Учет водохозяйственных и водоохранных мероприятий в бассейне реки Ипуть при проектировании заводов по производству тракторов

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический Университет

Кафедра "Водоснабжения и водоотведения"

Реферат

на тему

"Учет водохозяйственных и водоохранных мероприятий в бассейне реки Ипуть при проектировании заводов по производству тракторов"

по дисциплине:

"Рациональное использование и охрана водных ресурсов"

Выполнил:

Руководитель: профессор Колобаев А.Н.

Минск-2010

Исходные данные

Обоснование водохозяйственных и водоохранных мероприятий проводится в бассейне реки Ипуть. Вариант социально-экономического развития №3. Он базируется на том, что ожидается рост населения на 10% (по сравнению с 2000 годом), промышленного производства на 30% (по сравнению с 2000 годом) и орошаемых площадей на 10% (по сравнению с 1990 годом).

Предельно допустимые концентрации по загрязняющим веществам в поверхностных водных объектах для рыбохозяйственного водопользования в Республике Беларусь равны:

ПДК^БПК = 3 г/м³;

ПДК^азот = 0,39 г/м³;

ПДК^медь = 0,002 г/м³.

Ориентировочные показатели качества сточных вод на выходе очистных сооружений, соответствующих "наилучшим технологиям":

K_{с. в.} ^БПК = 15 г/м³;

K_{с. в.} ^азота = 10 г/м³;

K_{с. в.} ^медь = 0,01 г/м³.

Удельный вынос по каждому загрязняющему веществу с урбанизированных зон равен:

К_урб. ^БПК5 = 23 г/м³;

К_урб. ^{азот ам.} = 1,6 г/м³;

К_урб. ^медь = 0,001 г/м³.

Удельный вынос с сельскохозяйственных зон по каждому загрязняющему веществу равен:

К_с/х^БПК5 = 4 кг/га;

К_с/х^{азот ам.} = 1 кг/га;

К_с/х^медь = 0,005 кг/га.

Значения фоновых концентраций загрязняющих веществ в р. Сож:

K_е^БПК = 1,2 г/м³;

K_е^{азота ам.} = 0,1 г/м³;

K_е^медь = 0,001 г/м³.

Осредненные концентрации загрязняющих веществ в верхнем створе реки Ипуть:

К_{в. с.} ^БПК5 = 2,0 мг/л;

К_{в. с.} ^{азот ам.} = 0,39 мг/л;

К_{в. с.} ^медь = 0,003 мг/л.

Введение

В данной работе по обоснованию водохозяйственных и водоохранных мероприятий в бассейне реки Ипуть при проектировании заводов по производству тракторов варианта социально-экономического развития 3 с полным обеспечением удовлетворения всех потребностей для данного производства и безопасности для окружающей среды.

Все исходные данные были взяты согласно нормам, принятым в РБ.

В состав курсовой работы входят расчёты по следующим пунктам с соответствующими пояснениями:

определение потребностей в воде;

составление водохозяйственных балансов и обоснование водоохранных мероприятий;

составление гидрохимических балансов и обоснование водохозяйственных мероприятий;

определение затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям.

А также по проведенным расчетам и обосновании их даётся вывод по реализации запланированного проекта и его влияния на окружающую среду.

1. Определение потребностей в воде

1.1 Потребности в воде городского населения определяются по формуле:

W_гор=0,365q_нN_гор,

где W_гор - годовой объем воды (в м³), требуемый для водоснабжения городского населения; q_н - удельная норма водопотребления (в л/сут) на одного городского жителя.

Определим количество населения, проживающего на территории бассейна реки Ипуть (N^*). Для этого составим пропорцию, зная, что население Республики Беларусь - 10250 тыс. человек, а население крупнейших городов составляет 4230 тыс., при общей площади территории РБ - 208 тыс. км², а площадь водосбора р. Ипуть в пределах РБ - 1,250 тыс. км²:

N^* = 1250* (10250 - 4230) /208000 = 36,17 тыс. человек.

В РБ дифференциация населения следующая:

Городское население составляет 75%; Сельское население - 25%.

