Комплексное регулирование и водохозяйственный баланс

 

Сегодня нам необходимо получить представление о средствах и способах организации водопользования. Таким образом, мы будем говорить о водохозяйственных комплексах, их формировании и спе­цифике их работы. О видах регулирования стока и средствах регулирова­ния, главным образом о водохранилищах.

 

3.10.1. Выполнение плана водохозяйственного комплекса (ВХК)

 

Потребление воды затрагивает интересы многих отраслей хозяйства, а иногда изменяет веками установившиеся связи в природе.

Водохозяйственный комплекс

Водохозяйственный комплекс является сложной водохозяйственной системой, которая функционирует на основе долгосрочных прогнозов в отношении требований, предъявляемых различными отраслями хозяйства к количеству и качеству воды. При этом отрицательное влияние на природу должно быть минимальным.

Водохозяйственный комплекс включает: водоснабжение, водоотведение, гидротехническую мелиорацию и др.

Для выполнения этого задания необходимо начертить план ВХК по варианту задания (рисунок 1 или 2). На план следует нанести обозначения трубопроводов, а также указать участников водохозяйственного комплекса K_i в соответствии с перечнем, предложенным на рисунке 1 или 2. Количество участников комплекса можно изменять.

 

 

Рис. 5. Генплан ВХК

 

 

Рис. 6. Генплан ВХК

 

Рис. 7. Схема ВХК

 

 

3.10.1.1. Расчет водного баланса для прямоточной системы (1 вариант)

 

Для решения водохозяйственных задач необходимо сопос­тавление имеющихся водных ресурсов с запросами потребителей.

Водохозяйственный баланс

Водохозяйственный баланс позволяет всесторонне анализировать сложившиеся и ожидаемые режимы расходования водных ресурсов.

Для этой цели устанавливают водный баланс, который охватывает соотношения между атмосферными осадками, поверхностными и подземными водами, испарением и транспирацией влаги растительностью.

При составлении водного баланса определяют следующие составляющие: количество и качество поверхностных и подземных вод; потребление воды и размер безвозвратных потерь; размер стока для использования за пределами рассматриваемой территории.

Водный баланс - соотношение прихода и расхода воды с учетом изменения ее запасов за выбранный интервал времени для рассматриваемого объекта.

Отчетные водохозяйственные балансы (ВХБ) отражают степень использования водных ресурсов. Они раскрывают зависимость между поступлением и расходованием воды за отчетный период и служат для анализа возможностей роста водопотребления в отдельных районах, условий его обеспечения, эффективности работы существующих водохозяйственных систем, целесообразности использования водных ресурсов и выявления возможности более рационального расходования воды.

Водный баланс рассчитывают для населенного пункта, же­лезнодорожного узла, промышленного предприятия, земледельче­ских полей орошения в сутки максимального водопотребления.

Заполнение таблицы 4 следует начинать со столбца «Требуемый расход», затем заполняют последовательно все столбцы. После заполнения таблицы подсчитывают суммарные расходы и определяют процентное распределение расходов воды ВХК.

3.10.1.2. Расчет водного баланса с использованием очищенных сточных вод при замкнутых циклах водоснабжения (2 вариант)

 

Промышленным объектам требуется большое количество воды, поэтому водных ресурсов может оказаться недостаточно. При расположении промышленного предприятия следует учитывать возможное влияние его на природные водоисточники.

Дефицит водных ресурсов и необходимость резкого уменьшения стоков обуславливают необходимость широкого применения в производстве оборотного водоснабжения и повторного использования воды. Сокращение расходов «свежей» воды приобретает не только экономическое, но и экологическое значение. Рационализацию использования природной воды в производстве может в ряде случаев обеспечить создание полно­стью замкнутых циклов водооборота, при которых требуются минимальные отборы свежей воды из источника.

На промышленном предприятии следует предусматривать строительство локальных очистных сооружений для очистки стоков, охлаждения оборотной воды, обработки и повторного использования сточных вод (без выпуска в водоисточники).

Оборотные системы не сокращают валовую потребность предприятия в воде, но их применение позволяет существенно снизить забор свежей воды, и сократить сброс отработанных вод в водоисточник. Оборотные системы не являются экологически чистыми, поэтому при их создании необходимо учитывать не только техническую и экономическую сторону проблемы, но и эко­логическую.

3.10.1.3. Составление балансовой схемы водопотребления и водоотведения промышленного предприятия железнодорожного узла, населенного пункта

и сельскохозяйственных поливов

Все виды ВХБ включают:

а) оценку прихода и расхода воды;

б) сопоставление этих частей баланса между собой и получение результирующей части;

в) анализ результирующей части и разработку необходимых
рекомендаций.

В состав приходной части ВХБ включают:

а) речные воды;

б) подземные воды, использование которых не ведет к снижению речного стока (в контрольной работе такие воды отсутствуют);

в) возвратные воды, поступающие в реку, выше рассматриваемых створов (в контрольной работе они уже учтены).

В состав расходной части ВХБ включают последовательно вдоль водотока:

а) все потребности в воде населения, промышленности,
сельского хозяйства и других потребителей (если они есть);

б) все расходы, необходимые для сохранения рек как элементов природного ландшафта, поддержания в них благоприятного гидрохимического и гидробиологического режимов.

Водохозяйственные балансы составляют для каждого экономического района или речного бассейна; при этом решаются следующие вопросы:

а) оценивается количественная и качественная стороны поверхностных и подземных источников;

б) выявляются требования различных водопользователей и
устанавливаются безвозвратные потери воды;

в) определяются объемы воды, которые могут быть предос­тавлены водопользователям;

г) устанавливаются свободные объемы стока, остающиеся в реке, для использования их за пределами рассматриваемой территории.

В практике проектирования забор воды из реки не должен превышать 10% от ее расхода. Забор такого количества воды не приводит к нарушению гидрологического режима реки и нару­шению экологического равновесия в рассматриваемом районе (Q_{водозабор} < 0, 1Q _{реки у водозабора}).

Принимается, что запасов подземных вод в месте расположения населенного пункта нет.

Для составления балансовой схемы необходимо начертить схему, изображенную на рисунке 3. На этом рисунке, на месте обозначения расхода Q_i следует указать его цифровое расчетное значение. Сначала проставляют значения расходов, указанные в таблице 4, для первого варианта системы водоснабжения, затем на этом же рисунке в скобках проставляют все расчетные расходы из таблицы 5 для второго варианта системы водоснабжения.

На следующем этапе на схему следует нанести место установки контрольно-измерительных приборов из приведенного списка, которые позволяют оценить качественные и количественные характеристики воды для второго варианта системы водоснабжения.

После составления схемы необходимо провести оценку при­ходной части ВХБ и расходной части. На основании этой оценки сделать анализ результирующей части.

Примеры составления водохозяйственного баланса воды

3.10.2.1. Пример составления баланса воды для варианта 1

Таблица 5

 

Потребитель	Требуемый расход, м3/сут	Расход свежей воды, м3/сут	Безвозвратные потери, м3/сут	Сброс в городскую канализацию, м3/сут	Сброс на локальные очистные сооружения, м3/сут	Сброс в водоем, м3/сут
Расход на хоз.-питьевое водопотребление населенного пункта:			-		-
Расход на полив				-	-	-
Расход воды пассажирским зданием на ж.-д. станции (вокзал)			-		-
Расход на хоз-бытовые нуж­ды депо			-		-
Расход на заправку (вагонов, локомотивов)				-	-	-
Расход на обмывку (вагонов, локомотивов)			0, 2	-	9, 8	9, 8
Расход на технологические нужды депо				-
Расход воды в гараже			0, 2	-	19, 8	19, 8
Расход воды в котельной			-	-
Расход воды на технологиче­ские нужды промышленного предприятия				-
Расход на охлаждение				-
Расход на орошение с/х угодий				-	-
Итого:	м3/сут			3430, 4		1249, 6	19179, 6
% от Qтр	-		15, 1	67, 4	5, 5	84, 8

 

1.10.2.2. Анализ водного баланса 1 и 2 вариантов

 

На основании произведенных расчетов можно сделать вывод, что с внедрением только на одном промышленном предприятии оборотной системы водоснабжения расход воды на технологиче­ские нужды промышленного предприятия снижается на 89 %, а общая экономия воды составит около 860 м³/сутки.

 

3.10.2.3. Расчет степени разбавления сточных вод для первого и второго

вариантов системы водоснабжения

 

Для расчета разбавления в средних реках наибольшее распространение получил метод Фролова-Родзиллера.

Согласно этому методу коэффициент смешения определен по формуле:

 

 

где: Q_р - расход воды в створе реки у места выпуска сточных вод, м³/с;

Q_ст.вод - расход сточных вод, сбрасываемых в водоисточник (из таблицы 4 или 5), м³/с,

L - длина русла от места выпуска сточных вод до следующего водозабора (по заданию), км;

α - коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения.

На рисунке 4 представлена схема к расчету необходимой степени разбавления.

Коэффициент α вычисляют по формуле:

 

 

где: ξ - коэффициент, учитывающий место расположения выпуска, для берегового выпуска ξ =1, 0, для руслового ξ = 1, 1;

φ - коэффициент извилистости русла (по заданию);

Е - коэффициент турбулентной диффузии, определяют по формуле:

 

Е = v_сpН_ср / 200.

Здесь v_cp - средняя скорость течения воды в реке на участке между выпуском и расчетным створом, м/с; Н_ср- средняя глубина реки на том же участке, м.

Для определения необходимой степени очистки сточных вод перед ее спуском в реку необходимо определить кратность разбав­ления очистки у ближайшего пункта водопользования. Кратность разбавления определяют по формуле:

 

 

 

Рис. 8. Схема для расчета степени разбавления:

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: