Организация работ по наблюдению и контролю качества поверхностных вод

 

Контроль качества поверхностных вод в системе ОГСНК проводится в соответствии с требованиями ГОСТа 17.3.07-82. «Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков». Он устанавливает единые требования к построению сети контроля, проведению наблюдений и обработке.

В основе организации и проведения контроля в пунктах ОГСНК лежат следующие основные принципы:

· комплексность и систематичность наблюдений;

· согласованность сроков их проведения с характерными гидрологическими ситуациями;

· определение показателей качества воды едиными методами.

Соблюдение этих принципов достигается установлением программ контроля (по физическим, химическим, гидробиологическим и гидрологическим показателям) и периодичностью проведения контроля, выполнением анализа проб воды по единым методикам, проведением гидрометрических работ в соответствии с указаниями.

Первым этапом организации работ по наблюдению и контролю качества поверхностных вод является выбор местоположения пунктов контроля.

Под пунктом контроля качества поверхностных вод следует понимать место на водоеме или водотоке, в котором производят комплекс работ для получения данных о качестве воды. При наличии нескольких источников загрязнения подпунктом контроля следует понимать весь участок водоема или водотока, на котором расположен населенный пункт, а не отдельные источники загрязнения.

Название пункта контроля дается по названию какого-либо постоянного ориентира (населенный пункт, электростанция, плотина и т. п.) для определенного водного объекта.

Пункты контроля организуют в первую очередь на водоемах и водотоках, имеющих большое народнохозяйственное значение, а также подверженных значительному загрязнению промышленными, хозяйственными сточными водами. На незагрязняемых сточными водами водоемах и водотоках или их участках создаются пункты для фоновых наблюдений.

Пункты контроля организуют на водоемах и водотоках в районах:

· расположения городов и крупных рабочих поселков, сточные воды которых сбрасываются в водоемы и водотоки;

· сброса сточных вод отдельно стоящими крупными промышленными предприятиями, территориально-производственными комплексами, организованного сброса сельскохозяйственных сточных вод;

· мест нереста и зимовья ценных видов промысловых организмов;

· предплотинных участков рек, являющихся важными для рыбного хозяйства;

· пересечения реками государственной границы и границ республик;

· замыкающих створов больших и средних рек;

· устьев загрязненных притоков больших водоемов и водотоков.

Для изучения природных процессов и определения фонового состояния воды водоемов и водотоков пункты контроля создают также на неподверженных прямому антропогенному воздействию участках водного объекта, расположенного на территории государственных заповедников и национальных парков.

В Пунктах контроля организуются один или несколько створов наблюдений. Под створом пункта (наблюдения) контроля следует понимать условное сечение водоема или водотока, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Местоположение створов устанавливают с учетом гидрометеорологических и морфологических особенностей водоема или водотока, расположения источников загрязнения, количества, состава и свойств сбрасываемых сточных вод, интересов водопользователей, а также «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Один створ устанавливают на водотоках при отсутствии организованного сброса сточных вод в устьях загрязненных притоков, на незагрязненных участках водотоков, на предплотинных участках рек, на замыкающих участках рек, в местах пересечения границы.

Два створа и более устанавливаются на водотоках при наличии организованного сброса сточных вод. Один из них располагают выше источника загрязнения (вне влияния рассматриваемых сточных вод), другие — ниже источника загрязнения. Состав воды в пробе, взятой выше источника загрязнения, характеризует фоновое значение показателей качества воды водотока. Сравнение фоновых значений показателей с показателями в пробе, отобранной ниже источника загрязнения с учетом времени добегания, позволяет судить о характере и степени загрязненности вод под влиянием источников загрязнения. Изменение состава воды в пробах, отобранных также с учетом времени добегания в первом после сброса сточных вод створе и в расположенных ниже створах, дает возможность оценить самоочищающую способность водотока.

Верхний створ устанавливают на 1 км выше источника загрязнения (обычно на этом расстоянии исключается возможность влияния на водоток поступающих со сточными водами загрязняющих веществ). Выбор створов ниже источника загрязнения осуществляется с учетом всего комплекса условий, влияющих на характер распространения загрязняющих веществ в водотоке.

При выборе створа ниже источника загрязнения необходимо, чтобы он характеризовал состав воды в целом по сечению, т. е. был расположен в месте достаточно полного (не менее 80 %) смешения сточных вод с водой водотока.

