Бассейн реки

Бассейн реки – это часть земной поверхности, включая почву; толщу грунтов, откуда происходит сток вод в отдельную реку; речную систему и озера. Бассейн каждой реки включает в себя поверхностные и подземные водосборы.

Поверхностный водосбор представляет собой участок земной поверхности, с которого поступают воды в данную речную систему.

Подземный водосбор образует толщу почвы грунтов, из которого вода поступает в речную сеть.

В общем случае поверхностные и подземные водосборы не совпадают. В силу больших затруднений в определенные границы подземного водосбора, обычно, при расчетах за величину бассейна принимают только поверхностные водосборы.

Цель работы: Оценить природные ресурсы бассейна реки, возможность их использования в отраслях экономики, расположенном на его территории. А также, провести оценки воздействия хозяйственной деятельности на различные виды ресурсов.

1. Баланс земельных ресурсов.

Рассматриваемая река, Лух, имеет длину 240км и площадь водосбора 4450км².

Вид угодий	Fлеса	Fвыгоны	FБолота	Fпашни	Fсенокосы	Fпр. угодия	Fбассейна
F%	42	4,1	2,2	27,8	10	13,9	100
Fкм²	1,869	182,45	97,9	1,237	445	618,55	4450
Fга	186900	18245	9790	127,7	44500	61855	4 45000

Таблица1

Fэколог. =30, что меньше Fэ<Fлеса +Fболот

30<42+2,2

Антропогенное использование площадей земельных угодий в пределах допустимого.

2) Классификация рек по площади водосбора и длине.

Таблица2

Группы рек	Площадь водосбора (тыс. км²)	Длина реки (км)
Ручьи	< 0,1	< 10
Малые	0,1 - 2	10 - 100
Средние	2 - 50	100 - 500
Большие	> 50	> 500

В соответствии с классификацией, рассматриваемая река относится к группе средних рек.

3) Основные гидрологические характеристики.

L (км)	F (км²)	Qср (м³/с)	Iр(‰)	Сv	Cs=2Cv
240	4450	17	0,131	0,3	0,6

Таблица3

Для построения кривой обеспеченности стока нам понадобится таблица трехпараметрического гамма распределения.

Кр% 2,82 1,4 1,24 1,13 1,05 1,97 0,89 0,82 0,75 0,64 0,44

Wр% 1512,03 750,65 664,86 605,88 562,989 520,09 477,2 439,67 402,135 343,16 235,92

Р% 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99

Сv=0,3

Таблица4

Обеспеченность – это вероятность превышения рассматриваемой величины. Если величина большая, то вероятное превышение у нее маленькое и наоборот.

Строится график кривой обеспеченности годового стока воды в реке.

Рис.1

Снять с графики 95, 75. Кривая обеспеченности позволяет определить объем стока в расчетные годы, с обеспеченностью 75 и 95%. Внутригодовое распределение стока представлена в таблице5.

Внутригодовое распределение объемов стока воды в реке.

Таблица5

Р%	месяцы												Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	3,2	4	9,2	251,2	61,6	17,6	15,6	8	4,8	10,4	7,6	6,8	400
	2,17	2,79	6,2	197,78	48,36	13,64	11,78	5,89	3,41	7,75	5,58	4,65	310
	1,24	1,5	3,6	97	23,8	6,8	6,02	3,1	1,9	4,02	2,9	2,6	-
	0,8	1,1	2,4	76,4	18,7	5,3	4,55	2,3	1,3	3	2,2	1,8	-
	0,8	1	2,3	62,8	15,4	4,4	3,9	2	1,2	2,6	1,9	1,7	-
	0,7	0,9	2	63,8	15,6	4,4	3,8	1,9	1,1	2,5	1,8	1,5	-

4) Определение минимально допустимого экологического стока.

Экологический сток – сток, позволяющий сохранить состояние устойчивого равновесия водной экосистемы, он должен удовлетворять следующим условиям: а) обеспечение достаточного для водной биоты воды; б) должен быть переменный во времени; в) обеспечивать параметры водного потока в пределах оптимального значения.

