога за забор 1м3
воды соответственно из поверхностного и подземного источника;
ссв
- ставка экологического налога за сброс 1 (м3
) нормативно-чистых или нормативно-очищенных сточных вод.
Подставляя полученные ранее значения, и табличные данные, получаем:
И = 0,08 * 0 + 0,01 * 0,657 + 0,01 * 8,7 + 0,02 * 2 + 0,012 * 7,8 + 0,008 * 9,269 + 0,012 * 2 + 0,36 * 7,83 = 3,14 млн €.
Определяю затраты по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям:
З = 3,14 + 0,15*4,63 = 3,8 млн €.
Заключение
В связи с произведёнными расчётами по запланированным водохозяйственным и водоохранным мероприятиям в бассейне реки Ипуть по существующим нормам в Республике Беларусь:
1. по удовлетворению всех сфер деятельности в воде;
2. по обоснованию водохозяйственных мероприятий с расчётами и составленными водохозяйственными балансами;
3. по гидрохимическим балансам содержания в воде азота аммонийного, меди, показателю БПК5
и очистке сточных вод;
4. по определению экономических затрат на реализацию проекта и водоохранные мероприятия;
можно сделать следующий вывод: все запланированные мероприятия по строительству завода по производству тракторов варианта социально-экономического развития №3, могут быть проведены согласно всем выше-обоснованным и - упомянутым расчётам и по экономическому фактору. Т.к. дефицита в воде нет, то запланированные водохозяйственные мероприятия (создание водохранилища) достаточно для удовлетворения всех потребностей в воде). Но следует обратить большее внимание на величины концентраций таких загрязняющих веществ, как азот аммонийный, медь, и БПК5
общий объём которых превысил норму, т.е. следует провести надлежащие мероприятия по уменьшению их концентраций в воде, поступающей с вышерасположенного участка, т. е обеспечить устройство водоочистных сооружений.
Расчет затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям показал, что ежегодные издержки составляют 3,14 млн €., а капиталовложения - 4,63 млн €. Следовательно, затраты равны 3,8 млн €.