Полученное расчетным путем расположение створов смешения рекомендуется уточнить во время обследования участка путем измерения характерных для оценки смешения данных. Створ смешения мигрирует вдоль русла водотока, оптимальным следует считать место, где створ контроля совпадает со створом гарантированного в течение года практически полного смешения сточных вод с водой водотока. На реках, используемых для нужд рыбного хозяйства, такой створ устанавливается в 0, 5 км от места сброса сточных вод.

При наличии на водотоке нескольких источников загрязнения верхний створ располагается выше первого источника, нижний — ниже последнего. Между створами выше и ниже источников загрязнения могут быть установлены дополнительные створы, которые должны охарактеризовать влияние отдельных источников загрязнения. При наличии на водотоке нескольких рукавов створы располагают на тех из них, где наблюдаются наибольшие расходы и нарушения норм качества воды водотоков.

Наблюдение и контроль на водоемах проводят по водоему в целом или на отдельных загрязненных участках его. При контроле по водоему с учетом геоморфологии береговой линии и других факторов устанавливают не менее 3 створов, по возможности равномерно распределенных по акватории.

При контроле на отдельных загрязненных участках водоемов створы устанавливают с учетом условий водообмена водоемов. На водоемах с интенсивным водообменом (> 5, 0) расположение створов аналогично расположению их на водотоках: один створ устанавливают примерно на 1 км выше источника загрязнения, где нет влияния сточных вод, остальные створы — ниже источника загрязнения (не менее двух, на расстоянии 0, 5 км от сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности). Границу зоны загрязненности (а это часть водоема или водотока, в которой нарушены нормы качества воды по одному или нескольким показателям) устанавливают по размерам максимальной зоны загрязненности, определенной расчетным путем и уточненной при проведении обследования водоема.

На водоемах с умеренным (0, 1-5, 0) и замедленным (< 0, 1) водообменом один створ устанавливают в неподверженной загрязнению части водоема, другой — совмещают со створом сброса сточных вод; остальные створы проходят параллельно ему по обе стороны (не менее 2, на расстоянии 0, 5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности). Количество вертикалей в створе на водоеме определяется шириной зоны загрязненности: первую вертикаль располагают на расстоянии не далее 0, 5 км от места сброса сточных вод или от берега, последнюю — непосредственно за границей зоны загрязненности.

Количество вертикалей в створе на водотоке определяется условиями смешения речных вод со сточными водами или водами притоков: при неоднородности химического состава в створе устанавливают не менее трех вертикалей (на стрежне и на расстоянии 3-5 м от берегов); при однородности химического состава — одну вертикаль (на стрежне реки).

Количество горизонтов на вертикали определяется глубиной водоема или водотока в месте измерения: при глубине до 5 м устанавливается один горизонт (у поверхности — 0, 2-0, 3 м от поверхности воды летом и у нижней поверхности льда зимой), при глубине от 5 до 10 м - два (у поверхности и на глубине 0, 5 м от дна), а при глубине более 10 м - три (промежуточный, расположенный на половине глубины). На глубоких водоемах устанавливают следующие горизонты: у поверхности, на глубинах 10, 20, 50 и 100 м и у дна (дополнительный горизонт — в слое скачка плотности) (табл. 4.3, 4.4, 4.5).

Пункты контроля качества поверхностных вод подразделяются на 4 категории. Категория пункта определяет периодичность контроля качества вод и программу контроля в пункте, категория пункта устанавливается с учетом следующих основных факторов: народнохозяйственного значения водного объекта, качества воды, размера и объема водоема, размера и водности водотока и др. (табл. 4.6).

Какова же периодичность контроля на пунктах каждой категории?

В пунктах 1 категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводят ежедневно в первом после выпуска сточных вод створе, ежедекадно и ежемесячно по сокращенной программе и по обязательной программе в основные фазы водного режима.

В пунктах II категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводят ежедневно (визуальные наблюдения), ежедекадно (по сокращенной программе), ежемесячно (по сокращенной программе) и по обязательной программе в основные фазы водного режима.

В пунктах III категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводят ежемесячно по сокращенной программе либо по обязательной в основные фазы водного режима.

В пунктах IV категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводят в основные фазы водного режима по обязательной программе.

 

Контроль качества воды по обязательной программе на большинстве водотоков проводят семь раз в году:

· во время половодья — на подъеме, пике и спаде;

· во время летней межени — при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка;

· осенью — перед ледоставом, во время зимней межени.

