Формирование структуры водохозяйственного комплекса на существующем водохранилище реки Дон

Астраханский государственный технический университет

Кафедра «Инженерная экология и

природообустройство»

Курсовая работа

по дисциплине:

«Комплексное использование водных ресурсов»

Тема:

«Формирование структуры водохозяйственного комплекса на существующем водохранилище реки Дон»

Выполнил:

студент гр. ДБО-41

Павелко А.А.

Проверила:

ст. преп. Петровичева Е.В.

Астрахань 2009

СОГЛАСОВАНО:

Зав. кафедрой «Инженерная экология

и природообустройство», к.т.н., доц.

___________________В.Н. Саинова

ЗАДАНИЕ

на составление курсовой работы

студентке 4 курса Павелко А.А.

Комплексное использование водных ресурсов

Тема: Формирование структуры водохозяйственного комплекса (ВХК) на существующем водохранилище бассейна р. Дон

1. Основание для проектирования:

учебный план по специальности 280302.65 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов».

2. Основные требования к составу проекта:

при формировании ВХК предусмотреть водосберегающие технологии участников комплекса, выполнить расчет ВХБ с его увязкой, выполнить экономическое обоснование принятой структуры ВХК с распределением комплексных затрат и определения затрат участников ВХК.

3. При разработке проекта предусмотреть природоохранные мероприятия при формировании ВХК.

4. Все исходные и расчетные данные представить на чертеже - лист ватмана. Компоновка на листе, масштаб согласовывается с преподавателем.

Задание выдано:

ст. преп. кафедры «Инженерная

экология и природообустройство»

_______________Петровичева Е.В.

«_____»_______________ 2009 г.

Содержание

Введение

1. Природные условия

1.1 Физико-географическая и гидрологическая

характеристика бассейна

1.2 Гидрогеологические условия

1.3 Почвы

1.4 Растительность

1.5 Животный мир

2.Антропогенное воздействие на Донской бассейн

3.Испльзование вод Донского бассейна

4. Структура планируемого водохозяйственного комплекса

4.1 Гидрологические данные гидрографа расходов воды

в реке Дон

4.2 Сведения о водопотребителях

4.3 Предварительная структура ВХК

4.4 Расчет и увязка годового ВХБ

4.4.1 Расчет расходной части ВХБ

4.4.2 Расчет приходной части ВХБ

4.4.3 Увязка годового ВХБ

5. Основные участники водохозяйственного комплекса, их влияния

на водный объект

6. Экономическое обоснование принятой структуры ВХК

6.1 Расчет экономической эффективности принятой структуры ВХК

без учета комплексных затрат

6.2 Распределение комплексных затрат между участниками ВХК

7. Природоохранные мероприятия при формировании

структуры ВХК

Список используемой литературы

1. Введение

Водные ресурсы являются важнейшей составной частью окружающей человека среды и одновременно одним из определяющих факторов развития и размещения производительных сил страны. Вода, как и многие природные ресурсы, представляет сырье, необходимое для производства различных видов промышленной, с/х продукции, выработки энергии.

Воды являются возобновляемым, но ограниченным и уязвимым природным ресурсом. Однако к водным ресурсам, как и к воздуху, люди привыкли относиться как к неистощимому дару природы. Такое обстоятельство обусловило необходимость рационализации использования водных ресурсов и их охраны. Масштабное водохозяйственное строительство для удовлетворения все возраставших потребностей народного хозяйства и населения в водных ресурсах, в большинстве, осуществлялось без необходимого учета отдаленных последствий и возможных изменений природных циклов в гидросфере, что привело к появлению столь же масштабных негативных изменений в состоянии водных объектов. Проблемы в водохозяйственном комплексе вызваны ослаблением системы государственного управления, многократным уменьшением объемов финансирования водохозяйственных мероприятий, необходимых для обеспечения нормального функционирования и развития водохозяйственного комплекса, в связи, с чем имеет место критический износ основных фондов водного хозяйства.