Существует несколько методов назначения экологического стока:

1. Метод 10% - это, когда в год 75% обеспеченности в реке оставляют 80% годового объема стока, а для 95% - 90.

2. Метод Фащевского, когда для года 75% обеспеченности за экологический сток принимают сток реки 95% обеспеченности. А для года 95% обеспеченности за экологический сток принимают сток реки 99% обеспеченности.

3. Метод разделение гидрографа на экологический и товарный сток. Для этого, пользуясь данными таблицы5, строчками Q, строятся два графика гидрографа стока.

Qдопустимого изъятия =Qср(1-Сv)=17(1-0,3)= 11,9м³/с

В таблице 5 проводим сравнения: Qi<Qд.и. =>Qэкол.i=Qi

Qi>Qд.и.=>QЭкол.i=Qд.и.

Назначение экологического стока.

месяцы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	год
	1,24	1,5	3,6	11,9	11,9	6,8	6,02	3,1	1,9	4,02	2,9	2,6	-
	0,8	1	2,4	11,9	11,9	5,3	4,55	2,3	1,3	3	2,2	1,8	-
	3,21	3,9	9,3	30,8	30,8	17,6	15,6	8,03	4,9	10,4	7,5	6,7	148,74
	2,07	1	6,2	30,8	30,8	13,7	11,8	5,9	3,4	7,77	5,7	4,7	123,84

Таблица6

5)Оценка изменения годового стока реки в результате антропогенной деятельности на водосборной площади.

Антропогенная деятельность на водосборной площади приводит к изменению условий формирования стока, поэтому оказывает косвенное воздействие на объемы речного стока. В данной работе оценивается влияние агротехнических мероприятий на изменение годового стока. Это позволяет учесть изменение стока реки при его использовании.

Лесная зона:

Ос (осадки)- 580мм;

Н (глубина грунтовых вод) – 4м;

Fпашни – 0,278;

S (запаса воды в снеге) – 160-200мм;

I (уклон водосбора реки) – 1,31;

Соответствующий коэффициент для оценки изменения грунтового и склонового стока, заданной обеспеченности (вероятности превышения 75%, 95% маловодного года).

Соответствующие коэффициенты, учитывающие влияние механического состава почво- грунтов на изменение грунтового и склонового стока.

Коэффициенты, учитывающие влияние агротехники (суглинки).

Кху – коэффициент, учитывающий водность района в пределах природной зоны.

Х – количество осадков за период склонового стока 51;

Влияние на реку:

Вывод: если ∆W превышает 5%, то ее следует учитывать в следующих расчетах путем добавления к объему стока реки с учетом знака плюс, к таблице 5.

Таблица 7

	1,92	2,4	5,52	150,72	36,96	10,56	9,36	4,8	2,88	6,24	4,56	4,08
	1,63	2,09	4,65	148,3	36,27	10,23	8,84	4,42	2,56	5,8	4,19	3,49

6) Использование водных ресурсов на современном этапе.

На современном этапе, на рассматриваемом объекте, получили развитие следующие водопотребители: городское и сельское ЖКХ, промышленность, животноводство. К водопользователем относится водная экосистема – природные комплексы реки.

6,1) Водопотребители.

Численность сельского населения

Преобладает легкая промышленность, годовой выпуск продукции В=55 тыс. погонных метров в год.

Участник	Формула	W	Kвв	Wвв	Wбп=W-Wвв
Город q=250л/ч	Где,η=0,9	20,1	0,8	16,08	4,02
Село q=50л/ч		1,269	0,7	0,888	0,381
Жив-во q=100л/г		0,508	0,7	0,355	0,153
Пром-ть	Гдеq=1.263м³/л η=0,98	70,88	0,28	19,84	51,04

6,2) Расчет безвозвратного водопользования.

Таблица 8

7) Построение эпюры стока по длине реки с учетом безвозвратного водопотребления.