Таким образом, численность городского и сельского населения на территории бассейна р. Ипуть соответственно составляет:

N_гор = 0,75* N^* = 0,75*36,17 = 27,13 тыс. человек;

N_сел = 0,25* N^* = 0,25*36,17 = 9 тыс. человек.

Поскольку удельная норма водопотребления на одного городского жителя q_{н =} 300 л/сут, то:

W_гор = 0,365*300*27,13*10^-3 = 2,97 млн. м³/год.

1.2 Потребности в воде сельского хозяйства (исключая орошение и увлажнение) определяется по формуле:

W_c/х = 0,365q_с/хN_сел;

Поскольку удельная норма водопотребления на одного сельского жителя q_{с/х =} 200 л/сут, то:

W_c/х = 0,365*200*9*10^-3 = 0,657 млн. м³/год.

1.3 Водопотребление промышленности

Величина потребностей в воде промышленности вычисляется следующим образом:

W_пром = W^*_пр + W^**_пр;

W^*_пр - водопотребление на производство тракторов (млн. м³/год);

W^**_{пр -} водопотребление на производство других товаров (млн. м³/год);

Поскольку удельная норма водопотребления на производство одного трактора q_пo= 500м³, то по заданному условию уровня экономики:

1 трактор производят 100 человек, следовательно 1 человек выпускает 0,01 трактор; тогда 36,17 тыс. человек производят Kтракторов в год.

K= 0,01*36170/1 = 361,7 тракторов/год;

Тогда водопотребление на производство тракторов определяется по формуле:

W^*_пр = q_поK= 500*361,7 = 180,85 тыс. м³/год;

Выработка продукции на одного жителя составляет 1000 евро. На производство этих товаров на сумму в 1 евро удельная норма водопотребления равна 0,1 м³/год. Водопотребление промышленности на производство товаров, не относящихся к производству тракторов, определяется по формуле:

W^**_пр = 1000q_nN,

где q_пo - удельная норма водопотребления на единицу основной продукции объемом K; q_n - удельная норма водопотребления на единицу остальной выпускаемой продукции (в м³/€).

W^**_пр = 1000q_nN= 1000*0,1*36,17 =3,617 млн. м³/год;

Следовательно,

W_пром = 180,85 тыс. м³/год + 3,617 млн. м³/год = 3,798 млн. м³/год.

1.4 Потребность воды на орошение определяется по формуле:

W_ор = q_орF_ор,

где W_ор - годовой объем воды (в м³), необходимый для орошения сельскохозяйственных земель; q_ор - удельная норма водопотребления (в м³ на 1 га орошаемой площади); F_ор - площадь орошения (в га) на заданный уровень развития экономики.

Для определения площади орошения земель в пределах бассейна р. Ипуть, учитывая, что площадь орошения на территории РБ - 99 тыс. га., а площади водосбора РБ и р. Ипуть соответственно равны 208 тыс. км² и 1,25 тыс. км², составим пропорцию:

F_ор = 99*1,25/208 = 0,595 тыс. га.

Принимая во внимание, что удельная норма водопотребления на орошение в РБ q_ор = 1000 м³/га;

Тогда W_ор = 1000*0,595 = 0,595 млн м³/год.

1.5 Требуемый для увлажнения осушенных земель объем воды определяется по формуле:

W_увл = q_увлF_увл,

где W_увл - годовой объем воды (в м³), который необходим для увлажнения осушенных земель; q_увл - удельная норма увлажняемой площади осушенных земель (в м³/га); F_увл - площадь увлажнения (в га) на заданный уровень развития экономики.

Определяю аналогично п.1.4., учитывая, что площадь увлажнения земель в РБ - 710 тыс. га:

F_увл = 710*1,25/208 = 4,267 тыс. га;

Удельная норма водопотребления на увлажнение q_ор = 500 м³/га;

Тогда W_увл = 500*4,267 = 2,134 млн м³/год.

водоохранный окружающая среда проект

1.6. Потребность в воде рыбного прудового хозяйства определяю, исходя из сложившегося в РБ соотношения между забором воды на нужды промышленности и забором воды для наполнения прудов 2: 1.

Таким образом,

W_р/х = 0,5W_пром = 3,798/2 = 1,899 млн м³/год.

Принимаю вариант покрытия этих потребностей за счет поверхностных или подземных источников. Применительно к условиям РБ наиболее предпочтительным является вариант обеспечения городского населения и сельского хозяйства водой из подземных источников, а остальных водопотребителей - из поверхностных источников. В этом случае объемы забора воды из природных водных объектов определяются так:

W_{заб. пов} = 1,1 (W_пром + W_р/х + W_ор + W_увл);

W_{заб. подз}= 1,1 (W_гор+W_с/х),

где 1.1 - коэффициент, который учитывает потери воды при ее транспортировке от источника к местам потребления.

Подставляя найденные ранее значения объемов водопотребления, получим:

W_{заб. пов} = 1,1 (3,798 + 1,899 + 0,595 + 2,134) = 9,269 млн м³/год;

W_{заб. подз}= 1,1 (2,97+0,657) = 3,99 млн м³/год.

2. Составление водохозяйственных балансов и обоснование водохозяйственных мероприятий

2.1 Приходная часть баланса

2.1.1 Поступление воды с вышерасположенного участка

Поскольку река Ипуть берет свое начало в РФ, для определения объема воды, поступающей на верхний створ участка по речной сети, используются значения из исходных данных (на границе с РФ) и меньшее из значений минимального месячного стока летней и зимней межени (в данном случае - летней). Таким образом:

Для среднего по водности года - 1140 млн м³;

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности - 745 млн м³;

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности - 10,8 млн м³.

2.1.2 Естественный речной сток, формирующийся на участке

Вычисляется как разность между водными ресурсами в нижнем и верхнем створах. Тогда:

Для среднего по водности года W_ест = 1630 - 1440 = 190 млн м³;

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности W_ест = 839 - 745 = 94 млн м³;

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности W_ест = 12,2 - 10,8 = 1,4 млн м³.

2.1.3 Поступление воды из других речных бассейнов

Так как нет необходимости в планировании мероприятий по переброске речного стока, то принимаем все три значения равными нулю.

2.1.4 На сброс сточных вод

Объём сброса сточных вод W_сбр для среднего по водности года вычисляется по формуле:

W_сбр=K_{в. г}W_гор+K_{в. п}W_пром+K_{в. с/х}W_с/х+K_{в. ор}W_{в. ор}+K_{в. увл}W_увл +K_{в. р/х}W_р/х,

где W_гор, W_пром, W_с/х, W_ор, W_увл и W_р/х - определенные в разделе 1 потребности в воде различных водопользователей;

K_{в. г}, K_{в. п}, K_{в. с/х}, K_{в. ор}, K_{в. увл.} и K_{в. р/х} - коэффициенты водоотведения соответствующих водопользователей.

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности значение W_сбр уменьшается пропорционально допустимому снижению потребностей в воде на нужды орошения и увлажнения в размере 20%.

Таким образом, в вышеприведенном уравнении величины K_{в. ор} W_ор и K_{в. увл}W_ор учитываются с коэффициентом 0,8. Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности объем сброса сточных вод вычисляется с учётом следующих коэффициентов внутригодового распределения водоотведения:

1/12 - для водоснабжения городского населения, промышленности и сельского хозяйства;

1/3 - для орошения и увлажнения осушенных земель;

0 - для рыбного прудового хозяйства.

Для среднего по водности года:

W_{с. в.} = 0,8 * W_гор + 0,9 * W_пром + 0,9 * W_р/х + 0,5 * W_с/х + 0,2 * (W_орош + W_увл) = 0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798 + 0,9 * 1,899 + 0,5 * 0,657 + 0,2 * (0,595 + 2,134) = 8,38 млн м³;

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:

W_{с. в.} = 0,8 * W_гор + 0,9 * W_пром + 0,9 * W_р/х + 0,5 * W_с/х + 0,2 * 0,8 * (W_орош + W_увл) = 0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798 + 0,9 * 1,899 + 0,5 * 0,675 + 0,2 * 0,8 * (0,595 + 2,134) = 7,83 млн м³;

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:

W_{с. в.} = (0,8 * W_гор + 0,9 * W_пром + 0,5 * W_с/х) / 12 + 0,2 * 0,3 * (W_орош + W_увл) = (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798 + 0,5 * 0,657) / 12 + 0,2 * 1/3 * (0,595 + 2,134) = 6,3 млн м³.