В зависимости от особенностей водного режима водотока периодичность контроля может отличаться от обязательной программы:

· на реках с длительным половодьем (больше месяца) число наблюдений увеличивается до 8 в год;

· на водотоках с устойчивой летней меженью, где осенний подъем воды выражен слабо, число наблюдений снижается до 5—6 в год;

· на временных водотоках число наблюдений уменьшается до 3-4 в год;

· на реках с паводочным режимом в течение всего года число наблюдений должно быть не менее 8;

· на горных реках число наблюдений может колебаться в зависимости от типа водотока от 4 до 11.

На водоемах контроль по обязательной программе проводят:

· зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине ледяного покрова,

· в начале весеннего наполнения водоема,

· в период максимального наполнения (при наибольшем уровне),

· в летне-осенний период при наиболее низком уровне.

 

При проведении контроля по гидробиологическим, гидрохимическим и гидрологическим показателям могут встречаться нарушения или невозможности проведения плановых программных работ. Такие случаи оговорены существующими рекомендациями.

Остановимся на программах контроля. Обязательная программа контроля по гидрологическим и гидрохимическим показателям предусматривает определение следующих показателей: расход воды, м3/с; скорость течения, м/с; уровень, м, визуальные наблюдения (температура, °С); цветность, град; прозрачность, см; запах, баллы); концентрация растворенных вводе газов (кислорода двуокиси углерода, мг/дм3 (мг/л), концентрация взвешенных веществ, мг/дм3 (мг/л); водородный показатель (рН); окислительно-восстановительный потенциал (Eh), мВ; концентрация главных ионов (хлоридных, сульфатных, гидрокарбонатных, кальция, магния, натрия, калия); сумма ионов, мг/дм3 (мг/л); химическое потребление кислорода, мг/дм3 (мг/л); биохимическое потребление кислорода за 5 сут. мг/дм3 (мг/л); концентрация биогенных элементов (аммонийных, нитритных и нитратных ионов, фосфатов, железа общего, кремния), мг/дм3 (мг/л); концентрации широко распространенных загрязняющих веществ (нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, летучих фенолов, пестицидов и соединений металлов), мг/дм3 (мг/л).

Предусмотрено три сокращенные программы контроля, которые отличаются объемом работ и количеством определяемых показателей. И то, и другое устанавливается на основании данных о составе сбрасываемых в районе пункта контроля сточных вод и предварительного обследования водного объекта.

 

По гидробиологическим показателям имеется полная и сокращенная программа контроля. В зависимости от загрязняющих веществ объем работ и количество показателей меняются.

Если нас интересует качество воды за пределами пунктов контроля, то необходимо провести специальные экспедиционные наблюдения. Такие наблюдения проводят при чрезвычайных ситуациях в состоянии водоемов и водотоков, а также для определения или уточнения расположения пунктов и створов контроля и программ работ.

Целью предварительных экспедиционных исследований являются: выявление источников загрязнения, состава и режима сброса сточных вод; определение створа гарантированного смешения природных и сточных вод и зоны загрязнения; определение расположения пунктов контроля, створов, вертикалей и горизонтов в них; выявление загрязняющих веществ, характерных для данного водоема или водотока или его участка; составление программы работ.

Предварительным исследованиям предшествуют сбор, подробное изучение и анализ материалов о водопользователях, водоеме или водотоке, источниках загрязнения и т. д. Полученные материалы анализируются, затем выполняется обследование объекта согласно имеющимся рекомендациям.

Необходимо заметить, что положение пунктов контроля может быть изменено, так же как и программы контроля. Это делается по специальной заявке, которая подается к 1 сентября на рассмотрение (в месячный срок) в соответствующее управление Госкомгидромета. Заявка должна содержать пояснительную записку, карту-схему участка водоема или водотока, на котором расположен пункт с нанесением источников загрязнения, мест сброса сточных вод, створов пунктов контроля территории населенных пунктов и сведения для обоснования предлагаемого изменения.

Глава 5. Гидроэнергетика

 

Гидроэнергетика – один из непременных и во многих случаях ведущий компонент водохозяйственного комплекса. Гидроэнергетические ресурсы, как и сам речной сток, в отличие от теплоэнергетических ресурсов (угля, газа и т.д.) непрерывно возобновляются. Их исполь­зование на ГЭС характеризуется предельно высокой степенью чистоты процесса генерирования электроэнергии (без сжигания кислорода и загрязнения воздуха, как это имеет место на ТЭС).

Наиболее характерными чертами гидроэнергетики, влияющими на темпы и направление ее развития являются низкая себестоимость вы­рабатываемой на ГЭС энергии; высокая маневренность гидростанции, позволяющая быстро и без потерь энергии изменять рабочую мощность; относительно низкая себестоимость и минимальные затраты труда при эксплуатации ГЭС по сравнению с тепловыми электростанциями (с учетом издержек на добычу и транзит топлива).

Электрическая энергия прочно вошла во все отрасли нашего народного хозяйства и быта. Электрифицировано большинство отраслей промышленности, электрифицируется железнодорожный транспорт, сельское хозяйство, увеличивается коммунальное электропотребление.

Потребность в электроэнергии изменяется как в пределах суток, так и в течение недели, месяца и года.

Суточные изменения нагрузки вызываются в основном сменностью предприятий и коммунально-бытовой нагрузкой, недельные – выходными и праздничными днями, месячные и годовые – сезонностью работ, отпусками, ростом производственных мощностей и вводом новых произ­водственных мощностей.

Основной характеристикой режима электропотребления является суточный график нагрузки по району или по системе в целом. Суточные графики нагрузки строится по средним величинам в интервале каждого часа. Но при решении некоторых энергетических задач, например, при выборе установленной мощности ГЭС, учитываются и мгновенные макси­мальные нагрузки.

 

Суточный график нагрузки

 

Основные показатели суточный нагрузки:

а) коэффициент внутрисуточной равномерности, или коэффициент полноты суточного графика, равный отношению средней суточной наг­рузки(Р_сут) к максимальной среднечасовой. Аналогично для недели и месяца.

 

Γ =Р_сут/Р_мах

 

б)коэффициент минимума, равный, отношению минимальной средне­часовой(ночной) нагрузки к максимальной.

 

Β = Р_min/Р_мах

 

Значения этих коэффициентов зависят от состава потребителей, ночных смен на предприятиях и т.д.

В общем

 

0≤ β ≤ 1

 

β ≤ γ ≤ 1

 

Величины этих показателей даны в таблице ниже:

Таблица 6

Коэффи­циенты	ОЭС
	ЕЭС	Центр	Северо-запад	Сибирь	Казахстан
γ	0, 876	0, 860	0, 829	0, 928	0, 929
β	0, 699	0, 632	0.615	0, 844	0, 867

 

Наиболее разуплотненными являются графики нагрузки ОЭС Северо-Запада, где в промышленности преобладают нагрузки ма­шиностроительных предприятий, а наиболее плотными графики нагруз­ки ОЭС Сибири и ОЭС Казахстана, в структуре электропотребления которых преобладают электроемкие производства непрерывного действия.

Важной характеристикой режима электропотребления является го­довой график максимумов нагрузки района или системы.

S - коэффициент прироста нагрузки

 

S=P₂/P₁=1.10-1.20

P_л/P₁ – летний наименьший мах

Р_л=(0.7-0.9)Р₁

 

Для выполнения водноэнергетических расчетов необходим также график среднемесячных нагрузок (мощностей). По этому графику составляется годовой баланс энергии, который является исходным при расчете суточных графиков нагрузки и годового графика максимумов.

Среднемесячные нагрузки Р_мес, определяются по месячным максимумам. Расход электроэнергии для разных видов потребителей уста­навливается по удельным нормам.

В промышленности удельные нормы относятся к единице выпус­каемой продукции: тонне, кубометру, на 1000 руб. стоимости валовой продукции и т.д. В ряде производств энергия потребляется в боль­ших количествах. Машиностроение, горнорудная, топливная и некоторые виды химической промышленности потребляют до 100 кВт.ч на I т готовой продукции. От 100 до 1000 кВт.ч на 1т используют так называе­мые среднеэлектроемкие производства чугуна, электростали, нефти. Свы­ше 1000 кВт-ч на I т расходуется на электроемкие технологические процессы в химической, бумажной и др. отраслях промышленности. Встречаются потребители с удельной нормой выше 18000 кВт.ч на I т (производства алюминия) и даже 50000 кВт.ч на I т добыча никеля).

