перспективы развития водного хозяйства с учетом экологии и охраны окружающей среды

Перспективы развития водного хозяйства России

При разработке перспектив развития водного хозяйства согласование требований водопользователей должно выполняться на базе водохозяйственных балансов и схем комплексного использования и охраны водных ресурсов (СКИОВР) отдельных речных бассейнов. Однако, к настоящему времени Ранее разработанные СКИОВР не в полной мере соответствуют современной водохозяйственной обстановке, тем не менее их использование при управлении водным фондом в достаточной степени обеспечивает обоснованность принимаемых решений.

Стратегической целью государственной политики в области использования, восстановления и охраны водных объектов является обеспечение прав граждан на чистую воду, благоприятную водную среду и поддержание оптимальных условий водопользования. Эта цель достигается путем осуществления долгосрочных, среднесрочных и краткосрочных мероприятий, направленных на сохранение и восстановление качества поверхностных и подземных вод в соответствии с санитарными и экологическими требованиями, защиту водных объектов от загрязнения, засорения и истощения, предотвращение и ликвидацию вредного воздействия вод, а также сохранение биологического разнообразия водных экосистем.

Для достижения стратегической цели государственной политики в области использования, восстановления и охраны водных объектов приоритетными направлениями использования, восстановления и охраны водных объектов являются:

1. Надежное водообеспечение населения и отраслей экономики и, в первую очередь, улучшение качества питьевого водоснабжения за счет совершенствования водоочистки и расширения водозаборов из подземных вод.

2. Восстановление качества вод водных объектов до нормативов, соответствующих их целевому использованию.

3. Совершенствование системы государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений всех видов собственности.

4. Предупреждение и защита от вредного воздействия вод: затопления территорий при половодьях и паводках, подтопления грунтовыми водами, разрушения берегов водных объектов.

5. Создание экономического и финансового механизма водопользования, позволяющего в полном объеме обеспечить финансирование водохозяйственной деятельности.

6. Развитие системы мониторинга водных объектов, водохозяйственных сооружений и улучшение контроля за использованием водных объектов.

7. Совершенствование обеспечения управления водным фондом.

9. Развитие системы законодательного и нормативного правового обеспечения в области использования, восстановления и охраны водных объектов.

Комплекс технических мероприятий включает: перевооружение и ре-конструкцию существующих водохозяйственных и мелиоративных систем; пересмотр устаревших правил использования водных ресурсов существующих водохранилищ с учетом водопотребителей, водопользователей и обеспечение экологических попусков; строительство новых регулирующих емкостей и гидроузлов в зонах дефицита водных ресурсов. При этом предусматривается расширение использования подземных вод, что диктуется необходимостью повышения качества воды и обеспечения резервного водоснабжения населенных пунктов на случай чрезвычайные ситуаций. В первую очередь, это относится к крупным городам, водоснабжение которых базируется на поверхностных источниках.

По прогнозу рост объемов водопотребления свежей воды из природных водных объектов будет сопровождаться увеличением использования воды из систем оборотного и повторно-последовательного водоснабжения на 30 км 3 (23,8%) и объемов сброса сточных вод в водные объекты до 77 км 3 (на 38,5%).

К затратам капитального характера отнесены: строительство и реконструкция гидроузлов и водохранилищ; строительство противоэрозионных, противооползневых, берегозащитных сооружений; строительство противопаводковых защитных дамб; строительство коллекторов для понижения уровня грунтовых вод; строительство сооружений по очистке сточных вод, обустройство зон санитарной охраны водозаборов и др.

К текущим расходам отнесены: обустройство водоохранных зон и прибрежных защитных полос; мониторинг водных объектов; развитие системы контроля состояния водных объектов; ежегодная текущая очистка русел рек; текущие мероприятия по экологическому оздоровлению нарушенных территорий, разработка водохозяйственных балансов, схем комплексного использования и охраны водных ресурсов, государственных программ использования и охраны водных объектов, а также ведение государственного водного кадастра, реестра водных объектов, регистра гидротехнических сооружений, государственного надзора за безопасностью гидротехнических сору-

Объемы и источники финансирования мероприятий по реализации Государственной стратегии увязаны с проектом ФЦП «Экология и природные ресурсы России» на 2002-2010 годы, одобренным Правительством Российской Федерации, в котором рассмотрены 3 подпрограммы: «Водные ресурсы и водные объекты», «Возрождение Волги», «Охрана оз. Байкал и Байкальской природной территории». Общий объем финансирования ФЦП оценивается в сумме 900 – 1000 млрд. рублей. Объемы финансирования за счет средств федерального бюджета носят прогнозный характер и подлежат ежегодному уточнению в установленном порядке при формировании проектов федерального бюджета и Федеральной адресной целевой программы на соответствующий год, исходя из возможностей федерального бюджета.

Источник

ФЦП «Вода России»

Федера́льная целева́я програ́мма «Разви́тие водохозя́йственного ко́мплекса Росси́йской Федера́ции в 2012–2020 года́х» (ФЦП «Вода́ Росси́и») – государственная программа, направленная на достижение целей Концепции долгосрочного социально-экономического развития России и Водной стратегии России до 2020 года. ФЦП «Вода России» является основным механизмом реализации Водной стратегии России.

ФЦП «Вода России» предусматривает комплексное решение вопросов, связанных с использованием водных объектов, включая рационализацию использования водных ресурсов при соблюдении интересов всех водопользователей, охраной водных объектов, в т. ч. реализацией мер и внедрением механизмов, способствующих улучшению качества сточных вод, а также с предупреждением негативного воздействия вод и обеспечением безопасности гидротехнических сооружений.

Основным разработчиком и координатором ФЦП «Вода России» является Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Функции дирекции ФЦП возложены на ФБГУ «Центр развития ВХК».

Государственные заказчики ФЦП: Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Федеральное агентство водных ресурсов, Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Федеральное агентство по рыболовству.

Актуальность программы

Проблема, также требующая решения – сохраняющийся высокий уровень негативного антропогенного воздействия на водные объекты: в водные объекты Российской Федерации сбрасывалось около 52 км 3 /год сточных вод, из которых около 20 км 3 подлежало очистке, при этом лишь 10% сбрасывались очищенными до установленных нормативов.

Цели и задачи

Основные направления реализации

Некоторые целевые показатели и индикаторы

Показатель

На начало реализации ФЦП
(2012 г.)

По результатам реализации ФЦП
(2020 г.)

Повышение обеспечения водными ресурсами населения, проживающего в вододефицитных регионах

6,3 млн чел.Сокращение доли загрязнённых сточных вод в общем объёме сброса в поверхностные водные объекты сточных вод88,6%45,2%Повышение доли защищённого от негативного воздействия вод населения, проживающего на подверженных данному воздействию территориях

68,3%85%Повышение доли приведённых в безопасное техническое состояние гидротехнических сооружений

17%97,1%Увеличение доли модернизированных и новых гидрологических постов и лабораторий наблюдательной сети Росгидромета

Финансирование программы

Общий объём финансирования программы: 491,5 млрд руб., в т. ч. 275,5 млрд руб. из федерального бюджета, 100,5 млрд руб. из региональных и местных бюджетов и 115,5 млрд руб. из внебюджетных источников.

