Водохранилища как способ комплексного использования водных ресурсов Одним из основных способов обеспечения стабильного удовлетворения потребностей в воде народного хозяйства и населения является создание на реках водохранилищ. Водохранилища регулируют сток, накапливая воду во время паводков, и тем самым позволяют рационально использовать воду в период маловодья. 1
Некоторые сведения о водохранилищах В России и странах СНГ около 1000 водохранилищ объемом свыше 1 млн. куб. м, из них 150 объемом свыше 100 млн. куб. м. В США 1500 водохранилищ объемом свыше 6 млн. куб. м и 486 свыше 100 млн. куб. м. Самое большое (по объему) в мире водохранилище – Братское (р. Ангара, Россия), объем -170 куб. км, площадь- 5470 кв. км, на втором месте – водохранилище Караиба (р. Замбези, Замбия, Африка), объем -160 куб. км, площадь – 4450 кв. км. 2
Объемы воды в крупнейших водохранилищах России Братское - 170, 0 куб. км Красноярское - 73, 3 Куйбышевское - 58, 0 Волгоградское -31, 4 Саяно-Шушенское -31, 3 Рыбинское - 26, 3 Цимлянское - 23, 7 3
Комплексное использование водных ресурсов в водохранилищах Различают следующие виды использования воды в водохранилищах: Э – гидроэнергетика, И – ирригация, С – судоходство, В – коммунальное и Р – рыбное хозяйство, промышленное водоснабжение, О – рекреация, Н – борьба с наводнениями, Л - лесосплав 4
Примеры комплексного использования водных ресурсов некоторых водохранилищ Братское – ЭСЛРВО, Красноярское – ЭСЛВНРО, Куйбышевское – ЭСИВРНО, Вилюйское – ЭВС, Бухтарминское (р. Иртыш) – ЭСЛР Рыбинское – ЭСВРО , Цимлянское -ИСЭРВО 5
Использование водных ресурсов в России Не существует практически ни одной отрасли народного хозяйства, которая могла бы существовать и развиваться без воды. Существует два вида использования водных ресурсов: водопользование, водопотребление 6
Водопользование При водопользовании вода не изымается из водного объекта и не расходуется, а лишь используется для выполнения определенных функций. Например: гидроэнергетика, водный транспорт, рыбное хозяйство, лесосплав, рекреация и т. п. 7
Водопотребление При водопотреблении вода забирается из водных объектов, причем часть ее расходуется на производство продукции, а часть ее теряется безвозвратно (испарение, фильтрация, утечки и т. п. ). При водопотреблении обычно ухудшается качество воды, возвращаемой в водные объекты. 8
Потребление воды различными отраслями народного хозяйства России Водозабор в куб. км Сельское хозяйство 32, 0 в том числе орошение 29, 7 Тепловая и атомная энергетика 34, 0 Промышленность 17, 0 Коммунальное хозяйство 16, 0 9
Количество и качество потребляемой воды зависит от вида водопотребления. Самые стабильные водопотребители – это населенные пункты, которые требуют воду наивысшего качества. Постоянного во времени расхода воды требуют тепловые и атомные электростанции, промышленные предприятия с непрерывным циклом работы. В этих случаях вода может быть более низкого качества (техническая), за исключением производств, где она служит технологическим сырьем (пищевая промышленность). 10
Менее стабильные водопотребители – это объекты орошения, водный транспорт, рыбное хозяйство, лесосплав, рекреация и т. п. Все эти водопотребители нуждаются в больших объемах воды лишь в определенный период. Например: орошение в течение вегетационного периода и промывных поливах; водный транспорт и лесосплав – в период навигации; рыбное хозяйство – в период лова (обычно при нересте рыбы); рекреация – в летний период и т. д. Качество воды для таких водопотребителей как водный транспорт, лесосплав, гидроэнергетика практически не имеет значения. 11
Водопользование в промышленности , теплоэнергетике и гидроэнергетике В промышленности Вода используется как сырье на всех основных производствах химической промышленности, а именно: получение кислот, щелочей, спиртов, минеральных удобрений и т. п. Вода служит необходимым технологическим компонентом при разбавлении, растворении, выщелачивании, кристаллизации т. п. процессах. Без воды невозможно схватывание и твердение при использовании важнейших строительных материалов (бетон, гипс, алебастр и т. п. ) 12
Вода служит рабочей средой в гидравлических устройствах. Вода используется для промывки сырья, тары, готовых изделий и т. д. , а также приготовлении моющих растворов во многих технологических процессах. Вода используется и в непромышленных целях, а именно для удовлетворения культурно-бытовых потребностей работающих, для обеспечения пожарной безопасности. 13
Расход воды на единицу промышленной продукции зависит от мощности предприятия, вида продукции, технологической схемы и лежит в широких пределах. Удельное водопотребление (на 1 т готовой продукции) в России составляет при производстве: чугуна 160 -200 т воды, стали 150 никеля 4000 меди 500 синтетического каучука 2000 -3500 синтетического волокна 2500 -5000 азотных удобрение 600 бумаги 400 -800 при переработке сырой нефти 30 -40 14
Наиболее водоемкими отраслями промышленности считаются химическая , металлургическая и целлюлозно-бумажная. Из общего расхода воды на промышленные нужды химическая отрасль потребляет 13 % черная металлургия 12 % цветная металлургия 4% целлюлозно-бумажная 8% Хотя промышленность по количеству потребляемой воды занимает третье место, именно она является основной причиной дефицита пресной воды, вследствие загрязнения возвращаемой воды. 15
В тепловой и атомной энергетике Теплоэнергетика потребляет воду на выработку пара и для охлаждения агрегатов и узлов. Тепловые станции на выработку 1 млн. к. Вт потребляют 1, 2 -1, 6 куб. км воды в год (40 куб. м/ сек). Большее значение относится к малым турбинам среднего давления, меньшее – к крупным турбинам высокого давления. Тепловые станции располагаются либо вблизи крупных рек, водохранилищ, морей, либо вблизи залежей топлива. В первом случае схема водоснабжения станции может быть прямоточной, во втором случае используют оборотную схему водообеспечения. 16
Для охлаждения оборотной воды в энергетике используют: градирни, брызгательные бассейны и водохранилищаохладители. Градирни и брызгательные бассейны используют для охлаждения небольших объемов воды и когда требуется сравнительно невысокая степень охлаждения. Производительность современных градирин достигает 25100 тыс. куб. м / час. В качестве водохранилищ-охладителей используют природные и искуственные водоемы, возможно большей площади. При прямоточных системах водоохлаждения появляется вредное последствие- тепловое загрязнение естественных водоемов. 17
В гидроэнергетике Гидроэнергетика вырабатывает около 12 % всей электроэнергии в России. Для обеспечения необходимого напора воды создаются водохранилища, которые дают возможность комплексного использования водных ресурсов, обеспечивают высокий коэффициент использования воды, обеспечивают лучшие условия для охраны водных ресурсов и т. д. Ресурсы гидроэнергетики неисчерпаемы по сравнению с тепловыми и атомными ресурсами. 18
Использование воды в коммунальном хозяйстве Средне статистический россиянин расходует в среднем 278 л сутки, однако в Москве суточный расход на одного человека достигает 400 литров, а индивидуальный расход некоторых москвичей возрастает до 1200 литров. Из этого объема для удовлетворения личных потребностей человека затрачивается до 200 литров, для работы общественных коммунальных предприятий – 100 л, для поддержания чистоты в городе – 100 л. Удельное водопотребление зависит от: уровня комфортабельности жилища, численности населенного пункта, климатических условий. 19
Коммунальное водопотребление Величина водопотребления в населенном пункте меняется в течение года ( летом – максимум ), дня ( максимум в середине дня) и даже часа. Возрастает водопотребление в праздничные и предвыходные дни. При расчете водопотребления в населенных пунктах используют коэффициенты суточной Ксут и часовой Кч неравномерности. Эти коэффициенты выражают отношение максимального суточного или часового расхода воды к среднесуточному или среднечасовому потреблению воды. 20
Общий расход воды на коммунально-бытовые нужды населенного пункта Q где N - численность населения, чел. qн – среднесуточная норма водопотребления на одного человека, л / сутки 21
