Занятий
Скачать 288.2 Kb.
|
| Модуль 1(Тема): «Введение в курс Гидрология и регулирование стока» ВВЕДЕНИЕ Данная тема является первой в курсе, посвященной изучению дисциплины « Гидрология и регулирование стока», и призвана помочь определить цели и задачи дисциплины. В данной теме рассмотрены вопросы по значению воды для различных областей деятельности человека. Краткие исторические сведения о развитии гидрологии и гидротехники. Рост потребности человечества в воде в условиях современной НТР. СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА
^ Основные потребители воды По мере своего развития человечество расходует все большее количество воды для удовлетворения самых разнообразных нужд: водоснабжения населения, промышленности, выработки электроэнергии, орошения и обводнения земель, транспорта, рыбного хозяйства и т. д. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, развитие которой было бы возможно без использования воды. В настоящее время для всего мира основным вопросом становится проблема обеспечения человечества чистой водой, так как имеющиеся пресные водные ресурсы во многих регионах оказываются недостаточными для удовлетворения нужд быстро растущего населения, бурно развивающейся промышленности и сельского хозяйства. Для рационального использования водных ресурсов необходимо, прежде всего знать, какое количество воды требуется для удовлетворения всех ее потребителей не только на сегодняшний день, но и на перспективу. Все отрасли хозяйства по их отношению к водным ресурсам подразделяются на две категории: водопотребители и водопользователи. Водопотребители забирают воду из источника, используют для выработки промышленной и сельскохозяйственной продукции или бытовых нужд населения, а затем возвращают в водный объект, но уже в другом месте, в меньшем количестве и в другом качестве. Водопользователи не забирают непосредственно воду из источника, а используют ее как среду (водный транспорт, рыбоводство, спорт и т. д.) или как источник энергии (гидроэлектростанции). Однако и они могут изменять качество воды (например, водный транспорт). Следует иметь в виду, что при современном комплексном использовании водных ресурсов грань между водопотребителями и водопользователями стирается. Например, при создании крупных водохранилищ для выработки электроэнергии коренным образом меняется не только гидрологический режим и качество воды, но и происходит увеличение потерь воды на испарение, т. е. само водохранилище выступает в качестве водопотребителя. В связи с этим при рассмотрении влияния различных видов хозяйственной деятельности на количественные и качественные изменения водных ресурсов целесообразно применять термин «водопотребитель». Использование воды в зависимости от целей можно подразделить на хозяйственно-питьевое, коммунальное, сельскохозяйственное, промышленное, транспортное и т. д. Для обеспечения потребителей водой необходим специальный комплекс гидротехнических сооружений — система водоснабжения. ^ 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. Постоянный рост водопотребления связан как с ростом численности населения на земном шаре, так и с ростом благоустройства городов и поселков. Для количественной характеристики использования водных ресурсов важно знать не только суммарный объем забора воды, но и безвозвратное водопотребление. Безвозвратное водопотребление рассчитывается обычно в % от объема забранной воды и зависит от вида водопользования воды, объема водоподачи и местных физико-географических условий. 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 целом для земного шара объем безвозвратного водопотребления, например, в 1970 г. оценивался в 20 км3, 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 расстоянии от водозабора. При прямоточной системе водоснабжения расходуется большое количество воды, однако безвозвратное водопотребление мало. 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 км3 воды, то при оборотной системе водоснабжения—только 0,12 км3, т. е. в 13 раз меньше. Для оценки объемов промышленного водопотребления используется понятие «водоемкость производства». Водоемкость производства — это количество воды (м3), необходимое для производства 1 т готовой продукции. Главным 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). ^ Сельское хозяйство в настоящее время является одним из основных потребителей воды, что связано в первую очередь с увеличением площадей орошаемого земледелия. Его развитие диктуется необходимостью обеспечения человечества продуктами питания. Несмотря на то что в настоящее время орошается немногим более 15 % площади всех сельскохозяйственных земель, доля сельскохозяйственной продукции с орошаемых земель составляет более 50 % всей продукции в стоимостном выражении. В условиях быстрых темпов роста населения и острого недостатка продуктов питания, который испытывает сейчас 2/3 жителей Земли, орошению отводится все большая роль в повышении эффективности земледелия. Суммарные затраты воды на орошение зависят от площади орошаемых земель, удельного водопотребления, вида сельскохозяйственных