Ожидаемые социально-экономические результаты

Итоги реализации программы

Ежегодные отчёты о реализации ФЦП «Вода России» регулярно публикуются на официальном сайте ФЦП.

Научно-популярная энциклопедия «Вода России»

Источник

3 Водохозяйственный комплекс и перспективы его развития

Водохозяйственный комплекс и перспективы его развития

1. Водохозяйственный комплекс

В современных условиях развития общества все большее значение приобретает комплексное использование водных ресурсов. В условиях перестройки экономики, изменений, происходящих в промышленности и сельском хозяйстве, а также с улучшением культурно-бытовых условий жизни людей увеличиваются водопотребление и другие формы использования водных ресурсов. Вопросы водообеспечения, охраны вод в настоящее время приобретают характер серьезной глобальной проблемы России. Создание оборотных систем водообеспечения промышленных предприятий и безотходных технологий требует дополнительного финансирования, что при создании иных форм финансовых моделей в России не обеспечивает требуемого снижения водопотребления. При решении задач водопользования необходимо рассматривать водохозяйственный комплекс.

Водохозяйственный комплекс представляет собой совокупность различных отраслей народного хозяйства, совместно использующих водные ресурсы одного водного бассейна.

Комплексное использование и охрана водных ресурсов предусматривают: всестороннюю оценку природных вод в отдельных речных бассейнах и экономических районах с учетом антропогенной деятельности в современных условиях и на перспективу; выявление потребностей в воде всех отраслей народного хозяйства, обоснование норм водопотребления с учетом повторного или последовательного использования воды, определение объема безвозвратных потерь; согласование запросов отдельных водопользователей с выделением наиболее эффективных и экономично расходуемых воду; разработку водохозяйственных балансов и выделение на основе их районов, испытывающих наибольший дефицит в воде; установление мер по охране природных вод от истощения и загрязнения, а также разработку мер, предложений по очистке, обезвреживанию и использованию промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков; определение ассигнований для выполне­ния намеченных мероприятий водохозяйственного и мелиоративного строительства и подсчет экономического эффекта от реализации запроектированных мер; оценка изменений природных условий в зонах проведения крупных водохозяйственных мероприятий; обоснование объема проектно-изыскательских и научно-исследовательских работ с определением состава их исполнителей.

Рекомендуемые файлы

Схема комплексного использования водных ресурсов позволяет учитывать изменения в развитии экономики страны.

Увеличение водопотребления затрагивает интересы многих отраслей промышленности, изменяя вековые сложившиеся связи в природе, вторгаясь в сложившиеся природные круговороты: гидрологический, кислорода и углерода, естественный цикл азота. Поэтому водохозяйственный комплекс рассматривают как сложную водохозяйственную систему, функционирующую на основе научно обоснованных долгосрочных прогнозов в отношении требований, предъявляемых различными отраслями народного хозяйства к количеству и качеству воды.

В структуру водохозяйственного комплекса входят: водоснабжение, водоотведение, гидротехнические мелиорации, гидроэнергетика, водный транспорт, лесосплав, рыбное хозяйство, здравоохранение, водные рекреации и др. В гидротехнические мелиорации входят оросительные и осушительные работы, осуществление мероприятий по борьбе с вредным воздействием вод: защита от наводнений, борьба с водной эрозией, селевыми потоками, оползнями и разрушением берегов, а также с заболачиванием и засолением почв.

Требования, предъявляемые к водохозяйственному комплексу:

– рациональное обеспечение потребителей водой в доста­точном количестве и соответствующего качества;

– сохранение природных условий и гарантии охраны воды от загрязнения, засорения и истощения; обеспечение наибольшего народнохозяйственного экономического эффекта;

– гарантии простой и надежной работы.

Государственная и хозяйственная деятельность водохозяйственных комплексов в РФ осуществляется в соответствии с Водным кодексом РФ.

Рациональное использование и охрана вод зависит от эффективности государственного управления, которое построено по бассейновому принципу, затрагивающему интересы краев, областей, районов, городов.

Государственный контроль играет важную роль для рационального, комплексного использования водных ресурсов, охра­ны вод от засорения и истощения, предупреждения и ликвидации вредного воздействия вод.

Государственный учет поверхностных и подземных вод, представляющий собой систематическое определение и фиксацию в установленном порядке количества и качества водных ресурсов, имеющихся на данной территории, базируется на утвержденных положениях об учете водных ресурсов и входит одной из основных частей в Государственный водный кадастр РФ.

Прогнозирование использования вод представляет собой систему, включающую основные положения Государственного водного кадастра РФ и водобалансовые схемы комплексного использования и охраны вод.

Водохозяйственные балансы позволяют комплексно использовать водные ресурсы и прогнозировать масштабы развития и размещения производительных сил и т. п.

При обосновании параметров водохозяйственного комплекса (ВХК) учитывают три связанные между собой части: природную, экономическую и техническую (рис. 4). Природная часть обусловливает возможности функционирования и развития ВХК, определяет положительные и отрицательные стороны его влияния на природу. Экономическая учитывает интересы отраслей народного хозяйства и отдельных водопользователей. Цель ее состоит в достижении наибольшего экономического эффекта при функционировании ВХК и минимизации ущерба при вредном воздействии развития народного хозяйства на водные ресурсы. Техническая определяет систему взаимосвязанных технических решений по возведению и эксплуатации сооружений и оборудования, обеспечивающих эффективную работу элементов системы ВХК в конкретных местных условиях.

Классификация водохозяйственных комплексов показана на рис. 5. Государственный ВХК решает водохозяйственные проблемы в масштабах развития государства на основе политических и социальных аспектов.

Рис. 4. Схема формирования водохозяйственного комплекса

Рис. 5. Классификация водохозяйственных комплексов:

а – одноузловой и отраслевой; б – одноузловой и межотраслевой; в – каскадный межотраслевой; г – межбассейновый отраслевой с локальной переброской стоков; д – межбассейновый многоотраслевой; е – природоохранный; К₀ – здравоохранение; К₁ – водоснабжение, К_2а – орошение; К_2б – осушение; К₃ – энергетика; К₄ – транспорт; К₅ – рыбное хозяйство; К₆ – водоотведение; К₇ – отдых; К₈ – охрана природы; I – влияние осушения (понижение УВГ, пересушка, снижение продуктивности лесов); II – влияние водохранилища (подтопление, мелководья, переработка берегов); III – влияние зарегулированною расхода в русле реки (отсутствие паводков, пересыхание поймы, засоление земель); IV – влияние водоотведения на качество воды.

Зональные ВХК призваны к решению водохозяйственных проблем в экономическом районе при наиболее полном и эффективном использовании его возможностей.

Примерами комплексного использования многих рек РФ служат ВХК Волги, Дона, Иртыша и других рек в крупных бассейнах. По всем бассейнам крупных рек составлены схемы комплексного использования водных и земельных ресурсов.

Водоохранным комплексом называют систему сооружений и устройств для поддержания требуемого количества и качества воды в рассматриваемых створах или пунктах водных объектов.

2. Водопользование в промышленности и теплоэнергетике

Водообеспеченность России возобновляемыми ресурсами вод в целом достаточно высока – 31 тыс. м 3 на одного человека в год при среднемировом показателе водообеспеченности около 7 и санитарном минимуме – 1,7 тыс. м 3 на человека в год, соответственно. Она уступает аналогичным показателям лишь некоторых стран мира, в частности Канады – 95 и Бразилии – 48, но значительно превосходит водообеспеченность стран СНГ, в частности Казахстана – 6,8, Беларуси – 5,7, Украины – 2,8, Узбекистана – 2,0, а также многих развитых и развивающихся стран мира, в том числе Германии – 1,13, Египта – 0,86, Израиля – 0,28, Кувейта –0,01 тыс. м 3 на одного человека в год, соответственно.

Для удовлетворения питьевых и хозяйственных потребностей населения и отраслей экономики России из поверхностных и подземных водных объектов ежегодно отбирается до 2–3 % возобновляемых ресурсов вод (около 85 км 3 /год). Объем используемой воды составляет свыше 67 км 3 /год, в том числе пресной – около 60 км 3 /год, треть которой – питьевого качества, остальная относится к категории технической.

В поверхностные водные объекты РФ отводится около 60 км 3 /год использованных вод. В табл. 7 приведены данные по структуре отведения сточных вод в поверхностные источники водных объектов.

В современных условиях необходимо уделять серьезное внимание вопросам рационального и комплексного водопользования промышленностью, в особенности очистке и повторному, оборотному использованию сточных вод в производстве. Эти вопросы следует рассматривать неотрывно от основных технологических процессов промышленного производства с учетом требований ВХК. Сложность систем водообеспечения промышленных предприятий определяется не только многофакторностью, взаимозависимостью их, но и особенностями многократного использования воды в технологических процессах, разнообразием схем водоотведения и регенерации сточных вод, извлечения ценных компонентов из очищаемых вод, значительными затратами на строительство систем водоснабжения и водоотведения.

Структура отведения сточных вод в поверхностные водные объекты, %

Загрязненные, в том числе:

Суммарные мощности очистных сооружений в целом по России на 2003 г. составляют 32 км 3 / год, что на 9 км 3 превышает объем сточных вод, требующих очистки. Однако в целом до нормативного уровня очищаются лишь около 10 % отводимых вод, нуждающихся в очистке.

Водопользование в промышленности. Вода в промышленности используется как сырье при получении различных продуктов, таких как кислоты, спирты и т. д.; в качестве разбавителя и растворителя используется при выщелачивании и кристаллизации. Вода является теплоносителем или охладителем в различных технологических процессах; служит рабочей средой в гидравлических устройствах; является моющим средством при промывке сырья, тары, готовых изделий. На каждом предприятии вода используется также в непромышленных целях: для удовлетворения потребностей персонала, противопожарной безопасности, обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий и т. д. Расход воды для промышленного предприятия определяют в зависимости от удельного расходования воды (на единицу промышленной продукции) и мощности предприятия. Удельное водопотребление в значительной мере зависит от технологической схемы производства, системы промышленного водоснабжения, климатических условий и ряда других факторов.

Удельное водопотребление (м 3 /т продукции)

в отдельных отраслях промышленности

Синтетический каучук 2000–3500

Синтетическое волокно 2500–5000

Нефть-сырец (переработка) 30–40

Азотные удобрения 600

Для составления схем комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейнов рек, отдельных районов используют укрупненные нормы водопотребления и водоотведения на единицу продукции.

Системы производственного водоснабжения. Для крупных промышленных объектов требуемое большое количество воды и водных ресурсов часто оказывается недостаточным. Место расположения предприятий диктуется источниками сырья или месторождением полезных ископаемых, используемых непосредственно в производстве. При выборе места строительства нового предприятия всегда необходимо произвести технико-экономический расчет в сравнении с другими вариантами выбора наиболее дешевого транспортирования сырья либо водных ресурсов.

При выборе площадки под строительство промышленного объекта следует учитывать его возможное влияние на природные водоемы. Без такого предварительного анализа может возникнуть сложная ситуация, подобная ситуации с построенным целлюлозно-бумажным комбинатом (ЦБК) на берегу озера Байкал. Сточные воды комбината после очистки сбрасывались в озеро и ухудшали качество воды, изменяя флору и фауну уникального водного объекта. Поэтому специалисты должны были решать альтернативные, значительно удорожающие варианты: либо транспортировка сточных вод на дальние расстояния, либо перепрофилирование производства этого завода.

Дефицит водных ресурсов и необходимость резкого уменьшения стоков обусловливают необходимость широкого применения в производстве оборотного водоснабжения и повторного использования воды. Рационализацию использования природной воды в производстве может в ряде случаев обеспечить создание полностью замкнутых циклов водооборота.

Рис 6. Схемы использования воды в промышленности:

а – прямоточная; б – оборотная; в – повторная; г – комбинированная; Q_a – полное водопотребление; Q_под – подпитка; Q_6в – безвозвратное водопотребление; Q_об – оборотные воды; Q_сб – отводимые воды в водоем; И_с – источник воды; П, П₁, П₂ – потребители воды; О_ч – сооружения но очистке воды.

Рис. 7. Системы промышленного водоснабжения:

а – прямоточная; б – прямоточная с последовательным использованием воды; в – охлаждающая система оборотного водоснабжения; г – технологическая система оборотного водоснабжения; д – смешанная охлаждающая и технологическая система оборотного водоснабжения; П, П₁, П₂ – производство; НС – насосная станция; ВС – сооружения по очистке воды из источника и сточной воды; О – охладитель; Q – полный расход воды; Q_п.п – расход воды, теряемый с промышленной продукцией (безвозвратное водопотребление); Q_исп – расход при испарении воды; Q_yн – расход при уносе воды; Q_сб – расход сбросных вод; Q_доб – расход добавляемый (свежей) воды; Q_oc – расход воды на собственные нужды очистных сооружений.

Важное значение имеет обеспечение достаточной надежности систем производственного водоснабжения. Ряд производств не допускает не только перерыва в подаче воды, но и всякого ее снижения. Нарушение установленного режима подачи воды может привести к серьезным аварийным ситуациям, которые влияют на производство и качество выпускаемой продукции.