2.1.5 На сработку водохранилищ

Величина сработки запроектированных водохранилищ (DW_вх) принимается равной 1/3 от полезного объёма водохранилищ в год 95% -ой обеспеченности и 1/6 от полезного объёма водохранилищ в маловодный месяц года 95% -ой обеспеченности.

Для среднего по водности года разность между сработкой и наполнением водохранилищ принимается равной нулю.

Полезный объём водохранилищ вычислим, составив пропорцию, принимая полезный объем водохранилищ и прудов РБ 1200 млн м³, площадь республики 208000 км² и площадь водосбора р.

И путь 1250 км²:

W_пол = 1200*1250/208000 = 7,2 млн м³.

Тогда объемы воды на сработку водохранилищ следующие:

Для среднего по водности года - 0 млн м³; Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:

W_пол/3 = 7,2/3 = 2,4 млн м³;

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:

W_пол/6 = 7,2/6 = 1,2 млн м³.

Строка "итого" по приходной части баланса является результирующей, т.е. данные предыдущих строк по каждой графе суммируются.

2.2 Расходная часть баланса

2.2.1 Забор воды из поверхностных источников

Величина W_заб заполняется по определенным в разделе 1 данным о величине забора воды из поверхностных источников. Для среднего по водности года в расчёт принимается значение W_заб без изменений, для маловодного года оно уменьшается на величину допустимого снижения забора воды на орошение и увлажнение (на 20%). В маловодный месяц года 95% -ой обеспеченности объем забора воды из поверхностных источников вычисляется с учетом следующих коэффициентов внутригодового распределения водопотребления:

1/12 - для водоснабжения городского населения, промышленности и сельского хозяйства;

1/3 - для орошения и увлажнения осушенных земель;

0 - для рыбного прудовогохозяйства.

Для среднего по водности года:

W_{заб. пов. в.} = 9,3 млн м³;

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:

W_{заб. пов. в.} = 8,7 млн м³;

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:

W_{заб. пов. в.} = 1,1 млн м³.

2.2.2 Ущерб речному стоку вследствие забора подземных вод

Значение ущерба определяется по формуле:

W_ущерб = αW_{заб. подз.,}

где - коэффициент, учитывающий взаимосвязь подземных вод с речными, величина которого принимается равной его среднему для рек Беларуси значению ( = 0,5).

Для среднего по водности года:

W_ущерба = 0,5 * W_{заб. подз} = 0,5 * 3,99 = 2 млн м³;

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:

W_ущерба = 0,5 * W_{заб. подз} = 2 млн м³;

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:

W_ущерба = 0,5 * W_{заб. подз} /12 = 0,2 млн м³.

2.2.3 Наполнение водохранилищ

Поскольку в средний по водности и в маловодный год разность между сработкой и наполнением водохранилищ равна нулю, все значения принимаю равными нулю.

2.2.4 Дополнительные испарения с поверхности водохранилищ

W_{доп. исп.} = (Е_{в -} Е_с) * Fвдхр*10^-3,

где Е_в - испарение с поверхности водохранилищ (мм/год); Е_с - испарение с поверхности суши (мм/год); F_вдхр - площадь водохранилищ (км²); 10^-3 - коэффициент приведения различных размерностей (Eв мм и Fв км²) к одной с определением величины W_{доп. исп.} в млн. м³.

Площадь водохранилищ в бассейне реки Ипуть определю из пропорции, учитывая, что плошадь зеркала всех водохранилищ РБ - 822 км², площадь водосбора РБ - 208000 км², а площадь водосбора р. Ипуть - 1250 км²:

F_вдхр = 822*1250/208000 = 4,9 км².

Для территории Республики Беларусь разность (Е_в - Е_с) может быть принята равной 200 мм.

Для среднего по водности года:

W_{доп. исп.} = 200*4,9*10^-3 = 1 млн м³;

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:

W_{доп. исп.} = 200*4,9*10^-3 = 1 млн м³;

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:

W_{доп. исп.} = 200*4,9*10^-3/6 = 0,2 млн м³.

2.2.5 Комплексный попуск (минимальный необходимый расход, оставляемый в русле)

Необходимо сравнить две величины, W_{к. п.} ^* и W_{к. п.} ^**,и выбрать большую.

W_{к. п.} ^* = 5 * (0,8 * W_гор + 0,9 * W_пром),

где; 5 - коэффициент пятикратного разбавления; W_гор - городское водопотребление (млн м³/год); W_пром - водопотребление промышленности (млн м³/год).

По СТБ для определения W_{к. п.} ^** используется формула:

W_{к. п.} ^** = 0,75*W_{заб. пов.} *12,

где W_{заб. пов. -} минимальный месячный забор воды из поверхностных источников (млн м³).

Для среднего по водности года:

W_{к. п.} * = 5 * (0,8 * W_гор + 0,9 * W_пром) = 5 * (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798) = 28,97 млн м³;

W_{к. п.} ** = 0,75 * W_{заб. пов.} * 12 = 0,75 * 1,1 * 12 = 9,9 млн м³.

За истинное значение комплексного попуска для р. Ипуть примем первое, т.к. оно является большим из вычисленных значений.

Для маловодного года 95% -ой обеспеченности:

W_{к. п.} * = 5 * (0,8 * W_гор + 0,9 * W_пром) = 5 * (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798) = 28,97 млн м³;

W_{к. п.} ** = 0,75 * W_{заб. пов.} * 12 = 0,75 * 1,1 * 12 = 9,9 млн м³.

За истинное значение комплексного попуска для р. Ипуть примем первое, т.к. оно является большим из вычисленных значений.

Для маловодного месяца 95% -ой обеспеченности:

W_{к. п.} * = 5 * (0,8 * W_гор + 0,9 * W_пром) /12 = 5 * (0,8 * 2,97 + 0,9 * 3,798) /12 = 2,4 млн м³;

W_{к. п.} ** = 0,75 * W_{заб. пов.} = 0,75 * 1,1 = 0,8 млн м³.

В данном случае возьмём первое значение комплексного попуска.

Строка "Итого" расходной части водохозяйственного баланса является результирующей и вычисляется суммированием данных предыдущих строк по каждой графе баланса.

Строка "Баланс" определяется вычитанием итоговых данных расходной части баланса из итоговых данных его приходной части. Положительные значения записываются в избыток, а отрицательные - в дефицит.

Расчетное поступление воды в реку более высокого порядка - Сож, вычисляются в результате суммирования данных по комплексному попуску и избытку.

Подсчитаем баланс подземных вод р. Ипуть, учитывая, что W_{заб. подз.} = 3,99 млн м³/год.

Для этого определим эксплуатационные ресурсы реки Ипуть, зная, что эксплуатационные

Ресурсы РБ - 18,1 км³/год, площадь водосбора РБ - 208000 км², а площадь водосбора реки Ипуть 1250 км²:

W_{ест. эксп.} = 18,1 * 1250/208000 = 0,02 км³/год = 20 млн м³/год;

W_бал. = W_{ест. эксп. -} W_{заб. подз.} = 20 - 3,99 = 16 млн м³/год.

Поскольку W_бал. >0, то дефицита в подземных водах не наблюдается.

Поскольку дефицита в строке баланса также нет, предварительно выбранный состав водохозяйственных мероприятий можно считать обоснованным и дополнительных водохозяйственных мероприятий планировать не нужно.

Водохозяйственный баланс реки Ипуть

3. Составление гидрохимических балансов и обоснование водоохранных мероприятий

Описание водоохранных мероприятий будет рассчитывать по трём основным показателям о содержании в воде загрязняющих веществ:

1. БПК5;

2. Азот аммонийный;

3. Содержание меди.

Нормирование сброса сточных вод определяется предельно допустимой концентрацией:

К_ijПДК_j,

где К_ij - концентрация загрязняющего вещества;

ПДК_j - предельно допустимая концентрация по данному загрязняющему веществу.

Концентрация загрязняющего вещества в нижнем створе реки определяется следующим образом:

K_{н. с.} = a* (Z_{в. с.} + Z_{с. в.} + K_ест. *W_ест. + Z_урб. + Z_с/х) /W_{н. с.} = а* (K_{в. с.} *W_{в. с.} + K_{с. в.} *W_{с. в.} + K_ест. *W_ест. + K_урб. *W_урб. + К_с/х*W_с/х) /W_{н. с.,}

где К_{н. с. -} концентрация загрязняющего вещества в нижнем створе реки (г/м³); а - коэффициент, учитывающий степень смешения сточных вод с речными (предположим, что а=1); Z_{в. с. -} количество загрязняющих веществ, попадающих в реку с верхнего створа (тонн); Z_{с. в. -} количество загрязняющих веществ, попадающих в реку со сточными водами (тонн); Z_{урб. -} количество загрязняющих веществ, попадающих в реку с урбанизированных территорий (тонн); Z_с/х - количество загрязняющих веществ, попадающих в реку с сельскохозяйственных территорий (тонн); K_{ест. -} фоновая концентрация по каждому загрязняющему веществу (г/м³); W_{ест. -} минимальный месячный сток формирующийся на данном участке (млн. м³); W_{н. с. -} количество воды в нижнем створе в маловодный месяц (млн. м³).

Количество загрязняющих веществ, поступающих с вышерасположенного участка (граница РФ), можно определить по формуле:

Z_{в. с.} = K_{в. с.} *W_{в. с.,}

где К_{в. с. -} концентрация загрязняющего вещества в верхнем створе реки; W_{в. с. -} количество воды, поступающее с верхнего створа в маловодный год 95% -ой обеспеченности.

K_{в. с.} ^БПК5= 2,2 мг/л;

K_{в. с.} ^{азот ам.} = 0,5 мг/л;

K_{в. с.} ^медь = 0,004 мг/л.

Тогда

Z_{в. с.} ^БПК5 = 2.2 * 745 = 3605,8 тонн;

Z_{в. с.} ^{азот ам.} = 0,5 * 745= 372,5 тонн;

Z_{в. с.} ^медь = 0,004 * 745= 2,98 тонн.

Количество загрязняющих веществ, содержащихся в сосредоточенных сбросах сточных вод определяется по формуле:

Z_{с. в.} = K_{с. в.} * W_{с. в.,}

где К_{с. в. -} концентрация загрязняющего вещества в сточных водах; W_{с. в. -} объем сточных вод.

Очистные сооружения должны соответствовать наилучшим имеющимся технологиям. Тогда на выходе сточных вод мы гарантируем, что показатели качества воды не будут превышать ПДК.

K_{с. в.} ^БПК5 = 15 мг/л;

K_{с. в.} ^{азот ам.} = 10 мг/л;

K_{с. в.} ^медь = 0.01 мг/л.

Объем сточных вод определим как:

W_{с. в.} = W_{отв. гор.} + W_{отв. пр.} = 0,8W_гор + 0,9W_пр = 5,8 млн м³/год,

где W_гор - городское водопотребление (млн м³/год); W_пр - водопотребление промышленности (млн м³/год);

Тогда количество загрязняющих веществ, попадающих в реку со сточными водами равно:

Z_{с. в.} ^БПК5 = 15 * 5,8 = 87 тонн;

Z_{с. в}^{азот ам.} = 10 * 5,8 = 58 тонн;

Z_{с. в}^медь = 0,01 * 5,8 = 0,058 тонн.

Количество загрязняющих веществ, содержащихся в естественном речном стоке определяется по формуле:

Z_ест. = K_ест. *W_ест.

Поскольку Ипуть является притоком реки Сож, то ее фоновые концентрации для каждого загрязняющего вещества соответствуют фоновым концентрациям Сожа.

K_ест. ^БПК5 = 1,2 мг/л;

K_ест. ^{азот ам.} = 0,1 мг/л;

K_ест. ^медь = 0,001 мг/л.