В коммунальном хозяйстве принимают сводную норму энергопотребле­ния из расчета на одного жителя. Сюда относится расход энергии на освещение жилых домов, общественных зданий, улиц, на бытовые при­боры, радио, телевизоры, на водопровод, канализацию, городской транспорт, электроотопление и приготовление пищи и т.д. В современных условиях на одного жителя в небольших городах расходуется до 200 кВт.ч в крупных - до 600 кВт.ч.

На электрифицированном железнодорожном транспорте электропот­ребление вычисляется в Вт.ч на I км в год, а в предварительных расчетах - ^в кВт.ч на I км пути в год.

В зависимости от грузонапряженности, профиля и назначения до­роги расход энергии на I км в год оценивается в 400-500 тыс. кВт.ч при современном_, и 500-750 тыс. кВт.ч при перспективном уровне раз­вития народного хозяйства.

Сельскохозяйственное электропотребление рассчитывается на ком­мунально-бытовые нужды и на сельскохозяйственные производство по специальным нормам. Расход энергии на машинное орошение (кВт.ч на I га) определяется в зависимости от величины оросительных норм, способов полива и высоты подъема воды.

Примерные показатели энергопотребления для ирригации (в кВт.ч на I га) для отдельных областей составляют:

Саратовская – II00-1150

Волгоградская и Астраханская 1700-1750

При определении суммарного расхода электроэнергии необходимо наряду с удовлетворением всех потребителей учитывать расход энергии на собственные нужды электростанции и на потери в электросетях. В зависимости от их протяженности, нагрузки и т.п. потери составляют 5-15% энергии, отпускаемой в сеть. Собственные нужды установки требу­ют расходы на ГЭС не более 1%, на ГРЭС 6-10% выработки энергии.

Для составления суммарного графика водопотребления при комплексном использовании водотока появляется необходимость составить график расходов воды, используемой на ГЭС или на каскаде ГЭС.

 

Для этого график электронагрузок с учетом напоров и КПД гидро­агрегата необходимо пересчитать в график расходов воды. Этот перес­чет производится по формуле:

 

Q=N/(K*H)

Здесь Q - средний за расчетный интервал времени расход воды в м³/с; N - используемая мощность ГЭС (в среднем за расчетный интервал време­ни) в кВт; H - расчетный напор в м; K - коэффициент мощности.

 

K=9.81*η _т*η _г,

 

где η _т - КПД турбины, равный 0, 89-0, 95; η _г - КПД генератора,

равный 0, 92-0, 98. Для крупных ГЭС К=8, 2- 8, 8, для малых ГЭС К=7, 6-8, 0

 

Важнейшими показателями суточного графика электрической нагрузки энергосистемы являются коэффициент заполнения (отношение средней нагрузки к максимальной) и отношение минимальной (ноч­ной) нагрузки к максимальной – β.

Основным средством подчинить стихийные колебания речного стока человеческой воле, распределить его в соответствии с народнохозяйственной необходимостью является регулирование реч­ного стока при создании водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования, без чего невозможно решить проблему обеспечения водой развивающихся производительных сил страны в сов­ременных условиях.

Основные показатели по водохранилищам ГЭС, созданным на 01.01.76 (в количестве 101) и 14 водохранилищам, введенных в действие в восьмидесятые годы приводится в табл. 8.

Таблица 8

Период создания	Количество шт.	Полезная емкость водохранилищ млн. м3	Процент от годового стока рек*	Затопленных земель
Всего тыс. га	Удельное га/млн.м3
До 1.01.66		303.600	10, 1	4009, 0	13, 2
1966-1970		48.071	1, 6	592.91	12.3
1971-1977		48.371	1, 6	697, 02	14.4
намечается на 1976-1980		79.579	2, 6	795, 61	10, 0
Всего		479.621	15, 9	6094, 54	12.7

 

*- для полезного объема водохранилищ подсчитана 6% от годового стока используемых рек 3020 млрд. м3, исключен неиспользуемый до 1980 г. Сток рек бассейна моря Лаптевых, Вос­точно-Сибирского (кроме реки Колымы), Чукотского, Охотского (кроме рек Зеи и Буреи) и Японского морей.

В связи со смещением гидроэнергостроительства в предгорные районы Кавказа и Средней Азии и в хозяйственно менее освоенные восточный и северо-восточные районы страны удельные затопленные земель на I млн. м3 полезной емкости водохранилищ снижаются.

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: