Калинин В.М. Экологическая гидрология

Подождите немного. Документ загружается.

показателями состояния водных ресурсов, а также за режимом

использования водоохранных зон; сбор, обработку и хранение

сведений, полученных в результате наблюдений; внесение сведений,

полученных в результате наблюдений, в государственный водный

реестр; оценку и прогнозирование изменений состояния водных

объектов, количественных и качественных показателей состояния

водных ресурсов. Мониторинг является частью государственного

мониторинга окружающей среды (Положение об

осуществлении…,2007).

Мониторинг состоит из: мониторинга поверхностных водных

объектов с учетом данных мониторинга, осуществляемого при

проведении работ в области гидрометеорологии и смежных с ней

областей; мониторинга состояния дна и берегов водных объектов, а

также состояния водоохранных зон; мониторинга по дземных вод с

учетом данных государственного мониторинга состояния недр;

наблюдений за водохозяйственными системами, в том числе за

гидротехническими сооружениями, а также за объемом вод при

водопотреблении и водоотведении.

Организация и осуществление мониторинга проводятся

Федеральным агентством водных ресурсов, Федеральным агентством

по недропользованию, Федеральной службой по гидрометеорологии и

мониторингу окружающей среды и Федеральной службой по надзору в

сфере природопользования с участием уполномоченных органов

исполнительной власти субъектов Российской Федерации (далее -

участники ведения мониторинга). Ведение мониторинга

осуществляется на основе унификации программных

(информационных и технических) средств, обеспечивающих

совместимость его данных с данными других видов мониторинга

окружающей среды.

Представление данных мониторинга и обмен ими между

федеральными органами исполнительной власти, а также органами

исполнительной власти субъектов Российской Федерации

осуществляется на безвозмездной основе.

Федеральное агентство водных ресурсов: обеспечивает

разработку автоматизированных информационных систем

мониторинга; формирует банк данных мониторинга по бассейновым

округам, речным бассейнам, водохозяйственным участкам,

территориям субъектов Российской Федерации и в целом по

Российской Федерации; обеспечивает включение сведений,

полученных в результате наблюдений при осуществлении

мониторинга, в государственный водный реестр; обеспечивает

предоставление федеральным органам исполнительной власти,

органам государственной власти субъектов Российской Федерации,

органам местного самоуправления, а также юридическим и

физическим лицам данных мониторинга в соответствии с водным

законодательством и Федеральным законом "Об информации,

информационных технологиях и о защите информации".

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу

окружающей среды при осуществлении мониторинга поверхностных

водных объектов осуществляет регулярные наблюдения за

состоянием поверхностных водных объектов в части количественн ых и

качественных показателей состояния водных ресурсов.

Федеральное агентство по недропользованию при осуществлении

мониторинга подземных вод обеспечивает развитие опорной

наблюдательной сети, предназначенной, в частности, для ведения

мониторинга подземных вод с учетом государственного мониторинга

состояния недр; организует регулярные наблюдения за состоянием

подземных водных объектов, в том числе наблюдения за качеством

подземных вод по физическим, химическим, радиационным и

микробиологическим показателям.

Собственники водных объектов и водопользователи в порядке,

установленном Министерством природных ресурсов Российской

Федерации: ведут учет объема забора (изъятия) водных ресурсов из

водных объектов и объема сброса сточных вод и (или) дренажных вод,

их качества; ведут регулярные наблюдения за водными объектами (их

морфометрическими особенностями) и их водоохранными зонами;

представляют в территориальные органы Федерального агентства

водных ресурсов сведения, полученные в результате такого учета и

наблюдений, в соответствии с установленными формой и

периодичностью.

ГЛАВА 2

ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО

2.1 Отрасли водного хозяйства

Водное хозяйство - часть экономики, занимающаяся изучением,

учетом, использованием и регулированием водных ресурсов, охраной

вод от загрязнения и истощения, транспортировкой их к месту

назначения.

В течение длительного периода водопользования

сформировались следующие основные отрасли водного хозяйства:

- водоснабжение городов и поселков, промышленных

предприятий, сельскохозяйственных, транспортных и

энергетических (тепловых и атомных электростанций);

- водоотведение – сброс использованных вод в водные объекты

промышленными, сельскохозяйственными и коммунальными

предприятиями;

- мелиорации - использование воды для орошения и

обводнения и отвод избыточных вод с территории (осушение);

- гидроэнергетика - использование энергии воды;

- водный транспорт - использование воды для судоходства и

лесосплава;

- рыбное хозяйство - разведение и лов рыбы.

Кроме перечисленных основных отраслей водного хозяйства

следует указать и другие направления в использовании вод: для

санитарного благоустройства, организации отдыха населения

(рекреаций). Одной из отраслей водного хозяйства является борьба с

вредными и разрушительными действиями воды, в частности с

наводнениями. В современный период важнейшее значение

приобретает защита водных источников от истощения и загрязнения,

так как последние приняли угрожающий характер и создали целый ряд

экологических проблем.

2.2 Водоснабжение

Водоснабжение населения связано с использованием воды для

питья и коммунально-бытовых нужд. К последним относится система

централизованного водоснабжения для обеспечения нормальной

работы предприятий бытового обслуживания, поливки улиц, зеленых

насаждений, противопожарных целей и др. Суммарный объем воды,

используемый на нужды населения, определяется удельным

водопотреблением и численностью населения. Удельное

водопотребление рассчитывается как суточный объем воды в литрах,

приходящийся на одного жителя города или поселка. Значения

удельного водопотребления изменяются в широких пределах: от 200 -

600 л/сут. на 1 человека в городах до 100 - 200 л/сут. на 1 человека в

сельской местности, а при отсутствии водопровода 30 - 50 л/сут на 1

человека. Удельное водопотребление в городах зависит от степени

благоустройства (наличия водопровода, канализации,

централизованного горячего водоснабжения и т. д.) в соответствии с

действующими нормативами (Нежиховский, 1990).

Таблица 2.1

Нормативы удельного водопотребления

Степень благоустройства

населенного пункта

Среднесуточная норма хозяйственно-

питьевого водоснабжения на одного

человека, л/сут

Застройка зданиями,

оборудованными внутренним

водопроводом и канализацией

без ванн

125 – 150

То же с ваннами и местными

водоподогревателями

180 – 230

То же с централизованным

горячим водоснабжением

275 – 400

Примечание. Наибольшие значения относятся к южным районам,

наименьшие к северным.

В крупных благоустроенных городах земного шара в настоящее

время удельное водопотребление составляет: Москва – 435, Нью-Йорк

~ 600 л/сут. на 1 человека, Париж и Санкт -Петербург - 400, Лондон -

240 л/сут. на 1 человека.

Постоянный рост водопотребления связан как с ростом численно-

сти населения на земном шаре, так и с ростом благоустройства го -

родов и поселков. Так, если с 1900 по 1950г. водопотребление

возросло в три раза, то с 1950 до 2000гг. оно увеличится более чем в

семь раз.

Для количественной характеристики использования водных

ресурсов важно знать не только суммарный объем забора вода, но и

безвозвратное водопотребление. Безвозвратное водопотребление

рассчитывается обычно в % от объема забранной воды и зависит от

вида водопользования, объема водоподачи и местных физико-

географических условий.

Рис. 2.1 Насосная станция Метелевского

водозабора г.Тюмени

При использовании воды населением большая часть воды после

ее использования возвращается в гидрографическую сеть в виде

сточных вод, остальная часть расходуется на испарение

(безвозвратные потери).

В США и России доля безвозвратного водопотребления

составляет 10 - 20 % объема водозабора, в странах Западной Европы

- 5 - 10 %. При обеспечении сельского населения доля безвозвратного

водопотребления значительно выше (20 - 40 % от водозабора) и

зависит как от его объема, так и от климатических условий, наличия

канализации и т. д.

В целом для земного шара объем безвозвратного

водопотребления, например, в 1990г. оценивался в 20 км

, что

составляло примерно 17 % полного забора воды для этих целей.

Потребности промышленности в воде колеблются в широких

пределах и зависят не только от отрасли, но и от применяемой

технологии производственного процесса, принятой системы

водоснабжения (прямоточной или оборотной), климатических условий

и т. д.

При прямоточной системе водоснабжения промышленного

предприятия вода из водного источника подается к отдельным

объектам производственного комплекса, используется в процессе

производства продукции, затем по канализационным линиям

поступает на очистные сооружения, после чего сбрасывается в

водоток или водоем на соответствующем расстоя нии от водозабора.

При прямоточной системе водоснабжения расходуется большое

количество воды, однако безвозвратное водопотребление не велико.

При оборотной системе водоснабжения отработанная вода после

очистки не сбрасывается в водоем, а многократно используется в

процессе производства, подвергаясь регенерации после каждого

производственного цикла. Расходы воды при этой схеме

водоснабжения невелики и определяются расходом, необходимым для

восполнения безвозвратного водопотребления в процессе

производства и регенерации, а также периодической замены воды в

оборотных циклах. Например, если тепловая станция мощностью 1

млн кВт при прямоточном водоснабжении ежегодно потребляет 1,5 км

воды, то при оборотной системе водоснабжения - только 0,12 км

, т. е.