Тогда

Z_ест. ^БПК5= 1,2*94 = 112,8 тонн;

Z_ест. ^{азот ам.} = 0,1 * 94 = 9,4 тонн;

Z_ест. ^медь = 0,001 * 94 = 0,094 тонн.

Количество загрязняющих веществ, выносимых с урбанизированных территорий определяется по формуле:

Z_урб. = 10*Q_t*F_урб*j*K_урб.,

где К_урб - удельный вынос с урбанизированных зон по каждому загрязняющему веществу (г/м³); 10 - коэффициент приведения, для получения величины Z_урб в тоннах; Q_{t -} сумма осадков за теплый период года; j - коэффициент поверхнотного стока.

Для Республики Беларусь сумма осадков за теплый период года равна 400 мм. Коэффициент поверхностного стока примем равным 0,3. Площадь городов составляет 0,5% от площади водосбора:

F_урб. = 0,005 * F_{водосб.} = 0,005 * 1250 = 6,25 млн км² = 625 га;

K_урб. ^БПК5 = 23 мг/л;

K_урб. ^{азот ам.} = 1,6 мг/л; K_урб. ^медь = 0,001 мг/л.

Тогда удельный вынос с урбанизированных зон по каждому загрязняющему веществу:

Z_урб. ^БПК5 = 10*400*625*0,3*23*10^-6 = 17,25 тонн;

Z_урб. ^{азот ам.} = 10*400*625*0,3*1,6*10^-6 = 1,2 тонн;

Z_урб. ^медь = 10*400*625*0,3*0,001*10^-6 = 0,00075 тонн;

Расчёт выноса загрязняющих веществ с сельскохозяйственных и других неурбанизированных территорий Z_с/х (в кг) производится по формуле:

Z_с/х = К _с/х * F_с/х;

F_с/х = 6150*1250 / 208000 = 36,96 тыс га;

Где 6150 - общая площадь сельскохозяйственных земель Беларуси (тыс га);

208000 - площадь Беларуси (км²);

1250 - площадь водосбора р. Ипуть (км²).

K_с/х^БПК5 = 4,0 кг / га;

K_с/х^{азот ам.} = 1,0 кг / га;

K_с/х^м. = 0,005 кг / га.

Следовательно, количество каждого загрязняющего вещества, попадающего в реку с сельскохозяйственных земель, равно:

Z_с/х^БПК5 = 4 * 36,96 = 150 тонн;

Z_с/х^{азот ам.} = 1 * 36,96 = 37 тонн;

Z_с/х^медь = 0.005 * 36,96 = 0,2 тонн.

Следовательно, концентрация каждого загрязняющего вещества в нижнем створе равна:

K_{н. с.} ^БПК5 = (Z_{в. с.} ^БПК5 + Z_{с. в.} ^БПК5 + Z_ест. ^БПК5 + Z_урб. ^БПК5+ Z_с/х. ^БПК5) / W_{н. с.} = (3605,8 + 87 + 112,8 + 17,25 + 150) / 838 = 3972,9/838 = 4,7 г/м³;

K_{н. с.} ^{а зот ам.} = (Z_{в. с.} ^{азот ам.} + Z_{с. в.} ^{азот ам.} + Z_ест. ^{азот ам.} + Z_урб. ^{азот ам.} + Z_с/х. ^{азот ам.)} / W_{н. с.} = (372,5 + 58 + 9,4 + 1,2 + 37) / 838 = 478/838 = 0,57 г/м³;

K_{н. с.} ^медь = (Z_{в. с.} ^медь + Z_{с. в.} ^медь + Z_ест. ^медь + Z_урб. ^медь + Z_с/х. ^медь) / W_{н. с.} = (2,98 + 0,058 + 0,094 + 0,00075 + 0,2) / 838 = 3,3/838 = 0,004 г/м³.

Предельно допустимые концентрации по загрязняющим веществам в поверхностных водных объектах для рыбохозяйственного водопользования в Республике Беларусь равны:

ПДК^БПК = 3 г/м³;

ПДК^{азот ам.} = 0,39 г/м³;

ПДК^медь = 0,002 г/м³.