В промышленном водоснабжении используются прямоточные, оборотные, последовательные и смешанные схемы использования воды (рис. 6). В большинстве производств создают системы оборотного водоснабжения (рис. 7).

Поскольку часть воды (не более 2. 5 %) безвозвратно теряется, ее количество периодически пополняют «свежей» водой. Применение оборотного водоснабжения в промышленности дает существенную экономию природной воды. Такие системы успешно функционируют в маловодных областях Урала. Объем водооборота на промышленном предприятии определяется в результате анализа технико-экономических и экологических показателей.

Экономия «свежей» воды достигается также при использовании эффективных схем промышленного водоснабжения с повторным использованием воды. Повторное использование воды представляет собой забор возвратных вод (в том числе без дополнительной очистки или обработки) для технологических целей, орошения, обводнения, водоснабжения и других нужд.

Системы водоснабжения рекомендуется создавать с оборотом воды или в виде замкнутых циклов для отдельных цехов. На промышленном предприятии следует предусматривать строительство локальных очистных сооружений для очистки стоков, охлаждения оборотной воды, обработки и повторного использования сточных вод. Последовательное и прямоточное использование воды на производственные нужды со сбросом очищенных сточных вод в водоем допускается только при невозможности или нецелесообразности применения ее в системе оборотного водоснабжения.

Эффективность использования водных ресурсов как при создании территориально-производственного комплекса, так и при развитии народного хозяйства характеризуют следующие критерии: удельная норма потребления воды для создания единицы продукции; потребление свежей воды; количество воды, находящейся в обороте; количество сточных вод, поступающих в водные объекты; условное количество загрязнений в сбрасываемых стоках; возврат сточных вод в производство; воздействие водохозяйственного комплекса на окружающую природную среду; рекреационный потенциал водного объекта; продуктивность рыбохозяйственного комплекса; уровень перевозок водным транспортом; защита объектов от антропогенной деятельности; технологическая, социологическая и экономическая эффективность и др.

Эффективность использования воды на промышленных предприятиях оценивается тремя показателями:

– техническое совершенство системы водообеспечения оценивается количеством использования оборотной воды Р_об, %:

,

где Q_об, Q_ист, Q_с – количество воды, используемой соответственно в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водообеспечения с сырьем;

– рациональность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования К_ис:

– потери воды, %, определяют по формуле:

,

где Q_посл – количество воды, используемой в производстве последовательно.

Дефицит пресной воды требует кардинального изменения технологических схем производства, широкого внедрения маловодных и безводных схем, а также создания замкнутых безотходных производственных циклов.

В основе рационального использования водных ресурсов лежит технико-экономическое обоснование территориально-промышленного комплекса, которое проводится в направлении создания эффективной структуры производства основных видов продукции, охраны окружающей среды, комплексного использования водных ресурсов.

Рациональное использование водных ресурсов на промышленном предприятии характеризуют следующие факторы:

– объем применения безводных технологий производства;

– размещение производств, обеспечивающее последовательное многократное использование воды в технологических процессах;

– уровень совершенства локальной очистки сточных вод;

– разделение водохозяйственной системы на группы локальных замкнутых систем технического водоснабжения, позволяющих осуществлять очистку сточных вод в соответствии с требованиями оборотного водоснабжения, включая санитарно-гигиенические и технологические показатели;

– оптимизация процессов водообеспечения и водоочистки (подача и распределение воды для технологических операций производства, регенерация отработанных растворов, извлечение из сточных вод и утилизация ценных продуктов из отходов производства, создание локальных систем оборотного водоснабжения, обработка оборотной воды, обезвреживание осадков и их утилизация и др.);

– полнота использования водных ресурсов промышленного узла, включающего применение сточных вод города и промышленных предприятий на земледельческих полях орошения и других объектах.

Промышленный узел – группа взаимосвязанных промышленных предприятий на определенной территории. Использует трудовые, сырьевые и другие ресурсы, транспортные сооружения, инженерные коммуникации, строительную базу данной территории. Он может быть ограничен одним городом либо представляет систему городов вместе с окружающими их рабочими поселками. Узел представляет собой часть территориально-производственного комплекса.

Система промышленного водоснабжения помимо непосредственно производственных целей обеспечивает санитарно-гигиенические потребности работающего персонала.

Согласно современным требованиям, водообеспечение промышленных предприятий должно предусматривать оборотное и повторное использование вод в производстве, что необходимо учитывать при составлении балансовых схем предприятий, в которых должен быть указан расход воды, подаваемый каждому потребителю: цеху, корпусу (оборотная и последовательно используемая вода, свежая вода из источника); сбрасываемый каждым потребителем (сточная вода), теряемый безвозвратно на очистных сооружениях, на охладительных установках и т. д. (безвозвратные потери); необходимо рассчитать расход воды, идущий на хозяйственно-питьевые нужды предприятия. Кроме того, следует ука­зать: направление движения воды, виды водоотводящих и водо-подводящих коммуникаций или категории транспортируемой по коммуникациям воды, расположение потребителей воды, сооружений по ее охлаждению, очистке и т. д. Балансовую схему мож­но представить либо в абсолютных количествах циркулирующих вод за единицу времени (м 3 /сут, м 3 /ч), либо в удельных расходах воды на единицу продукции или потребляемого сырья (м 3 /т).

Водосберегающие мероприятия. Многообразие промышленных производств обусловливает разнообразие водосберегающих мероприятий, позволяющих сократить удельный расход воды (на единицу выпускаемой продукции) и расход свежей воды.

Первоначальным этапом разработки рациональных систем водообеспечения промышленных предприятий является совершенствование маловодных технологий производств. Вода на предприятии используется на различные цели. Из всего много­образия функций использования водных ресурсов в промыш­ленных технологиях наибольшее количество воды используется в качестве хладагента (70 %), экстрагента (15. 20 %), транспортирующего агента (10. 15 %). Водосберегающие мероприятия разрабатывают в зависимости от функционального использования воды. Замена водяного охлаждения воздушным, применение систем и сооружений сухой очистки газов и воздуха аспирационных систем от пыли, испарительного и форсуночного охлаждения, противоточно-каскадных систем промывки, пневмо-гидравлических систем транспортирования и другие технические решения позволяют сократить удельное потребление воды в среднем на 20. 30 %. Большое значение для этого имеет развитие систем автоматического контроля и управления процесса водопотребления, укрупнения единичных мощностей и агрегатов, борьба с потерями и утечками, за счет которых может быть на 10. 15 % сокращено потребление воды.

Потребление воды из природных источников можно сократить в результате многократного ее использования в промышленности и привлечения очищенных или частично очищенных сточных вод. При применении сточных вод требования к качеству используемой воды по существу определяют необходимую степень очистки и, следовательно, обусловливают затраты на их подготовку.

Наличие химического и микробиологического загрязнения в сточных водах определяет необходимость обоснования санитарно-гигиенических требований, исключающих неблагоприятное влияние этих факторов на состояние окружающей среды и здоровье человека.

При решении проблемы целесообразности создания систем водообеспечения промышленных предприятий с многократным использованием воды в технологических процессах важнейшее значение имеет установление закономерностей формирования ее состава и свойств. Возможность прогнозирования состава позволит определить условия использования воды, обеспечивающие технологические и санитарно-гигиенические требования к ее свойствам, и разработать комплекс управления системой много­кратного использования воды в технологических процессах.

Одним из эффективных водосберегающих мероприятий в промышленности является внедрение оборотных систем водоснабжения, которые позволяют существенно снизить забор свежей воды и сократить сброс отработанных вод в водоемы. При создании этих систем необходимо учитывать не только техническую и экономическую стороны проблемы, но и экологическую.

Водопользование в теплоэнергетике. Крупным потребителем воды в РФ является энергетика. Свыше 80 % электроэнергии в России вырабатывают тепловые и атомные электростанции. Теплоэнергетика потребляет 170 млн. м 3 в сутки воды на выработку пара и для охлаждения агрегатов и их отдельных узлов. Почти 50 % воды, забираемой промышленностью из природных водоисточников, потребляет теплоэнергетика.

Основным потребителем воды на тепловой электростанции является конденсатор паровой турбины. Помимо этого имеются мелкие теплообменные аппараты, к которым подводится охлаждающая вода: воздухоохладители или газоохладители генераторов, воздухоохладители питательных электронасосов и возбудителей генераторов, маслоохладители систем смазки механизмов.

Обмотки электрогенераторов охлаждаются воздухом или газом (водородом), который циркулирует в замкнутом цикле системы вентиляции и охлаждается водой в воздухо- или газоохладителях. Вода, подаваемая в воздухо- или газоохладители, должна иметь температуру не выше 30. 33 °С. Поэтому в системах оборотного водоснабжения тепловых электростанций предусматривается подача на воздухо- или газоохладители свежей воды, которая в летнее время имеет более низкую температуру, чем циркуляционная вода. Расход воды, подаваемой на воздухо- или газоохладители генераторов, составляет 1. 2 % общего расхода охлаждающей воды на электростанции.

На атомных электростанциях устанавливаются защитные устройства, предназначенные для расхолаживания атомных реакторов при прекращении нормального отвода теплоты от реактора к турбине и затем к конденсатору. Подвод охлаждающей воды к этим устройствам, которые называют ответственными потребителями, должен быть обеспечен при любых возможных ситуациях.

В соответствии с принятой в мировой практике концентрацией радиационной безопасности атомных электростанций предусматривается тройное дублирование защитных устройств и три автономные системы подачи охлаждающей воды к ним. Ка­ждая система должна состоять из минимально необходимого числа элементов: насосов, арматуры, сороудерживающих решеток, устанавливаемых в изолированном помещении.

Системы водоснабжения ответственных потребителей могут проектироваться оборотными. В этом случае в качестве охладителей применяют брызгательные бассейны, водохранилища-охладители, градирни и др.

Электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуют установками для улавливания золы из дымовых газов. В некоторых случаях в качестве золоулавливателей применяют мокрые скрубберы.

Удаление шлака из-под котлов и золы из золоулавливателей на большинстве электростанций производится гидравлическим способом. Расход воды для этой цели зависит от вида топлива, способа его сжигания, механических свойств золы и шлака. Для нужд гидроудаления используют воду, прошедшую через конденсаторы, а также воду, сбрасываемую после охлаждения подшипников и т. д. На смыв 1 т шлака требуется 20. 40 м воды, на смыв 1 т золы – 12 м 3 воды. Шлак и зола смешиваются с водой, транспортируются самотеком или с помощью побудительных сопел к багерным насосам, которые перекачивают пульпу по стальным трубам на золоотвалы. При раздельном удалении золы и шлаков золовая пульпа перекачивается шламовыми насосами. Если золоотвалы расположены значительно ниже котельной, возможно транспортирование пульпы к ним самотеком.

Золо- и шлакоотвалы проектируют как пруды-отстойники непрерывного действия. Их организуют большей частью на используемых участках земли вблизи электростанций, например в оврагах. Пруд образуется путем перегораживания оврага земляной дамбой или обвалования равнинного участка. В этот пруд сбрасывают золовую пульпу. Зола и шлак осаждаются в пруде, а осветленная вода возвращается в котельную электро­станции с целью повторного использования для гидротранспорта золошлаков.

Воду для питания паровых котлов предварительно очищают от грубодисперсных и коллоидных примесей, накипеобразующих солей. Восполнение потерь питательной воды котлов на электростанциях производят химически обессоленной водой или дистиллятом.

Количество воды, требующееся для подпитки котлов на конденсатньгх электростанциях, составляет 1. 2% расхода пара.

На ТЭС ввиду отборов пара на нужды промышленных предприятий требуется значительно большее количество воды для подпитки котлов. Кроме того, на ТЭС производится умягчение воды, подаваемой на горячее водоснабжение городов. Суммарный расход воды на тепловой станции зависит от ее мощности, типа установленного оборудования, кратности охлаждения пара и температуры охлаждающей воды. Для современной мощной ТЭС, оборудованной, например, восьмью энергоблоками по 300 тыс. кВт каждый, общий расход воды составляет приблизительно 300 тыс. м 3 /ч в летнее время, а для атомной электростанции, оборудованной четырьмя энергоблоками по 1000 МВт каждый, – около 700 м 3 /ч.

Удельный расход охлаждающей воды на 1 кВт установленной мощности тем меньше, чем выше начальные параметры пара, подаваемого из котла в турбину, и чем больше единичная мощность турбин.

Несмотря на снижение удельных расходов воды при повышении единичной мощности турбин, суммарные расходы воды для мощных электростанций достигают 200 м 3 /с и более. Для обеспечения электростанций требуемым расходом воды необходимы достаточно крупные сооружения, поэтому для строительства электростанций выбирают место вблизи водных источников, а значит, приходится соглашаться с удалением электростан­ций от потребителей электроэнергии и источников топлива.

Система водоснабжения тепловой электростанции может быть прямоточной, оборотной или смешанной.

При прямоточной системе отработанная теплая вода сбрасывается в водоем на таком расстоянии от водозаборного сооружения, чтобы исключить возможность попадания в него теплой воды. При применении системы прямоточного водоснабжения не требуется больших капитальных вложений на строительство и обеспечивается низкая и стабильная температура охлаждающей воды. Однако при этой системе требуются значительные расходы воды, забираемой из источника водоснабжения, поэтому для подобных решений необходимо использование больших многоводных рек, на которых размещение тепловых электростанций по совокупности технико-экономических показателей оправдывается в редких случаях, и развитие крупной теплоэнергетики в будущем пойдет по пути создания оборотных систем водоснабжения.

Наиболее целесообразной системой оборотного водоснабжения для конденсационной электростанции (КЭС) является система с водохранилищем-охладителем. Однако возрастающая ценность земельных участков и их стоимость все чаще приводят к необходимости использовать для охлаждения вод КЭС градирни.

На ТЭС, располагаемых обычно вблизи потребителей теплоты в крупных городах, широко применяют системы оборотного водоснабжения с испарительными градирнями.

Существуют системы смешанного водоснабжения электростанций, когда параллельно с прямотоком в маловодные периоды включаются в работу охладители, либо параллельно с водохранилищем – градирни или брызгательные установки. Подача воды на электростанцию из водоема осуществляется блочными или центральными насосными станциями, либо самотеком.

3. Водоснабжение и водоотведение городов и населенных мест

Современные системы водоснабжения городов и населенных мест представляют собой сложные технические системы, обеспечивающие прием природной воды, ее очистку с последующей подачей и распределением воды потребителям. Наиболее распространены многофункциональные системы водоснабжения, предназначенные для питьевого, бытового, хозяйственного, производственного и противопожарного водоснабжения. Годовое потребление воды распределяется основными потребителями системы городского водоснабжения следующим образом, %: хозяйственно-питьевые нужды населения – 56 (для приготовления пищи и питья – 30, для стирки – 10, для пользования ваннами – 30, для работы смывных бачков – 30); нужды общественных зданий – 17; промышленные нужды – 17; пожарные – 3; городские нужды (поливка улиц и зеленых насаждений, рабочих фонтанов и др.) – 1 и прочие – 6.

Состав и свойства питьевой воды при любом типе водоисточника, способе обработки и конструктивных особенностях водопроводной сети должны обеспечивать безопасность в эпидемиологическом отношении, безвредность химического состава и благоприятные органолептические свойства. Технические и гигиенические требования и нормы, предъявляемые к питьевой воде, регламентируют СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПиН 4630-88.

Среднесуточное водопотребление служит отправной точкой определения расчетного расхода воды, который необходим для удовлетворения потребности населения в любое время года, месяца, недели, включая сутки наибольшего водопотребления.

Параметры водопроводных сооружений систем водоснабже­ния городов и населенных мест рассчитывают на определенный расчетный период, который может включать несколько очередей строительства, учитывающих перспективу развития города и повышение уровня благоустройства потребителей воды.

Расход воды, на прохождение которой рассчитывают элементы системы водоснабжения, изменяется в течение кварталов года, месяцев сезона, часов суток и минут часа. Эти колебания водопотребления необходимо учитывать при проектировании системы водоснабжения с заданным уровнем благоустройства. Рост численности населения и увеличение норм водопотребления поддаются прогнозу.

Данные о прогнозе развития города учитывают в процессе проектирования новых систем водоснабжения путем резервирования дополнительных площадей для развития тех или иных элементов, предусмотренных очередностью строительства. Сезонные изменения водопотребления определяют главным образом миграция населения и климатические факторы, характерные для заданного места расположения города.

Параметры водопроводных сооружений системы рассчитывают таким образом, чтобы удовлетворить потребности населения в воде в период сезонных циклов. При подборе насосного оборудования и особенно при технико-экономическом расчете водоводов и водопроводных сетей учитывают кратковременность периодов максимального водопотребления.

Суточные и часовые колебания расходов воды являются результатом неравномерности потребления воды в городе. Неравномерность потребления воды в дни недели обусловлена укладом жизни города и связана главным образом с чередованием рабочих и нерабочих дней и в значительной мере зависит от производственного профиля города или населенного места.

Водопроводные сооружения системы водоснабжения должны иметь достаточную производительность для гарантированной подачи воды в сутки «максимального водопотребления». При этом допускается форсированный режим работы – повышенные скорости движения воды в трубах водопроводных сетей, выход насосов из зоны оптимальных значений коэффициентов полезного действия, повышенный расход реагентов на очистных сооружениях и т. п. Форсированный режим работы системы в сутки максимального водопотребления оправдывается тем, что в сутки «среднего водопотребления», составляющего значительную часть работы водопроводных сооружений, насосы находятся в оптимальном режиме эксплуатации. В значительной степени на режиме работы системы отражается часовая неравномерность водопотребления.

Водопотребление зависит от степени благоустройства зданий, численности населения и климатических условий населенного пункта или города. Неравномерность водопотребления наблюдается в течение суток: максимальный расход воды – в середине дня, минимальный – ночью. Существенно возрастает водопотребление в праздничные и предвыходные дни.

Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды колеблется. Даже в течение часа. При расчете водопотребления в населенных пунктах используют коэффициенты суточной k_сут и часовой k_ч неравномерности, которые выражают отношение максимального потребления воды к среднему ее потреблению в течение суток и часа соответственно. Нормы удельного водопотребления в зависимости от степени благоустройства зданий регламентируются.

При проектировании систем водоснабжения населенных пунктов удельное среднесуточное (за год) водопотребление на хозяйственно-питьевые нужды населения принимают от 125 до 350 л/сут. Расчетный суточный расход воды (м 3 /сут) на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяют:

где q_ж – удельное водопотребление; N_ж – расчетное число жи­телей в районах жилой застройки с различной степенью благоустройства.

Распределение расходов воды по часам суток в населенных пунктах, на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях принимают на основании расчетных графиков водопотребления. При построении таких графиков исходят из принимаемых в проекте технических решений, исключающих совпадение по вре­мени максимальных отборов воды на различные нужды.

Потребность человека в воде определяется путем статистической обработки данных, полученных на основе медико-гигиенических исследований. Ниже представлены результаты этих исследований.

Потребность человека в Хозяйственные q_x Гигиенические q_c

Питьевые нужды. 1,5 2,0

Приготовление пищи. 3,4 4,6

Мытье посуды. 8,7 10,7

Умывание, чистка зубов. 7,0 11,0

Смыв бачка. 22,7 31,4

В современных условиях среднее удельное водопотребление в городах и населенных пунктах составляет около 250 л/(сут·чел.). В настоящее время разработаны мероприятия по приостановлению роста водопотребления. Сокращение норм коммунального водоснабжения позволит уменьшить общие потребности в воде.

Для осуществления данной проблемы необходимо строительство раздельных систем питьевого и технического водоснабжения.

С целью сокращения непроизводительных расходов воды (утечек воды через неплотности труб, арматуры и санитарно-технического оборудования жилых и общественных зданий) рекомендуется регулировать напор воды в зданиях в зависимости от их высоты (применение систем зонирования по требуемой величине напора, исключение чрезмерных напоров воды, использование совершенной запорно-пусковой арматуры, вне­дрение насосно-силового оборудования с регулируемой частотой вращения и др.).

Коммунально-бытовое водопотребление предъявляет чрезвычайно высокие требования к качеству воды и к бесперебойной ее подаче. В первую очередь и при любых экстремальных условиях люди должны быть обеспечены водой. Эти требования узаконены «Основами водного законодательства» в виде приоритета использования воды для снабжения населения.

Водоотведение. В процессе жизнедеятельности человека вода загрязняется веществами органического и минерального происхождения. Изменяются и ее физические свойства. Такие воды принято называть сточными. Сточные воды представляют собой жидкие отходы, образующиеся в результате бытовой и производственной деятельности людей, а также организованного удаления с территорий атмосферных осадков; Они подразделяются на сточные воды населенных мест – смесь бытовых и промышленных сточных вод, поступающих; в канализацию; дождевые – образующиеся в результате атмосферных осадков и поступающие в канализацию; производственные – от технологических операций на предприятиях; оросительных систем – дренажные воды.

Сточная вода служит благоприятной средой для развития разнообразных микроорганизмов, в том числе и патогенных, являющихся возбудителями и распространителями инфекционных заболеваний. Загрязняя окружающую среду, сточные воды одновременно создают условия для возникновения болезней человека и эпидемий. В сточных водах могут содержаться и токсические вещества (кислоты, щелочи, соли и др.), способные вызвать отравление живых организмов и гибель растений.

В сточных водах содержатся загрязнения минерального, органического, и бактериального происхождения. Степень их загрязнения определяется показателями санитарно-химического анализа. К ним относятся ВПК, ХПК, перманганатная окисляемость, содержание биогенных элементов, реакция среды, температура.

В городах расход бытовых вод с, 1 га площади кварталов равен 0,3. 2 л/с (удельный расход) или 10. 600 тыс. м 3 /год. В водоотводящую сеть они поступают сравнительно неравномерно и по часам суток, и по суткам в году. В дневное время расход больше, чем в ночное. Наибольший расход за 1 ч может превышать средний рас-1 ход в сутки в 1,4. 2,5 раза, а наименьший расход за 1 ч может; быть меньше среднего расхода в сутки в 1,5. 2,5 раза. Следовательно, расходы по часам суток могут изменяться в 2. 5 раз.

В течение года суточные расходы бытовых вод изменяются сравнительно мало. Наибольший расход за 1 сут может превышать средний расход в год лишь в 1,1. 1,2 раза.

Производственные сточные воды различных отраслей промышленности содержат различные загрязнения и различные их концентрации.

В дождевых водах содержится значительное количество нераствореиных минеральных примесей, а также органических. БПК дождевых вод достигает 50. 60 мг/л. Исследованиями установлено, что дождевые воды могут являться большим источником загрязнения водоемов. Расход дождевых вод с 1 га площади территорий города достигает 150 л/с (один раз в год) и 300 л/с (один раз в 10 лет). Это в 50. 300 раз больше расхода бытовых вод. В то же время общий расход дождевых вод за год составляет 1500. 2000 м 3 с 1 га, т. е. в 5. 30 раз меньше расхода бытовых вод. Образование (выпадение) дождевых вод происходит весьма неравномерно. Их расход изменяется от 0 (в сухую погоду) до 300 л/с (в период выпадения интенсивных ливней).

Городские сточные воды представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. В реальных условиях бытовых, вод не бывает. В городских сточных водах всегда содержатся компоненты загрязнений, характерные для производственных сточных вод (нефтепродукты, кислоты, щелочи, соли и др.).

Комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий, предназначенных для сбора, отвода (транспортирования) за пределы обслуживаемых объектов, очистки, обезвреживания и обеззараживания загрязненных сточных вод и выпуска их в водоемы, называется водоотводящей системой. Водоотводящие системы помимо этого обеспечивают отвод и очистку вод, образующихся вследствие выпадения атмосферных осадков и таяния снега.

Водоотводящая система содержит следующие элементы: водоотводящую систему в зданиях и внутриквартальные водоотводящие сети; внешнюю водоотводящую сеть; регулирующие, резервуары; насосные станции и напорные трубопроводы; очистные сооружения, выпуски очищенных сточных вод в водоем и аварийные выпуски.

Отличие по составу и свойствам загрязнений бытовых и дождевых вод, а также бытовых и многих производственных сточных вод обусловливает разные методы их очистки, а также необходимость раздельного их отведения по самостоятельным водоотводящим сетям. В то же время нельзя исключать возможности их совместной очистки. Однако при этом схема и состав очистных сооружений могут быть значительно сложнее, чем в случае раздельной их очистки. Возможны различные варианты решения схемы водоотведения: путем совместного или раздельного водоотведения сточных вод различных видов, совместной или раздельной их очистки, В зависимости от этого системы подразделяются на общесплавные, раздельные и комбинированные. В свою очередь, раздельные системы подразделяются на полные раздельные, неполные раздельные и полураздельные.

4. Водопользование в сельском хозяйстве

По объему потребления воды сельское хозяйство значитель­но превосходит все другие отрасли народного хозяйства РФ. Использование водных ресурсов в сельском хозяйстве распределяется следующим образом, %: 90,5 – орошение, обводнение; 5,3 – сельское водоснабжение; 4,2 – производственные нужды села; 0,1 – хозяйственно-питьевые нужды.

Водопользование в сельском хозяйстве включает орошение, водоснабжение и обводнение земель. В водохозяйственный комплекс входят также системы осушения переувлажненных и заболоченных угодий, сооружения сброса дренажных вод (после промывки засоленных земель) и другие коллекторно-дренажные сооружения.

Продуктивность земельных угодий в значительной мере зависит от их влагообеспечения. Поэтому важнейшей задачей сельскохозяйственного водопользования в деле обеспечения высокой продуктивности сельскохозяйственных культур является поддержание влажности почвы в необходимых пределах на про­тяжении всего вегетационного периода.

Орошение и обводнение. Регулирование естественной влаж­ности почвы осуществляется в результате реализации мелиоративных мероприятий. Главной задачей мелиорации земель является обеспечение устойчивости и увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, повышение производительности труда и рост доходов предприятий. Мелиорация позволяет вовлекать в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные и ранее неиспользованные земли, преобразуя их в высокопроизводительные сельскохозяйственные угодья.

Мелиорация – совокупность организационно-хозяйственных и технических мероприятий по коренному улучшению земель с неблагоприятными водными и воздушными режимами, подвергшихся физическому действию ветра или воды. Внедрение мелиорации обеспечивает устойчивость урожаев и способствует рациональному и комплексному использованию водных и земельных ресурсов.

В отличие от агротехнических мероприятий (вспашка, боронование, борьба с сорняками и др.), действие которых, как правило, продолжается не более года и в течение этого времени окупается прибавкой урожая, действие мелиоративных мероприятий рассчитано на долгие годы. Построенная оросительная система в корне изменяет условия произрастания сельскохозяйственных культур на орошаемой территории, и ее действие про­должается десятилетия, пока узлы и сооружения находятся в исправном состоянии.

Ирригация земель основана на использовании поверхностных или подземных вод, а также сточных вод промышленных и коммунальных объектов.