в 13 раз меньше.

Зависимость объемов промышленного водопотребления от

климатических условий следующая: как правило, предприятия одной и

той же отрасли, расположенные в северных районах, потребляют

значительно меньше воды, чем предприятия, расположенные в южных

районах с высокой температурой воздуха.

Для оценки объемов промышленного водопотребления

используется понятие «водоемкость производства». Водоемкость

производства -это количество воды (м

), необходимое для

производства 1 т готовой продукции. Водоемкость различ ных видов

производства (м

/т) колеблется в широких пределах (Яковлев, Губий,

2005)

Удельное водопотребление (м

/т)

в отдельных отраслях промышленности

Производство

стали 150

чугуна 160 - 200

синтетического каучука 400 - 500

синтетического волокна 2500 - 5000

бумаги 400 – 800

Однако главнейшим водопотребителем в промышленности

выступает теплоэнергетика, которая требует огромного количества

воды для охлаждения агрегатов. Еще большее количество воды

требуется для выработки электроэнергии на атомных станциях (в 1,5 -

2 раза больше, чем на тепловых).

Двадцатый век характеризуется все ускоряющимся ростом

использования воды промышленностью. Так, если в 1900г. во всем

мире для нужд промышленности использовалось 30 км

воды, то в

1950г. уже 190 км

, в 1970г. - 510 км

, а в 2000г, - 1900 км

. Это

объясняется как быстрыми темпами роста промышленного

производства во всех странах, так и появлением новых, чрезвычайно

водоемких производств, таких, как целлюлозно -бумажная и

нефтехимическая промышленность, теплоэнергетика, на долю которых

сегодня приходится 80 – 90 % всего промышленного водозабора.

Однако доля безвозвратного водопотребления в промышленности

невелика и составляет 5 – 10 % от объема водозабора, а в

теплоэнергетике она еще меньше – 0,5 – 2 %.

Гидрологические расчеты при проектировании водоснабжения:

из речных потоков (живого тока) сводятся к определению

минимального 30-ти суточного расхода 95% обеспеченности;

из зарегулированных рек предполагают определение

характеристик максимального стока для оценки скорости заполнения

водохранилищ, устойчивости плотин, величины водосброса,

испарения с водохранилищ и др.;

из озер сводятся к определению максимальных и минимальных

уровней воды, т.к. всасывающая часть трубы должна быть на 0,5 м

выше дна и 0,2 м ниже нижней поверхности ледяного покрова.

2.3 Водоотведение

В процессе водопотребления часть воды возвращается в водные

объекты загрязненной. Образуются сточные воды. Сточными

называются воды, использованные на производственные или быт овые

нужды и получившие при этом дополнительные примеси

(загрязнения), изменившие их первоначальный состав или физические

свойства. Воды, стекающие с территории населенных мест и

промышленных предприятий в момент выпадения атмосферных

осадков, поливки улиц или после этого, также считаются сточными.

В зависимости от происхождения, вида и качественной

характеристики примесей сточные воды подразделяют на бытовые

(хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и

дождевые (атмосферные).

К бытовым относятся воды от кухонь, туалетных комнат, душевых,

бань, прачечных, столовых, больниц, а также хозяйственные воды,

образующиеся при мытье помещений. По составу содержащихся

примесей они могут быть фекальные, загрязненные в основном

физиологическими отбросами, и хозяйственные - с наличием

разнообразных отходов.

Максимальный расход бытовых вод с гектара жилой застройки

города в зависимости от плотности населения колеблется от 0,5 до 2

л/с, или 10 000 - 25 000 м

/год.

Воды от мытья и поливки улиц, фонтанов и дре нажей по

качественной характеристике загрязняющих их примесей близки к

дождевым водам и удаляются вместе с ними.

В зависимости от количества содержащихся примесей сточные

воды могут быть загрязненными (грязными) и чистыми.

Расходом называется количество сточных вод, отнесенное к

единица времени (например, м

/год, м

/сут, м

/ч, м

/с, л/с и т. д.).

Сточные воды перед выпуском в водоем подвергаются

предварительной обработке (освобождаются от примесей), условно

чистые воды выпускают в него без обработки или пов торно

используют в производстве.

Бытовые сточные воды содержат не только органические и

минеральные примеси, но и биологические, состоящие из бактерий, в

том числе и болезнетворных, что делает их потенциально опасными.

Рис 2.2 Городские очистные сооруж ения канализации

Производственные сточные воды - те, которые использованы в

технологическом процессе и не отвечают более требованиям,

предъявляемым этим процессом к их качеству. Они подлежат

удалению с территории предприятия. Сюда же относятся воды,

откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных

ископаемых (угля, нефти, руды и др.).

Производственные сточные воды бывают загрязнены в основном

отходами и отбросами производства, представляющими определенную

ценность.

Количественный и качественный состав минеральных,

органических и биологических примесей таких вод разнообразен и

зависит от отрасли промышленности и технологического процесса. В

сточных водах некоторых отраслей промышленности могут

содержаться ядовитые вещества (синильная кислота, фенол, мы шьяк,

анилин, сероуглерод, соли тяжелых металлов - меди, свинца, ртути,

хрома), а также радиоактивные элементы.

Уменьшению загрязненности производственных сточных вод

способствует улучшение технологических процессов на

промышленных предприятиях, приводящее к сокращению количества

отходов и отбросов.

Дождевые воды при выпадении насыщаются растворенными

газами, атмосферной пылью, аэрозолями, а при стекании смывают с

поверхностей крыш, внутриквартальных территорий и проездов пыль,

мусор, бензин, масла, другие загрязнения. Но, тем не менее, эти

воды, содержащие преимущественно минеральные загрязнения,

менее опасны в санитарном отношении, чем бытовые и загрязненные

производственные сточные воды.

В атмосферные воды, стекающие с загрязненных территорий

промышленных предприятий, иногда попадают примеси,

специфические для данного производства, например, химических и

нефтеперерабатывающих заводов, кожевенных предприятий,

мясокомбинатов, угольных складов и т. д. Такие воды следует

обязательно подвергать очистке.

Под нормой водоотведения подразумевают среднесуточное

количество сточных вод, приходящееся на одного жителя, а на

промышленных предприятиях - количество сточных вод в расчете на

единицу вырабатываемой продукции, иногда - и на единицу времени

работы агрегата.

Нормы водоотведения для населенных мест обычно принято

считать равными нормам водопотребления, так как бытовые сточные

воды, поступающие в канализацию, представляют собой загрязненную

и использованную водопроводную воду.

Однако не вся вода, подаваемая водопроводом и расходуемая в

населенном пункте, поступает в сеть бытовой канализации. Вода от

поливки улиц и зеленых насаждений, мытья мостовых, тушения

пожаров, из фонтанов поступает в дождевую канализацию, а при ее

отсутствии стекает по поверхности. По действующим в настоящее

время нормам расход воды на эти цели исчисляется сверх расхода

воды на бытовые нужды населения в зданиях. Не поступает в

канализацию и большая часть воды, потребляемой населением из

водоразборных колонок. Практически только 70% воды, подаваемой

водопроводом, по ступает в бытовую канализацию.

Установленная норма водоотведения бытовых сточных вод

колеблется от 50 до 240 л на человека в сутки.

В нормы водоотведения включают все расходы воды на

хозяйстненно-питьевые нужды в жилых помещениях и общественных

зданиях - больницах, поликлиниках, банях, прачечных, детских,

школьных и культурно-просветительных учреждениях, за исключением

санаториев, домов отдыха и детских лагерей. На нужды местной

промышленности, обслуживающей население, а также на неучтенные

расходы волы прибавляют от 5 до 10% суммарного расхода на

хозяйственно-бытовые нужды населенного пункта.

В неканализованных районах нормы водоотведения определяют

из расчета 25 л в сутки на одного жителя за счет сброса в

канализацию стоков сливными станциями и коммунально -бытовыми

предприятиями (банями, прачечными и т. д.).

Нормы водопотребления бытовых сточных вод от промышленных

предприятий устанавливают из расчета 25 л за смену на одного

рабочего и служащего с коэффициентом неравномерности

водоотведения 3, а для цехов со значительными тепловыделениями -

35 л за смену на одного человека с коэффициентом неравномерности

водоотведения 2,5.

В производствах, связанных с загрязнением тела работающего и

требующих особого санитарного режима, для обеспечения

надлежащего качества продукции норма водоотведения сточных вод

от душевых увеличивается до 40 л на разовое пользование душем.

Нормы водоотведения на единицу продукции для различных

производств (а также для однородных производств, но с разными

технологическими процессами) колеблются в очень широких пределах.

Так, на 1 т вырабатываемого стекла норма водоотведения составляет

0,5 м

, на 1 т чугуна - от 25 до 50 м

, на 1 т хлопчатобумажной ткани ~

до 600 м

, на 1 т вискозного шелка - до 1200 м

и т. д.

Первоочередной задачей при проектировании канализаций

является правильное определение расчетных расходов сточных вод.