Сравнив найденные значения концентраций загрязняющих веществ с их ПДК, делаю вывод о том, что: необходимо уменьшить концентрацию загрязняющих веществ в верхнем створе в 2 раза. Это связано с тем, что удельный вклад вод верхнего створа в формировании качества воды является максимальным. Следует построить очистные сооружения для более глубокой очистки на реке Ипуть на границе с РФ.

4. Определение затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям

Затраты можно вычислить по выражению:

З = И+ЕК,

Где И - ежегодные издержки;

К - единовременные капиталовложения (стоимость сооружений и устройств);

Е - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (принимается равным 0,15).

Единовременные капиталовложения определяются по формуле:

K= k_перW_пер+ k_вхW_вх +k_забW_заб +k_подзW_{заб. подз}+k_очW_{с. в},

где: W_пер, W_вх, W_заб, W_{заб. подз} и W_{с. в} - определенные в предыдущих разделах объемы воды соответственно переброски стока, полезной емкости водохранилищ, забору воды из поверхностных и подземных источников, очистке и отведению сточных вод при k_пер = 1 €/м³, k_вх =0,1 €/м³, k_заб = 0,1 €/м³, k_подз = 0,2 €/м³, и k_оч = 0,4 €/м³.

Вычислим капиталовложения:

K= 1*0+0,1*2,4 +0,1*8,7 +0,2*2+0,4*7,8 = 4,63 млн €.

Ежегодные издержки определяются по формуле:

И = с_перW_пер+с_вхW_вх+с_забW_заб+с_{заб. подз}W_{заб. подз}+с_очW_оч+ с_повW_заб+с_подзW_{заб. подз}+с_свW_сбр,

Ставки налога за забор воды и сброс сточных вод запланируем следующими:

с_пов = 0,008 (евро/м³);

с_подз = 0,012 (евро/м³);

с_св = 0,36 (евро/м³),

где с_пов и с_{подз -} ставки экологического налога за забор 1м³ воды соответственно из поверхностного и подземного источника;

с_св - ставка экологического налога за сброс 1 (м³) нормативно-чистых или нормативно-очищенных сточных вод.

Подставляя полученные ранее значения, и табличные данные, получаем:

И = 0,08 * 0 + 0,01 * 0,657 + 0,01 * 8,7 + 0,02 * 2 + 0,012 * 7,8 + 0,008 * 9,269 + 0,012 * 2 + 0,36 * 7,83 = 3,14 млн €.

Определяю затраты по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям:

З = 3,14 + 0,15*4,63 = 3,8 млн €.

Заключение

В связи с произведёнными расчётами по запланированным водохозяйственным и водоохранным мероприятиям в бассейне реки Ипуть по существующим нормам в Республике Беларусь:

1. по удовлетворению всех сфер деятельности в воде;

2. по обоснованию водохозяйственных мероприятий с расчётами и составленными водохозяйственными балансами;

3. по гидрохимическим балансам содержания в воде азота аммонийного, меди, показателю БПК₅ и очистке сточных вод;

4. по определению экономических затрат на реализацию проекта и водоохранные мероприятия;

можно сделать следующий вывод: все запланированные мероприятия по строительству завода по производству тракторов варианта социально-экономического развития №3, могут быть проведены согласно всем выше-обоснованным и - упомянутым расчётам и по экономическому фактору. Т.к. дефицита в воде нет, то запланированные водохозяйственные мероприятия (создание водохранилища) достаточно для удовлетворения всех потребностей в воде). Но следует обратить большее внимание на величины концентраций таких загрязняющих веществ, как азот аммонийный, медь, и БПК₅ общий объём которых превысил норму, т.е. следует провести надлежащие мероприятия по уменьшению их концентраций в воде, поступающей с вышерасположенного участка, т. е обеспечить устройство водоочистных сооружений.

Расчет затрат по водохозяйственным и водоохранным мероприятиям показал, что ежегодные издержки составляют 3,14 млн €., а капиталовложения - 4,63 млн €. Следовательно, затраты равны 3,8 млн €.