На реке расчетные створы. В местах смены видов угодий (болота на лес; лес на сельхоз угодий). Створы также обозначаются в местах сбросов сточных вод (город, село, ферма).

8) Определение объема загрязняющих веществ.

8,1) Расчет объемов загрязняющих веществ, поступающий с природных объектов. Расчет проводят по фосфору, как лимитирующему веществу с точки зрения стадии трофности водных объектов.

Где, Vл – удельное поступление фосфора в лесную подстилку ( смешанный лес 5,4кг/га);

- коэффициент потерь фосфора при разложении опада 0,008;

Fл – площадь лесов 186900га;

Для луговых угодий и болот:

Где,Vлуг – вынос фосфора с лугов и болот 0,04кг/га;

Vболота – 0,08(низинные);

F – Площадь болот и лугов в га.

8,2) Расчет объемов выноса фосфора с сельско- хозяйственных угодий.

коэффициент миграции фосфора из почвы, зависит от вида растений (кормовые – 0,2);

коэффициент, учитывающий удаленность сельхоз угодий от реки 1;

урожайность с/х культур (зерновые 25-35);

содержание фосфора в растениях (зерновые 1 кг/ц);

F – площадь сельхоз угодий в га;

8,3) Определение объема фосфора, поступающего со сточными водами водопотребителей.

Где,q – удельное поступление фосфора на человека, голову.

где, 1000- переводной коэффициент;

С – концентрация фосфора в сточных водах в промышленности (химическая 0,86);

Э – доля очищаемых сточных вод 0,24;

8,4) Расчет изменений объема фосфора по длине реки.

- без учета водоохраняемых мероприятий:

- с учетом ВОМ:

1) введение оборотной системы в промышленности;

2) повышение эффективности очистки сточных вод, путем модернизации старых или строительства новых очистных сооружений;

3) устройство водоохранных зон (80%);

4) обустройство выгребных ям, отстойники(70%), закрепление свалок, обволование(60%); для животноводческих ферм – буртование навоза, распашка поперек склона(60%).

8,5) Расчет концентрации фосфора по длине реки и оценки загрязненности водного объекта и пригодности воды для использования.

№ Створа		Bi (кг)	BiВОМ(кг)	Сi(мг/л)	СiВОМ(мг/л)
1 2 3 3' 4 4' 5	47 144,6 173,91 118,85 203,205 147,6 232,5	783,2 8857,2 105434,01 316682,01 419193,144 785447,144 887958,278	156,64 1771,44 5092,26 5092,26 8413,077 10516,6 13837,42	0,017 0,06 0,61 2,665 2,063 5,32 3,82	0,003 0,012 0,03 0,04 0,04 0,07 0,06

Таблица 9.

Стадии трофности	Концентрация N	Фосфор (мл/л)	Использование.
олиготрофные	0-0,6	0-0,008	Все виды использования.
мезотрофные	0,6-0,75	0,008-0,02	Для питьевого снабжения с подготовкой.
эфтрофные	0,75-1,87	0,02-0,08	Ограниченное рыбоводство, техническое водоснабжение.
дистрофные	>1,87	>0,08	Техническое водоснабжение с предварительной очисткой.

Вывод: оценка загрязняемости водного объекта проводится на основе сравнения концентрации веществ в речной воде с придельной допустимыми концентрациями. ПДК для фосфора 0,03гр/лит. Для рыбохозяйственной категории водопользования. Так же,проводится оценка по стадиям трофности водного объекта по Хрисанову Н. И.

Таблица 10.

Вывод: Без водоохраняемых мероприятий, по всей длине реки, наблюдается превышение ПДК. Река относится к дистрофной стадии. С учетом ВОМ, река относится к мезотрофной (до третьего створа – олигатрофная).

9) Прогноз изменения содержания гумуса на с/х угодьях.

Исходные данные:

Исходное содержание гумуса Гисх=1,2%;

Состав севооборота, ведущая культура: зерновые

овощи

травы

Объемный вес гумуса q = 1.5т/м³

9,1) Расчет баланса гумуса под культурами при коэффициенте минерализации.