Основными проблемами водного хозяйства рассматриваемого региона в настоящее время являются:

- расточительное водопользование с относительно высоким удельным расходом воды на единицу произведенной продукции и на хозяйственно-питьевые нужды одного городского жителя.

- неудовлетворительное качество воды в водных объектах в связи с тем, что до нормативного качества очищается только около 10% сточных вод, нуждающихся в очистке, а также значительным количеством загрязняющих веществ, поступающих в водные объекты с поверхностным стоком с водосборов.

- возрастание материального ущерба от вредного воздействия вод в связи с ухудшением технического состояния защитных сооружений, снижением объемов эксплуатационных и профилактических мероприятий, ухудшением качества прогнозов, нарушениями режима использования паводкоопасных территорий.

- низкая эффективность системы государственного управления водным хозяйством в результате непрерывных реорганизаций структуры управления водным хозяйством, начиная с конца 80-х годов, утраты материальной базы, необходимой для мониторинга водных объектов; разгосударствление региональных проектных и научных организаций.

Именно поэтому в данной курсовой работе разрабатывается и предлагается к внедрению водохозяйственный комплекс, расположенный на реке Дон. Этот комплекс поможет решить некоторые из вышеперечисленных проблем, а также значительно снизит антропогенную нагрузку на бассейн реки Дон, каковая сложилась сейчас.

1. Природные условия

1.1 Физико-географическая характеристика реки Дон

Дон-река в Европейской части России. Длина её 1870 км, площадь бассейна 422 тыс. км² , площадь зеркала 5309 км² . Дон берет начало на восточных склонах Среднерусской возвышенности у города Новомосковска Тульской области. Впадает в Таганрогский залив Азовского моря. В верховьях (до впадения Тихой Сосны) течет в сравнительно узкой долине; правый берег высокий местами до 90м, сильно расчленен оврагами, левый - отлогий; русло извилистое много перекатов. Главнейшие притоки: Непрядва, Красивая Меча, Сосна-справа; Воронеж-слева. Следующий отрезок до города Калача, так называемый Средний Дон уже заметно изменяется. Дно реки на этом участке песчаное, с большим количеством песчаных перекатов. Необходимо отметить большую неравномерность в распределении площадей водосбора. С правой стороны близко к Дону подходит водораздел с р.Чиром, и с этой стороны в Дон впадает несколько мелких речек с ничтожным водосбором. Слева же впадают крупнейшие притоки – Хопер, Медведица и Иловля, занимающие водосбор включая и более мелкие левые притоки, площадью около 109 тыс. км ² .

Сильно меняется ширина долины Дона, у ст. Казанской она суживается настолько, что пойма отсутствует, у г. Серафимовича долина расширяется до 6 км, у Калоча долина снова сжимается отрогами Средне-русской возвышенности, с одной стороны; пойма здесь отсутствует. Почти на всем протяжении русло держится правой стороны долины, лишь местами отходя влево. В строении долины хорошо выражены три террасы, из которых нижняя является поймой возвышающейся над меженным уровнем на 4-6 м. На пойме заливаемой в весеннее половодье, после спада вод остается много озер, ериков, местами старые русла превратились в затоны. Все пойменные водоемы зарастают водной растительностью.

От Калача начинается нижний Дон. Правобережная часть бассейна Нижнего Дона с наиболее крупными притоками - реками Чир и Северный Донец – почти в двое превышают левобережную с наиболее значительными притоками – реками Сал и Западный Маныч, главным образом за счет бассейна Сев. Донца.

В части бассейна занятой реками Чиром, Цымлой и др. более мелкими правыми притоками сильно выражено влияние недостаточного увлажнения. Эрозионная работа поверхностных вод еще слабее, слаба развита и речная сеть. Долины не широкие, уклоны особенно в верхнем течении рек малы.

Значительным морфологическим многообразием отличается последний левобережный приток Дона – Западный Маныч. Река протекает по Манычской впадине, представляющей собой наиболее пониженную часть перешейка между Черным и Каспийским морями через которую еще недавно осуществлялось соединение обоих морей. По всему течению ряд озеровидных расширений – лиманов, соединенных протоками, летом иногда пересыхающих.

При впадении в севера–восточную оконечность Таганрогского залива Дон образует обширную дельту. Она начинается от Ростова и занимает площадь около 350 км² при наибольшей ширине 28 км. В области дельты Дон разделяется на ряд рукавов. Крупные рукава распадаются в свою очередь на множество более мелких, называемых здесь ериками. Дельта растет за счет отложения наносов Дона.

1.2 Гидрологическая характеристика реки Дон

Водное питание рек системы Дона идет главным образом за счет весеннего таяния зимних осадков. Летние осадки, хотя и более обильны, чем зимние, играют в поверхностном питании рек меньшую роль; при небольших летних дождях вода проникает глубже увеличивая грунтовое питание. Зимние осадки обеспечивают не только поверхностный сток, но поддерживают и грунтовое питание рек. Решительное преобладание весеннего питания явствует из данных распределения стока в течение года. Наряду с поступлением в реку вод происходит и их потери, которые в условиях геологического строения и климата бассейна особенно значительны в нижнем течении Дона. Эти потери идут главным образом на пропитывание водой поймы и в меньшей степени на испарение с водной поверхности.

Различие годового хода уровня между северными и юго-восточными районами бассейна заключается в основном в характере весеннего подъема вод. На севере как подъем, так и спад вод крайне резко выражены; весенние половодье носит характер высокого типа, сжатого во времени. На севере летние дождевые паводки выражены сильнее в связи с большим увлажнением почвы и меньшим испарением дождевых вод. Отсутствие или слабое развитие пойм способствует резким подъемом уровней и обуславливает большие годовые амплитуды до 13,9м.

Иногда, на Нижнем Дону, наблюдается значительные зимние паводки, обусловленные оттепелями.

Средний сток в устье без учета забора воды на орошение составляет 29,5 км³ , или 935м³ /сек. Расходы воды и жидкий сток Дона могут быть охарактеризованы по данным многолетних наблюдений. Годовой сток Дона за 49 лет, у Калача составляет средний 22,2 км³ , максимальный – 39,7 км³ , минимальный - 10,3 км³ .

Амплитуда колебаний уровня воды в реке постепенно уменьшается от истока к устью, составляя у г. Задонска 13 м, у ст. Казанской 9м.Большое влияние на изменение уровня воды в нижнем течении оказывает сброс воды из Цимлянского водохранилища, а также ветры: западные -нагонные и восточные - сгонные, вызывающие изменения уровня на ±2 м.

Температурный режим воды формируется под влиянием теплового стока реки, теплообмена воды с атмосферой, процессов смешения речных и морских вод, ледовых явлений. Согласно наблюдениям, в пункте Кагальник в 2005 г. дисперсия температуры воды в протоке была тесно связана с изменениями температуры воздуха. В зимний период (с конца января до середины марта 2005 г. и с начала января по март 2006 г.) температурный режим воды при наличии ледяного покрова характеризовался стабильными величинами температуры, близкими к температуре замерзания.

В безледный период температура воды имела значительный сезонный ход, составивший за 2005 г. – 29⁰ Си повторяющий более сглажено ход температуры воды весной и падения осенью. В весенний период, сразу же после очищения ото льда, наблюдалось повышения температуры воды. Интенсивность повышения температуры воды в этот период составила порядка 0,5⁰ С/сут.

1.3. Почва

Прибрежные почвы влияют на хозяйственную деятельность человека и имеют тесную связь с гидрологическими особенностями рек. В верховьях р. Дон на правобережье преобладают дерново-карбонатные почвы, сформировавшиеся на известняках. Затем их сменяют аллювиальные, чередующиеся в некоторых местах с торфяно-болотными. Почвы достаточно плодородные, т. к. обладают достаточной гумусностью и значениями рН, близкими к нейтральным. По левому берегу преобладают аллювиальные, на их формирование и загрязнение большое влияние оказывает река, которая во время половодья выходит из берегов и оставляет на берегу различные вещества, в т. ч. и вредные. Степень антропогенной нагрузки высокая, по берегам расположено много поселков, промышленных и с/х предприятий, реку пересекают автомобильные трассы.

На левом берегу р. Дон преобладают слабо- и среднеподзолистые почвы, на правобережье – дерново-подзолистые, сформировавшиеся на суглинистых породах. Почвы относительно плодородны и издавна используются местными жителями для выращивания с/х культур.

Почвы являются основной депонирующей средой, куда вещества-загрязнители поступают с выпадением из атмосферы, лиственным опадом, отмершими частями растений, отходами промышленных и с/х предприятий и т. д. Загрязненные почвы сами могут являться источником вторичного загрязнения приземного слоя воздуха. При смыве верхнего, наиболее загрязненного, слоя почв, происходит загрязнение поверхностных грунтовых вод.

Особое место среди химических загрязнителей почв занимают тяжелые металлы. По данным ВОЗ, тяжелые металлы по токсичности сейчас занимают II место. В прогнозе они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Токсичность их определяется тем, что они способны инактивировать физиологически важные органические вещества и могут медленно накапливаться в живых организмах, вызывая нежелательные для здоровья человека последствия.

В почвах на территории бассейна р. Дон обнаружено значительное превышение ПДК по кадмию, меди, цинку и свинцу. Особенно сильно загрязнены почвы возле автомобильных мостов через реку. Источником загрязнения, по-видимому, является автотранспорт.

В бассейне р. Дон загрязнение почвы не столь значительно. Отмечено повышенное содержание свинца в придорожных участках, а также присутствуют загрязнения органическими веществами и серой.

1.4. Растительность

Ранее вдоль Северского Донца росли вековые дубравы, которые были вырублены в XVIII—XIX веках. Есть сведения, о том, что еще Петр I использовал лес с берегов Северского Донца для постройки кораблей, участвующих в русско-турецких войнах. Также подавляющее большинство лугов, вдоль берегов реки, на которых росли сотни видов разнообразных диких трав, были распаханы к ХХ веку. В настоящее время сохранилась лишь минимальная часть былых дубов, главным образом в Харьковской области. Севернее Изюма, где проходит граница степи и лесостепи, еще сохранились пойменные широколиственные леса, а также сосновые леса в районе Чугуева. Большое количество видов диких растений сохранилось вблизи пойменных болот — здесь можно встретить иву, пушистую березу, клейкую ольху, ломкий крушинник. Вдоль реки распространён камыш, топяной хвощ, осока, кистецветковый кизляк, болотный сабельник и другие виды трав.

1.5. Животный мир

Рыбы

В Северском Донце водится 41 вид рыб. В то же время, загрязнение реки и сильная рекреационная нагрузка привела к существенному уменьшению рыбных запасов реки. Наиболее распространены мелкие виды рыбы: окунь, плотва, краснопёрка, а среди средних и крупных видов (лещ, судак, сом, щука) в настоящее время большие экземпляры встречаются всё реже. В зоне Печенежского водохранилища с 1967 года успешно функционирует крупный рыбопитомник, в котором выращивается карп. Ловля рыбы в Северском Донце ниже впадения реки Казённый Торец становится опасной из-за очень сильного загрязнения реки.

Земноводные и пресмыкающиеся

На берегах реки, в пойменных болотах можно встретить водяную лягушку, жерлянку, обыкновенных и гребенчатых тритонов, реже встречаются обыкновенный и водяной ужи, а также болотная черепаха. Одним из самых распространенных животных видов, обитающих вблизи Северского Донца, является, несомненно, зелёная жаба. Эти амфибии гнездятся не только вдоль берегов, но зачастую распространяются глубоко по территории нераспаханных лугов в бассейне реки.

Млекопитающие

Деятельность человека, главным образом распашка степей, привела к исчезновению распространенных ранее в бассейне Северского Донца животных: диких лошадей, степных антилоп, сайгаков, сурков и многих других. Ещё в шестидесятые-семидесятые годы у отдельных притоков Северского Донца, в основном у реки Оскол, водились байбаки, косули, дикий кабан, а у некоторых стариц можно было встретить выхухоля. В настоящее время из млекопитающих в бассейне реки можно встретить лишь различные виды грызунов: речные выдры, тушканчики, суслики и различные виды крыс, полевых и летучих мышей, которые, по-прежнему, обитают в бассейне реки.

Птицы

За последние 100—150 лет количество видов птиц, обитающих в бассейне Северского Донца резко сократилось. Исчезли такие ранее распространенные виды как степные орлы, журавли красавки, тиркуши, кречетки, стрепеты, черные и белокрылые жаворонки. Перестали гнездиться у реки гуси, лебеди, орлы беркуты, орланы белохвосты, соколы сапсаны, осоеды, скопы. Эти изменения, в основном, вызваны уничтожением лесов, особенно вековых дубрав, когда-то росших по берегам Северского Донца. Создание искусственных лесополос в шестидесятые годы, в том числе по берегам Северского Донца, привлекло в бассейн реки различных насекомоядных птиц, которые ранее здесь не встречались: горлиц, сорок и жуланов. Среди сохранившихся пока птиц — несколько видов уток и куликов, а также ворона, поганка, дроздовидная камышовка и уже редко встречающиеся цапли и аисты. В перелетный сезон можно также увидеть некоторые виды перелетных птиц: серого гуся, казарку и других.

2. Антропогенные воздействия на Донской бассейн

Донской бассейн образует экономический район, который относится к развитым промышленно-аграрным, с долей в суммарном объёме товарной продукции 20-30%. Обрабатывающая промышленность находится только в крупных населенных пунктах и представлена машиностроением и металлообработкой, строительных материалов, легкой и пищевой промышленностью. Основным источником водоснабжения в Донском бассейне являются поверхностные воды рек бассейна р. Дон и сама река Дон, а также сеть водохранилищ. Забор воды из подземных источников составляет всего лишь 4,7 % от общего забора воды.

Общий забор воды из природных водных объектов за 2008 год составил 2771.9 млн. м, в том числе 2567,76 млн. м из поверхностных источников, 200,8 млн. м из подземных и 7,16 млн. м из морских источников.

По сравнению с 2007 годом забор воды уменьшился на 144 млн. м Динамика забора воды по бассейнам рек, отдельным отраслям экономики и в пятилетнем разрезе неоднозначна. В целом в пятилетнем разрезе наметилось стабильное уменьшение водопотребления и наименьшее водопотребление отмечается в 2008 году. Все это связано в основном с продолжающимся спадом производства. Например, ОАО «Новочеркасская ГРЭС» уменьшила забор на 43 млн. мв связи с увеличением объема системы оборотного водоснабжения и снижением выработки электроэнергии, Донской магистральный канал - на 67,43 млн. м (уменьшение расходов воды на полив), МУП ПО «Водоканал» г. Ростова-на-Дону - на 14,6 млн. мза счет сокращения подачи воды промышленным предприятиям.

По структуре использования воды отраслями экономики наибольшие объемы воды используется промышленностью - 1532.9 млн. м, сельским хозяйством - 707 млн. м и жилищно-коммунальным хозяйством – 288,12 млн. м.

Таблица 1- Характеристика потребителей поверхностных вод год за 2007