культур и количества возвратных вод. Удельное водопотребление выражается в м3 воды, расходуемой на орошение 1 га земли. Удельное водопотребление и количество возвратных вод зависят от физико-географических условий района, состава выращиваемых сельскохозяйственных культур, технического состояния оросительных систем и применяемого способа полива. Количество возвратных вод выражается в % от водозабора. Водохранилища Создание водохранилищ приводит к коренному преобразованию распределения речного стока во времени, к увеличению водных ресурсов района в лимитирующие периоды и в маловодные годы. Вместе с тем в результате затопления больших территорий водохранилища значительно увеличивают испарение с водной поверхности (особенно в районах недостаточного увлажнения), что приводит к уменьшению суммарных водных ресурсов региона. В данном случае водохранилища выступают в качестве одного из потребителей воды. Дополнительные потери на испарение в результате создания водохранилищ рассчитываются по разности значений испарения с водного зеркала водохранилища и с той же территории до затопления. ^ водных ресурсов под влиянием хозяйственной деятельности Качество вод обусловлено как природными, так и антропогенными факторами. В результате интенсивного использования водных ресурсов не только изменяется количество воды, пригодной для той или иной области хозяйственной деятельности, но и происходит изменение составляющих водного баланса, гидрологического режима водных объектов и, самое главное, изменяется ее качество. Объясняется это тем, что большинство рек и озер является одновременно источниками водоснабжения и приемниками хозяйственно-бытовых, промышленных и сельскохозяйственных стоков. Это привело к тому, что в наиболее обжитых районах земного шара в настоящее время не осталось крупных речных систем с естественным гидрологическим режимом и химическим составом, не нарушенным антропогенной деятельностью. Основными видами хозяйственной деятельности, оказывающими наибольшее влияние на качественные и количественные изменения водных ресурсов, являются: водопотребление на промышленные и коммунальные нужды, сбросы отработанных вод, переброска стока, урбанизация, создание водохранилищ, орошение и обводнение засушливых земель, осушение, агролесомелиоративные мероприятия и т. д. При этом на каждом водосборе могут одновременно действовать если не все, то многие из перечисленных факторов. В связи с этим при водохозяйственном планировании и регулировании качества воды оказывается необходимым учитывать влияние каждого из этих факторов в отдельности и всех вместе. При рассмотрении каждого фактора сталкиваются с двумя вопросами — изменение гидрологического режима и объема стока и качественные изменения водных ресурсов. В результате антропогенного воздействия происходит загрязнение природных вод, т. е. изменение их состава и свойств, приводящее к ухудшению качества воды для водопользования. Наибольшую опасность для природных вод и живых организмов представляют радиоактивные отходы. Загрязненная вода может стать непригодной для определенных водопользователей. Вот почему при оценке влияния хозяйственной деятельности на водные ресурсы необходимо учитывать не только их количественные, но и качественные изменения. Промышленность Особенностью использования воды в промышленности является то, что ее подавляющая часть после использования в процессе производства возвращается в реки и озера в виде сточных вод. Безвозвратное водопотребление составляет незначительную часть от водозабора (5—10 %) и не может существенно сказаться на количественном изменении водных ресурсов крупных районов. Качество же воды в водном источнике под влиянием промышленных стоков меняется очень существенно, т. е. сброс отработанных сточных вод приводит к загрязнению водотоков и водоемов. Количество и состав загрязняющих веществ в промышленных сточных водах зависят от вида производства, исходного сырья, различных добавочных продуктов, участвующих в технологических процессах. Кроме того, состав сточных вод конкретного производства зависит от принятой на данном производстве технологии, от вида и совершенства производственной аппаратуры и т. д. Состав сточных вод промышленности многообразен, и даже для одного и того же производства колеблется в весьма широких пределах. С появлением новых отраслей промышленности (нефтехимической, органического синтеза и т. д.), с ростом использования новых химических соединений происходит дальнейшее увеличение промышленных сточных вод и усложнение их состава. Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как металлургическая, химическая, целлюлозно-бумажная, нефтеперерабатывающая. Основными загрязняющими веществами в сточных водах этих отраслей промышленности являются: нефть, фенолы, цветные металлы, сложные химические соединения. По результатам наблюдений, выполненных в последние годы, поверхностные воды страны оказались загрязненными нефтепродуктами в 80 % всех случаев наблюдений, фенолами — в 60 %, тяжелыми металлами — в 40 % случаев. Нефть и нефтепродукты не являются естественными компонентами состава воды рек и водоемов, поэтому их появление в водных объектах можно рассматривать как загрязнение. Наличие в воде нефтепродуктов отражается на развитии икры и мальков рыб, на численности и составе кормовых ресурсов рек, на качестве и пригодности в пищу промысловой рыбы. Образование пленки на поверхности воды снижает самоочищающие способности водоемов. Биохимическое разложение нефтепродуктов в поверхностных водах протекает очень медленно. Скорость биохимического окисления зависит от многих факторов: температуры воды, наличия в воде кислорода и биогенных веществ, от химического состава сбрасываемых нефтепродуктов, наличия в воде высшей растительности и т. д. Однако даже при благоприятных условиях разложение взвешенной и растворенной в воде нефти (ее распад и удаление из водоема) происходит не быстрее чем за 100—150 дней. Загрязнение поверхностных вод фенолами (обычно имеют в виду одноатомные летучие фенолы, являющиеся наиболее токсичными в этой группе соединений) приводит к нарушению биологических процессов, протекающих в водных объектах. В результате работы химических предприятий в водоемы попадает большое количество разнообразных по составу и свойствам органических соединений, в том числе ранее не существовавших в природе. Часть этих веществ исключительно активна в биологическом отношении, они с трудом поддаются биологической очистке, действию физических реагентов, т. е. трудноудалимы из стоков. Среди этих веществ особое место занимают синтетические моющие средства — детергенты, производство которых интенсивно развивается во всех странах. По исследованиям, выполненным в США, установлено, что применение детергентов привело к значительному увеличению содержания фосфатов в реках США, а это вызвало интенсивное развитие в них водной растительности, к цветению рек и водоемов, к истощению кислорода в водной массе. Другой отрицательной чертой детергентов является то, что они чрезвычайно затрудняют работу канализационных сооружений, замедляя процессы коагуляции при очистке воды на водопроводных станциях. Весьма неблагоприятное воздействие на реки и водоемы оказывают сточные воды, содержащие значительное количество цинка и меди. Содержание меди и цинка в незагрязненных водоемах невелико и зависит от физико-географических условий формирования химического состава воды, сезонных колебаний температуры и гидрологического режима реки. Содержание меди в природных водах составляет 1—10 мкг/л, а цинка — 1 — 30 мкг/л. Увеличение концентрации этих веществ в водах реки или водоема приводит к замедлению процессов самоочищения воды от органических соединений, к угнетению биологической жизни водоема. Положение усугубляется тем, что медь и цинк не удаляются полностью из водоема, а меняются лишь формы и скорость их миграции. Таким образом, при сбросе сточных вод, содержащих эти тяжелые металлы, следует рассчитывать на снижение их концентрации только за счет разбавления. Особым видом промышленного загрязнения водоемов является тепловое загрязнение, обусловленное выпуском теплых вод от различных энергетических установок. Огромное количество тепла, поступающего с нагретыми сбросными водами в реки, озера и искусственные водохранилища, оказывают существенное влияние на термический и биологический режим водоемов. Наблюдения, проводившиеся в зоне воздействия теплых вод, показали, что в этой зоне нарушаются условия нереста рыб, может гибнуть зоопланктон, повышается зараженность рыб паразитами и т. д. Интенсивность влияния теплового загрязнения зависит от температуры нагревания воды. Для лета выявлена следующая характерная последовательность воздействия повышенных температур воды на биоценоз озер и искусственных водоемов: — при температуре до 26 °С не наблюдается вредного воздействия;
Создание различных охладительных устройств для сброса вод тепловых электростанций при огромном расходе этих вод приводит к значительному удорожанию строительства и эксплуатации последних. В связи с этим изучению влияния теплового загрязнения уделяется в последнее время большое внимание. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Начало занятий 1 сентября, окончание занятий 31 декабря. Каникулы с 1 по 7 января | | На изучение дисциплины отводится 48 часов. Из них: лекционных – 12 час. (6 учебных занятий) |
| Возможность выполнения щадящих оздоровительных занятий для беременных, а также для людей пожилого возраста | | Даёт возможность посетить 8 занятий любого танцевального направления в течение 1,5 месяцев со дня выдачи |
| Преподаватель, исходя из рабочей программы, применительно к тому или иному факультету рассматривает в ходе семинарских занятий лишь... | | Таким образом, причины несчастных случаев и травм кроются в нарушениях обязательных правил при проведении занятий по физическому... |
| Таким образом, причины несчастных случаев и травм кроются в нарушениях обязательных правил при проведении занятий по физическому... | | ... |
| Характеристика дисциплины, данные об авторе, постреквизиты, пререквизиты дисциплины | | Характеристика дисциплины, данные об авторе, постреквизиты, пререквизиты дисциплины |