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. кмІ, а площадь водосбора р. Ипуть в пределах РБ - 1,250 тыс. кмІ:

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. мі/год);

W^**_{пр -} водопотребление на производство других товаров (млн. мі/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 K тракторов 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 мі/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

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 кмІ = 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