Оросительные мелиорации включают комплекс мероприятий по искусственному увлажнению почвы, осушительные – по удалению из почвы избытка влаги. Двойное регулирование влажности обеспечивает и искусственное увлажнение почвы, и удаление из нее избытка влаги.

Опреснительные мелиорации обеспечивают удаление из почвы избытка солей, вредных для сельскохозяйственных культур. Противоэрозийные мелиорации предотвращают потери сельскохозяйственных угодий вследствие водной или ветровой эрозии.

Мелиоративные мероприятия, применяемые для улучшения земельных угодий, подразделяют на несколько видов:

• гидротехнические – оросительные, обводнительные или дренажные системы, плотины, водозаборные устройства, каналы;

• агротехнические – специальная обработка почвы (мелиоративная вспашка, профилирование, плантаж, а также применение правильных севооборотов, сроков и норм полива);

• химические – внесение в почву органических и минеральных удобрений, химических веществ (извести, гипса и др.), ядохимикатов;

• лесотехнические – полезащитные лесополосы и противо-эрозионные лесонасаждения, облесение и закрепление песков, оврагов, горных склонов и берегов рек, а также улучшение лесных угодий;

• рекультивационные – восстановление профиля и плодородия почв территорий, использованных ранее под карьеры, рудники, горные выработки, и возвращение их в сельское хозяйство;

• культурно-технические – удаление леса и кустарников, корчевка пней, удаление камней, планировка (выравнивание) поверхности и др.

Системы орошения (ирригации) содержат следующие элементы: сеть каналов различных порядков, насосные станции, сооружения на каналах, а также оградительные дамбы, дороги, линии связи и противоэрозионные гидротехнические сооружения.

Оросительные системы по времени действия или периодичности работы могут быть регулярными и разового действия. К первым относят самотечное, механическое и смешанное орошение, ко вторым – паводковое и лиманное.

В состав сооружений регулярного действия с поверхностным способом орошения входят: источник орошения, головное водозаборное сооружение, магистральный канал и каналы второго, третьего и других порядков, оросительные борозды, водосборные каналы и сооружения на них. Выбор варианта решения и компоновка элементов системы производится с учетом природных условий на основе технико-экономического анализа, учитывающего методы производства работ и условия эксплуатации систем.

Оросительная система проектируется по следующей схеме (рис. 8): магистральный, или главный, самотечный канал, прокладываемый по наивысшим отметкам местности так, чтобы уровни в нем могли господствовать над всей орошаемой площадью, а вода могла самотеком поступать в каналы низших порядков; распределительный канал, проводимый по максимальному уклону местности и обслуживающий отдельные поля севооборота; оросители – временные земельные каналы, распределяющие воду через нарезные оросительные борозды внутри полей севооборота; водосборные каналы (или закрытые дрены) для удаления излишней воды.

К сооружениям оросительной сети относятся: головной шлюз-регулятор открытого либо закрытого типа, подпорные или перегораживающие сооружения, сбросные (концевые) шлюзы.

Рис. 8. Схема оросительной системы:

А – зона самотечного орошения; Б – зона машинного орошения; 1 – река; 2 – головное сооружение; 3 – холостая часть магистрального канала; 4 – насосная станция; 5 – напорный трубопровод; 6 – открытый бассейн; 7 – ветвь магистрального канала; 8 – межхозяйственное распределение; 9 – рабочая часть магистрального канала; 10 – дюкер; 11 – водо-отводящие каналы; 12 – ГЭС; 13 – внутрихозяйственные распределители; 14 – сбросной канал.

Осушение проводится на избыточно увлажненных землях сельскохозяйственных угодий и представляет собой комплекс мероприятий по искусственному удалению части поверхностных и подземных вод и понижению уровней грунтовых вод. Наиболее широко развито горизонтальное осушение земель.

При осушении сеть открытых каналов неглубокого заложения или закрытых дрен и труб собирает воду с осушаемой территории и отводит ее самотеком в водоприемник (рис. 9).

Рис. 9. Схема осушительной системы:

1 – водоприемник; 2 – магистральный канал; 3 – открытый коллектор; 4 – открытые осушители; 5 – нагорно-ловчий канал; 6 – полевая дорога; 7 – труба переезда; 8 – устьевое сооружение; 9 – закрытые дрены; 10 – закрытый коллектор; 11 – смотровой колодец

В состав осушительных систем входят: оградительные устройства: дамбы, нагорные и ловчие канавы, предупреждающие поступление поверхностных и грунтовых вод на осушаемую площадь; регулирующие сооружения – каналы из открытой сети (осушители и собиратели) и дрены – на закрытой, понижающие уровень грунтовых вод до проектной отметки; проводящие сооружения: открытые коллекторы, магистральный канал или трубопроводы (при закрытой сети), принимающие воду от оградительных устройств и регулирующих сооружений и отводящие ее к водоприемнику.

Водоприемники обычно располагаются в балках, оврагах и руслах реки.

В систематическом орошении нуждаются 64 % пашни, около половины всех сенокосов и свыше 90 % пастбищ. Среднегодовой объем воды, расходуемой в России на орошение, составляет 909 км 3 /год.

Для успешного произрастания каждое растение должно получать определенное количество воды, тепла, света и элементов питания. Регулирование количества тепла и света пока практически не достигнуто современной агротехникой, и задача земле­делия состоит в регулировании водного и питательного режимов растений путем современных поливов и внесения удобрений. Урожаи на орошаемых землях выше и лучшего качества, чем на неорошаемых.

Количество воды, потребляемое за вегетационный период, определяется формулой

где Т – транспирация (потребление воды данным видом растения), м 3 /га; ε – удельная транспирация (водопотребление), м 3 /ц; У – урожай культуры, ц/га.

Числовое значение ε зависит от вида культуры, климатических факторов, типа почв, урожайности. Например, значения ε для пшеницы – 40. 180 м 3 /ц; кукурузы – 60. 150 м 3 /ц; сахарной свеклы – 5. 30 м 3 /ц; риса – 70 м 3 /ц. Увеличение подачи воды приводит к повышению урожайности до известного предела, после которого наблюдается обратное явление.

Количество воды, которое необходимо подать на орошаемую территорию за весь вегетационный период, называют оросительной нормой. Оросительная норма соответствует разности между оптимальным водопотреблением возделываемых культур и естественным увлажнением почвы и зависит от природных условий района орошения.

Оросительная норма определяется выражением

где О – осадки; И – испарение; ∆Q – запасы воды в почве, ∆Q = Q_н + Q_к + Q_в; здесь Q_н – подпитка напорными подземными водами; Q_к – подпитка капиллярным передвижением воды; Q_в – подпитка за счет конденсации водяных паров.

Оросительные нормы сельскохозяйственных культур приведены в табл. 8.

Оросительные нормы сельскохозяйственных культур, м 3 /га

Источник