Среднесуточная норма водопотребления Эта норма используется для расчета систем коммунального водоснабжения и канализации населенных пунктов. Ее величина может быть меньше фактического удельного среднесуточного водопотребления. Среднесуточная норма водопотребления колеблется от 30 до 400 литров в сутки на одного человека в зависимости от степени благоустройства. 22
Нормы водопотребления и коэффициенты неравномерности Первая степень благоустройс тва Среднесуточная норма водопотребления qн Вторая степень благоустройс тва Третья степень благоустрой ства Четвертая степень благоустройст ва 275 -400 180 -230 125 -150 30 -40 Ксут 1, 09 -1, 05 1, 11 -1, 09 1, 2 -1, 11 1, 33 -1, 2 Кч 1, 25 -1, 2 1, 3 -1, 25 1, 5 -1, 4 2, 0 -1, 8 23
Степени благоустройства жилища Первая -водопровод, канализация, централизованное горячее водоснабжение. Вторая – водопровод, канализация, газовые (дровяные) водяные колонки. Третья – водопровод, канализация, без ванн. Четвертая – без водопровода, без канализации. 24
Использование воды в рекреационных целях Важнейшей областью водопользования является сфера отдыха и укрепления здоровья населения (рекреация). Рекреационное обслуживание является важнейшей отраслью народного хозяйства. Создание зон отдыха, которые, в основном, располагаются на побережье морей, рек, озер и водохранилищ, эксплуатация лечебно-оздоровительных учреждений ( санаториев, домов отдыха и др. подобных объектов ) вызывает все большее использование природных ресурсов, в том числе и водных. 25
Количественные и качественные требования, предъявляемые к воде различными формами оздоровления и отдыха, неодинаковы. В водо- и грязелечебницах, санаториях расходуется на одного больного 400 -500 л, а иногда до 800 л в сутки. В плавательных бассейнах (закрытого типа) расходуется до 100 л в сутки на одного человека, на стадионах до 50 л. При проектировании спортивных комплексов предусматривается расход воды на нужды зрителей из расчета 3 л в сутки. 26
Высокое качество воды необходимо для купания и спортивного рыболовства. Поэтому вблизи зон отдыха запрещен сброс промышленных сточных вод и канализационных стоков. Прибрежные полосы и дно водоемов следует периодически очищать от мусора и различных отходов. Для таких видов спорта, как гребля, парусный спорт, водные лыжи и т. п. качество воды не играет решающей роли, но поскольку они обычно сочетаются с купанием, к качеству воды и в этом случае предъявляются высокие требования. 27
Все зоны отдыха, включающие прибрежные полосы и акватории, должны находиться под постоянным контролем и наблюдением. На их территории исключается всякое промышленное и гражданское строительство. В ряде районов страны в целях охраны водоемов и водотоков от загрязнения нефтепродуктами использование моторных лодок и катеров (маломерного флота) запрещено или резко ограничено, особенно на малых реках. Эффективность использования воды в рекреационных целях очень трудно оценить в деньгах, т. к. оно , прежде всего, служит для удовлетворения социальных и экологических потребностей человека. Валовые затраты населения на отдых составляют не менее 5% от всего фонда потребления и постоянно растут. 28
Водный транспорт и лесосплав Крупным водопотребителем является водный транспорт (речной и морской). Особенно важное значение водный транспорт имеет в северных и северо-восточных районах страны, где слабо развиты или просто отсуствуют другие виды транспорта. Общая протяженность внутренних водных путей в России превышает 100 тыс. км. Речной транспорт использует главным образом естественные водные пути, а также искусственные каналы и водохранилища. 29
Регулирование стока и аккумуляция воды при помощи гидротехнических сооружений создают благоприятные условия для работы водного транспорта в верхних бьефах гидроузлов (гарантированные глубина и ширина судового хода). Путем проведения навигационных попусков, особенно в меженный период, обеспечиваются гарантированные глубина и ширина судового хода в нижних бьефах. Па реках с гидроузлами вода расходуется также и на шлюзование судов. Водопотребление на шлюзование зависит от размеров шлюзовых камер и числа шлюзований в сутки. При дефиците воды целесообразно проведение встречных шлюзований (экономия воды составляет 20 -30% от общего расхода. ) 30
Особый вид специального водопользования – это лесосплав. Около 90% всей древесины, заготавливаемой в России, транспортируется по воде. Для этого используется около 2000 рек, 250 озер и более десятка крупных водохранилищ. Лесосплав, как и водный транспорт, не предъявляют особых требований к качеству воды. Однако сами они являются достаточно значительными источниками загрязнения водотоков и водоемов (затонувшая древесина, судовые сточные воды и др. отходы. При молевом сплаве теряется до 30% древесины. Это наносит значительный ущерб другим водопользователям, особенно рыбному хозяйству, судоходству и т. п. В настоящее время молевой сплав запрещен. 31
Рыбное хозяйство предъявляет высокие требования к качеству воды. Нормальное обитание и воспроизводство рыбы требует: - необходимые глубину и температуру воды (особенно во время нереста), - достаточную кормовую базу, - соответствующее количество кислорода и углекислого газа, - отсутствие в воде токсичных веществ и т. п. 32
Рыбное хозяйство России включает в себя ведение рыболовства на всей акватории Мирового океана и внутренних водоемов (рек, озер, водохранилищ, прудов ). Мировые уловы рыбы в открытых морях и океанах приблизились к своему пределу – 80 – 100 млн. тонн рыбы в год. Годовой улов рыбы во внутренних водах России равняется в среднем 7 -10 млн. центнеров, в том числе до 90% мировых уловов осетровых рыб. 33
Самовосстанавливающиеся рыбные запасы во внутренних водах России это государственный продовольственный резерв, и их охрана и воспроизводство имеют большое народнохозяйственное значение. Очевидно, что интересы рыбного хозяйства следует обязательно учитывать при комплексном использовании водных ресурсов. 34
В условиях естественного режима водоемов процесс воспроизводства промысловых рыб идет стихийно. Поэтому лучше всего вести планомерное рыборазведение. Для этого созданы рыбоводные заводы для инкубации икры, нерестововыростные хозяйства, проводят зарыбление мелководий на водохранилищах, проводят работы по разведению рыбы в прудах и озерах и т. д. Эти мероприятия, с одной стороны, увеличивают выход товарной рыбы (продовольственная проблема), с другой стороны, они повышают комплексность использования водных ресурсов, при этом оказывая незначительное влияние на интересы других водопользователей. 35
В России разведением и акклиматизацией осетровых, лососевых и других ценных пород рыб занимаются свыше 100 рыбоводных заводов и около 10 зональных акклиматизационных станций. Особенное место в воспроизводстве рыбных ресурсов занимает зарыбление водохранилищ. По рыбохозяйственному значению выделяют водохранилища: - высокопродуктивные (на Дону, Волге), - среднепродуктивные (на Каме, Иртыше, Оби, Енисее, Ангаре), - малопродуктивные ( в Карелии, на Кольском перешейке). Однако рыбопродуктивность большинства водохранилищ все еще низка и будет еще долго оставаться на этом уровне по ряду причин, в том числе и экологического характера. 36
Высокоэффективное направление рыбного хозяйства – это выращивание рыбы в прудах. Площадь этих прудов составляет более 400 тыс. га. Эта площадь можно значительно увеличить за счет земель, непригодных для сельскохозяйственного освоения (балки, мелководье, торфяные выработки, заброшенные карьеры и т. п. ). Прудовое хозяйство менее подвержено влиянию других водопользователей. В перспективе прудовое хозяйство может давать стране до 10 млн. центнеров рыбы в год. 37
Водопользование в сельском хозяйстве Основным водопотребителем во многих странах, в том числе и в России является сельское хозяйство. На его долю также приходится до 80% общего безвозвратного потребления воды в нашей стране. Следует отметить, что если , например, в промышленности вода может быть иногда заменена другими веществами, то в сельском хозяйстве вода незаменима. Продуктивность земельных угодий в значительной степени зависит от их влагообеспеченности. 38
Водопользование в сельском хозяйстве включает: - орошение, - водоснабжение и обводнение земель, - осушение переувлажненных и заболоченных земель, - сброс дренажных вод после промывки засоленных земель, - удовлетворение хозяйственно-бытовых нужд сельского населения, - водообеспечение животноводства, - водообеспечение сельскохозяйственной техники и т. п. 39
Ирригация земель Важная задача сельскохозяйственного водопользования это поддержание влажности почвы в необходимых пределах на протяжении всего вегетационного периода и тем самым обеспечение высоких урожаев. Ирригация земель, т. е. регулирование влажности почвы, связана с использованием поверхностных или подземных вод, реже промышленных и коммунальных стоков. 40
Различают несколько видов систем ирригации: оросительная мелиорация – комплекс мероприятий по искусственному увлажнению почв, осушительная мелиорация – комплекс мероприятий по удалению избытка влаги из почвы, двойное регулирование влажности – система мероприятий по обеспечению искусственного увлажнения почвы и удалению из почвы избытка влаги, опреснительная мелиорация – комплекс мероприятий по удалению из почвы избытка солей, вредных для сельскохозяйственных культур, противоэрозионная мелиорация – комплекс мероприятий по предотвращению потерь сельскохозяйственных угодий вследствие водной (или ветровой) эрозии. 41
По способам, используемым для улучшения земельных угодий, мелиоративные мероприятия делят на несколько видов: гидротехнические – строительство оросительных, обводнительных или дренажных систем, плотин, водозаборных устройств, каналов и т. п. , агротехнические – мелиоративная вспашка, профилирование, а также применение правильных севооборотов, сроков и норм полива и т. п. , химические – внесение в почву органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов (извести, гипса и т. д. ), лесотехнические – создание полезащитных лесополос и противоэрозийных лесонасаждений, закрепление песков, оврагов, горных склонов, берегов рек, а тауже улучшение видового состава и продуктивности лесных угодий, рекультивационные – восстановление профиля и плодородия территорий, использованных под карьеры, рудники, горные выработки, культурнотехнические – удаление леса, кустарников, корчевка пней, удаление камней, планировка поверхности, т. е. , подготовка территории для сельскохозяйственного использования. 42
Орошаемое земледелие На территориях, характеризуемых высокой теплообеспеченностью и расположенных в зонах неустойчивого или недостаточного увлажнения, рекомендуется применять искусственное орошение для эффективного использования этих земель в качестве сельскохозяйственных угодий. Для успешного произрастания каждое растение должно получить необходимое количество: воды, тепла, света, элементов питания 43
Регулирование количеств тепла и света пока практически недоступно современной агротехнике (за исключением тепличного производства), поэтому задача земледелия состоит в регулировании водного и питательного режимов растений. Увеличение количества воды увеличивает урожай лишь до определенного предела, затем в связи с переувлажнением урожай снижается. Разработка прогрессивных норм, режимов и способов полива является первостепенной задачей сельскохозяйственного водопотребления, т. к. оно характерно наличием максимального безвозвратного водопотребления по сравнению с другими водопотребителями. 44
Нормы и режимы орошения Общее количество воды, потребляемое растением за вегетативный период Мр У – урожайность данной сельскохозяйственной культуры, ц/га; Еу – коэффициент транспирации этой же с/х культуры, куб. м/ц. 45
Коэффициент транспирации зависит от: климатических условий, типа почвы, вида с/х культуры, урожайности с/х культуры. Значения коэффициента транспирации для некоторых с/х культур: пшеница кукуруза хлопок сахарная свекла 40 -180 куб. м/ц, 60 -150 , , 120 -250 , , 3 – 30 , , 46
Оросительная норма Если естественной воды (атмосферных осадков, почвенной влаги) недостаточно (т. е. меньше Мр ), то дефицит воды восполняется путем искусственного орошения. Количество воды, подаваемое искусственным орошением за весь вегетационный период, называется оросительной нормой. 47
Оросительная норма Примерные оросительные нормы соответствует разности между составляют: оптимальным водопотреблением с/х для овощей культуры и естественным увлажнением почвы. в нечерноземье 1000 -2000 куб. м/га, в степи 3000 -5000 , , Величина оросительной нормы в пустыне 7000 -9000 , , зависит от: природных условий района орошения, для зерновых культур вида сельскохозяйственной в степи 2000 -4000 , , культуры в пустыне 5000 -6000 , , 48
На практике фактический забор воды М (т. е. оросительная норма) превышает расчетную оросительную норму Мр из-за потерь на фильтрацию, испарение, утечки через неисправные коммуникации, непроизводственные сбросы и т. п. К - коэффициент, учитывающий потери воды на испарение, принимается равным в пределах 1, 05 -1, 3, - коэффициент полезного действия оросительной системы, зависит от ее типа. Для каналов в земляном русле = 0, 7 -0, 9 Для ж/б лотков и трубопроводов = 0, 95 -0, 98 49
Способы полива На поля не подают сразу всю оросительную норму. Ее делят на несколько поливов, чтобы обеспечить необходимое увлажнение активного слоя почвы, т. е. составляют режим орошения сельскохозяйственной культуры. Поливные нормы и режимы орошения зависят от способа полива. Способы полива делят на: поверхностные способы, орошение дождеванием, подпочвенное орошение. 50
Поверхностные способы полива Среди поверхностных способов полива различают несколько видов. Полив по бороздам и полосам. Недостатки – не обеспечивается равномерное увлажнение почвы, появляется размыв почвы. Полив затоплением. Сплошной слой воды толщиной 10 -30 см покрывает поверхность почвы. Используется при выращивании риса. Недостатки – высокие потери воды на испарение и фильтрацию. Фильтрация в нижние слои почвы нередко вызывает подъем уровня грунтовых вод и засоление почв. 51
Орошение дождеванием При орошением дождеванием используют специальные разбрызгивающие устройства, передвижные или стационарные. По сравнению с поверхностными способами полива орошение дождеванием обеспечивает более равномерное увлажнение почвы, меньшие поливные нормы. Дождевание повышает температуру воздуха, что очень важно во время заморозков. Появляется возможность механизации процесса орошения. 52
Подпочвенное орошение При подпочвенном орошении вода подается по трубамувлажнителям, расположенным под пахотным слоем почвы (на глубине 0, 4 -0, 5 м), трубки располагаются на расстоянии 1 -2 м друг от друга. В тепличном хозяйстве нашел применение метод капельного орошения. Непосредственно к корневым системам растений подается каплями вода по специальным трубкам, стенки которых имеют капиллярные отверстия. 53
Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение Сельскохозяйственное водоснабжение обеспечивает водой жилые и производственные зоны с/х предприятий и водопойные пункты на пастбищах и скотопрогонных трассах. Отличительная особенность с/х водоснабжения состоит в неравномерном размещении водопотребителей на территории и сравнительно небольших объемах суточного водопотребления. В связи с ростом благоустроенности с/х производства возросло индивидуальное водопотребление на одного сельского жителя до 200 л в сутки ( в 1913 г. -5 л в сутки) 54
Нормы водопотребления в животноводстве: на одну корову 30 -65 л воды в сутки, на одного теленка 15 -25 , , на одну свиноматку 20 -25 , , на одну лошадь 40 -60 , , на одну овцу 5 -7 , , Нормы водопотребления при эксплуатации с/х машин: на один трактор 150 -200 , , на одну грузовую машину 160 -210 , , Важным направлением с/х водообеспечения является обводнение пастбищ в засушливых районах ( устройство водопойных пунктов на пастбищах и скотопрогонных трассах) 55
Скачать презентацию Водохранилища как способ комплексного использования водных ресурсов Одним
Использование водных ресурсов в России 1.ppt