Бассейн реки
.docБассейн 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.
-
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 |
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:
-
Метод 10% - это, когда в год 75% обеспеченности в реке оставляют 80% годового объема стока, а для 95% - 90.
-
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.
-
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. |
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.