Формирование структуры водохозяйственного комплекса на существующем водохранилище реки Дон

Основное отрицательное влияние рекреационного использования водохранилищ проявляется в загрязнении водоемов при купании, водном туризме (моторные лодки и катера). Поэтому запрещают рекреационное использование водохранилищ в зонах, примыкающих к водозаборам хозяйственно-питьевого назначения, акваториям, используемым для рыборазведения и заповедных участков.

В свою очередь на рекреацию отрицательно влияют промышленное и коммунально-бытовое водоснабжение, водный транспорт, которые загрязняют водохранилища при сбросе сточных вод, а так же гидроэнергетика, в интересах которой производят суточное регулирование стока, вызывающее резкое колебание воды.

Энергетика

Электрическая энергия больше чем какая-либо отрасль народного хозяйства определяет уровень экономического развития и национального дохода общества.

ТЭС используют электроэнергию, получаемую за счет сжигаемого органического топлива (нефть, уголь, газ и пр.). ГЭС занимает одно из ведущих мест в гидроэнергетике, энергия, вырабатываемая ГЭС имеет низкую себестоимость. Маневренность ГЭС позволяет использовать их в качестве резерва энергосистемы.

На современном этапе гидроэнергетика выступает как сопутствующий компонент ВХК, интересы которого сочетаются, а иногда и полностью подчиняются режиму, удовлетворяющему требования других участников ВХК.

Часть гидроэнергетических ресурсов рек, которую можно использовать, создавая современные гидроэлектростанции, составляет технический гидроэнергетический потенциал рек.

Увеличение выработки электроэнергии ГЭС, а следовательно экономия водных ресурсов может быть достигнута за счет организационных и технических мероприятий, направленных:

- на улучшение среднесуточного КПД;

- снижение потерь напора, в частности в подводящих сооружениях: каналах, трубопроводах, в турбинных водоводах, на сороудерживающих решетках;

- уменьшение потерь расхода.

Промышленность

В системе водного хозяйства промышленность выступает как один из крупнейших потребителей воды, предъявляющий различные требования к ее качеству и количеству.

Для промышленного водопотребления характерны большие объемы водопотребления и водоотведения; незначительный процент безвозвратного водопотребления; значительная зависимость водозабора от технологии производства и системы водоснабжения; разнообразия функций использования воды; равномерность потребления воды в течение года; высокий удельный вес в загрязнении источников воды.

Промышленность - один из наиболее ответственных потребителей, требующих высокой надежности подачи воды. Расчет обеспеченности водоподачи для промышленности составляет 95-97% (по числу бесперебойных лет). Промышленное водоснабжение базируется на использовании речного стока. Поэтому высокую надежность водоснабжения может обеспечить только регулирование стока. Требования промышленного водоснабжения к режиму уровней водохранилищ комплексных гидроузлов аналогичны требованиям КБХ. Промышленные стоки ухудшают качество воды в водохранилище. Большой удельный вес в загрязнении воды имеют сточные воды предприятий нефтяной, металлургической, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности.

Для уменьшения вредного воздействия сточных вод, необходимо совершенствование методов очистки. Однако даже совершенные очистные сооружения не обеспечивают полную охрану окружающей среды от негативного влияния промышленных стоков. Поэтому более перспективно уменьшение водоотведения, а, следовательно, и уменьшение загрязнения водных объектов.

На объемы воды, используемые в промышленности, большое влияние оказывают схемы водоснабжения.

Объем безвозвратного водопотребления зависит от функции воды в промышленности и системы водоснабжения.

Уменьшение объема сточных вод возможно при оборотном и повторном водоснабжении. Эти системы водоснабжения - элементы безотходной технологии, а, следовательно, рационального использования ресурсов и бережного отношения к природе.

Применение бессточных технологий - один из путей экономии свежей воды в промышленности. Внедрение бессточных технологий устраняет загрязнение водоемов сточными водами. Исчезает необходимость разбавления сточных вод.

Для промышленных целей рационально использование не только очищенных сточных вод, но и морских вод в прибрежных районах. Стимулом для снижения водопотребления, внедрения прогрессивных технологий и систем водоснабжения послужило внедрение платы за воду.

Рыбное хозяйство

Внутренние моря, реки, озера, водохранилища России богаты ихтиофауной. В них производится более 90% мировых запасов осетровых и более 60% лососевых.

При регулировании рек каскадами водохранилищ условия воспроизводства рыб, резко изменяются. Преграждаются пути миграции их на нерестилище и обратно при скате рыбной молоди в месте нагула, сокращаются ареалы обитания и площади нерестилищ в верхних бьефах, изменяются температурные и уровенные режимы нижних бьефов, усыхают дельтовые протоки, сокращаются паводковые расходы, обеспечивающие обводнение нерестилищ в низовьях рек для полупроходных рыб. Рыба очень требовательна к качеству воды. Даже небольшие залповые сбросы неочищенных вод предприятий пищевой, химической и другой промышленности, животноводческих комплексов, а также смывы удобрений и ядохимикатов с полей приводят к массовой гибели рыбы.

Губительно действует на рыбу и кислородная недостаточность воды, вызванная окислением органики, поступающей со сточными водами или в результате интенсивного развития, а затем отмирания сине-зеленых водорослей и водной растительности.

Для создания благоприятных условий обитания в прудах, водоемах, на нерестилищах и путях миграции рыбы осуществляют паводковые попуски воды из водохранилищ для регулирования водного, солевого и гидробиологического режимов морей и озер.

Создание водохранилищ дает новые огромные водные пространства, которые могут и должны использоваться для разведения рыбы. Однако, для этого еще при строительстве необходимо провести специальные рыбохозяйственные мероприятия: расчистку ложа водохранилища от леса и кустарника, мелиорацию нерестилищ, строительство рыбоводных заводов. Строительство водохранилищ на реках резко изменяет ихтиологические условия. Вместо быстротекущих рек образуются слабопроточные водоемы, изменяются уровенные и температурные режимы. Это приводит к смене видового состава рыб.

Значительный ущерб рыбному хозяйству наносят водозаборные сооружения, необорудованные рыбозащитными устройствами. Крупные насосные станции оросительных систем засасывают вместе с водой огромное количество рыбной молоди.

Рыбозащитные сооружения предупреждают попадание рыб в опасные для них зоны гидроузлов и в различные водозаборы.

Орошение

Интенсивный рост населения происходит одновременно со снижением пахотных земель. Необходимость обеспечения населения продуктами питания требует развития интенсивных способов животноводства и выращивания сельскохозяйственных культур. Но интенсивное развитие орошения все больше сдерживается нехваткой водных ресурсов.

Большое значение оросительные мелиорации имеют в развитии комплексных мелиораций в нашей стране. Оросительные системы, снабженные устройствами для подачи удобрений с оросительной водой, системами мелкодисперсного дождевания, для борьбы с заморозками и суховеями, могут существенно увеличить продуктивность орошаемых земель и увеличить плодородие почв.

Включение оросительной мелиорации в состав участников ВХК не всегда очевидно по ряду причин. С одной стороны, режим водопотребления растениями зависит от погодных условий, с другой стороны, урожайность орошаемого поля зависит и от теплового и питательного режимов, своевременности проведения агротехнических мероприятий и т.д. Т.о., включение орошения в состав участников ВХК должно быть обосновано с учетом стохастической природы основных факторов и особенно водного.

Животноводство

В животноводстве водопотребление зависит от вида поголовья, условий его содержания и степени технической оснащенности ферм.

Сточные воды промышленных животноводческих комплексов делятся на хозяйственно-бытовые, производственные и жидкий навоз. Эффективными способами их утилизации является орошение кормовых культур. Использование животноводческих стоков возможно только после соответствующей технологической водоподготовки.

Вода, используемая для нужд животноводства в основном должна удовлетворять тем же требованиям, что и для хозяйственно-питьевого водоснабжения. По некоторым показателям (цветность, прозрачность, запах) требования к воде, используемой в животноводстве, могут быть несколько снижены.

6. Экономическое обоснование принятой структуры ВХК

6.1 Расчет экономической эффективности принятой структуры ВХК без учета комплексных затрат.

Окончательное решение о структуре ВХК можно принять после определения коэффициента общей экономической эффективности ВХК:

, (20)

где - суммарная стоимость продукции всех участников ВХК;

- стоимость продукции j-го участника ВХК, зависящая от объема водопотребления;

С_ВХС - годовые издержки при эксплуатации ВХК;

К_ВХК - суммарные капиталовложения в создание ВХК.

, , (21)

где , - ежегодные издержки и капитальные вложения на строительство и эксплуатацию комплексных сооружений;

, - ежегодные издержки и капитальные вложения на строительство и эксплуатацию водохозяйственных сооружений j-го участника ВХК.

Расчет затрат

- на строительство и эксплуатацию комплексных сооружений:

, (22)

где , - удельные затраты на строительство плотины и на водохранилище (подготовка ложа водохранилища и компенсация ущербов);

руб./кВт; коп./м³;

- установленная мощность на ГЭС:

, (23)

МВт;

- дополнительный объем водохранилища:

млн. м³.

млн. руб.

Комплексные ежегодные издержки подсчитываются по формуле:

, (24)

где - коэффициент, .

млн. руб.

- затраты на строительство и эксплуатацию отраслевых сооружений:

а) коммунально-бытовое хозяйство, рекреация, животноводство., (25)

где - суточные объемы водопотребления на нужды городского и сельского коммунально-бытового водоснабжения, животноводства и рекреации;

- удельные затраты; руб./м³;

, (26)

- коэффициент, .

Суточные объемы определяются по зависимости:

,

где , , , , , - годовые объемы потребления воды из верхнего и нижнего бьефов соответственно на нужду городского и сельского коммунально-бытового хозяйства, рекреации и животноводства (по уточненной структуре ВХК).

млн. м³.

млн. руб.

млн. руб.

б) промышленное водоснабжение, ТЭС, рыбозавод.

, (27)

, (28)

где - суточные объемы потребления воды на нужды промышленности, рыбозавода и ТЭС;

- удельные затраты, руб./м³;

- коэффициент, .

Суточные объемы определяются по формуле:

,

где , , - годовые объемы потребления воды промышленностью, рыбозаводом и ТЭС (по уточненной структуре ВХК).

млн. м³.

млн. руб.

млн. руб.

в) орошение

, (29)

, (30)

где , - удельные затраты на строительство и эксплуатацию оросительной сети.

руб/га

руб/га

млн. руб.

млн. руб.

г) ГЭС

, (31)

, (32)

где - удельные затраты на ГЭС, руб./кВт;

- коэффициент, .

млн. руб.

млн. руб.

Стоимость продукции

а) коммунально-бытовое снабжение, рекреационное водоснабжение и водоснабжение на нужды животноводства.

млн. руб.

б) промышленное водоснабжение, рыбозавод, ТЭС

млн. руб.

в) орошение

,

где руб/га;

млн. руб.

г) ГЭС

,

где б и в - тарифы на мощность и годовую выработку электроэнергии:

б = 79 руб/кВт ;

в = 0,93 коп/кВт ч

- годовая выработка электроэнергии на ГЭС;

МВт.

м - коэффициент, учитывающий затраты электроэнергии на собственные нужды ГЭС: .

 млн. руб.

Прибыль участников водохозяйственного комплекса

, (33)

Ц - стоимость продукции

С - себестоимость продукции

а) коммунально-бытовое хозяйство, рекреация и животноводство:

млн. руб.

б) промышленность, ТЭС и рыбозавод:

млн. руб.

в) орошение

млн. руб.

г) ГЭС

млн. руб.

Подсчет коэффициентов общей экономической эффективности участников водохозяйственного комплекса

Таблица 11 -Сводная ведомость отраслевых и общих затрат

Отрасли	Капиталовложения, млн. руб. К	Ежегодные издержки, млн. руб. С	Стоимость продукции, млн. руб. Ц	Прибыль, млн. руб. П	Коэффициент рентабельно-сти Эр = (Ц-С)/К
К/б хоз-во, рекреации, жив-во	0,645	0,0645	0,0774	0,0129	0,02
Пром-ть, ТЭС, рыбзавод	6,8	0,68	0,84	0,16	0,02
Орошение	18,7	2,03	4,67	2,64	0,14
ГЭС	36	0,9	10,5	9,6	0,27
Общ. затраты	43,5	0,653	_	_	_
ВХК в целом	105,645	4,327	16,01	12,41	0,12

Для учета ежегодных издержек на комплексные сооружения прибыль ВХК в целом вычисляется не суммированием прибыли отдельных участников, а вычитанием суммы ежегодных издержек из суммы стоимости продукций, т. е.

. (34)

Как видно из таблицы №11 ВХК принятой структуры не является рентабельным, отдельные участки ВХК имеют разные коэффициенты рентабельности (подсчитаны без учета комплексных затрат).

6.2 Распределение комплексных затрат между участниками ВХК

Доля общих затрат, приходящихся на j-го участника ВХК в покрытии комплексных затрат определяется по формуле:

, (35)

, (36)

где , - капительные вложения и ежегодные издержки j-го участника ВХК на отраслевые сооружения.

- доля общих затрат, приходящихся на j-го участника ВХК;

- стоимость продукции;

- ежегодные издержки j-го участника на эксплуатацию отраслевых и сопутствующих сооружений;

Э - коэффициент рентабельности ВХК;

- коэффициент пропорциональности, равен отношению ежегодных издержек на эксплуатацию общих сооружений к величине капитальных вложений, затраченных на строительство:

: (35)

.

Затраты j-го участника ВХК определяются по зависимости:

, . (36)

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

(37)

Все расчеты сведены в таблицу 19

Таблица 19 -Определение затрат участников ВХК

Участники ВХК	Кап. вложения, К, млн. руб.	Ежегодные издержки, С, млн. руб.	Коэфф. рентабельности
	отраслевые	общие	Сумма	отраслевые	общие	Сумма
Ком. быт. хоз.	0,645	-0,477	0,168	0,0645	-0,007	0,0573	0,12
Промыш. ТЭС, рыб. хоз.	6,8	-4,8	2	0,68	- 0,072	0,608	0,12
Орошение	18,7	2,93	21,63	0,9	0,0439	2,07	0,12
ГЭС	36	39,11	75,11	0,9	0,586	1,486	0,12
Общие по ВХК	62,14	36,8	98,97	3,67	0,55	4,22	0,12

На основании таблицы можно сделать вывод, что формирование ВХК экономически целесообразно, т. к. полученный коэффициент рентабельности в целом по ВХК не ниже нормативного, равного 0,12.

7. Природоохранные мероприятия при формировании структуры ВХК

Общие положения

Охрана природы - неотъемлемая составная часть проектов мелиорации. До разработки их, проводят необходимые изыскания и исследования в пределах системы и на прилегающие территории естественных биоценозов. Составляют прогноз их изменения под влиянием мелиорации и сельскохозяйственного использования земель.

При разработке природоохранных мероприятий учитываются следующие объекты природы: почву, недра, поверхностные и подземные воды, леса и лесные насаждения, флора, животный мир, воздушную среду, ландшафт, редкие и достопримечательные природные объекты и комплексы.

При проектировании мелиоративных систем и сооружений соблюдают следующие требования:

- размещают мелиоративные системы и сооружения с учетом экологической значимости природного объекта используемого района;

- предусматривают повторное использование дренажных и сбросных вод;

- создают специальные инженерные сооружения или устройства и проводят необходимые мероприятия (водоочистные, противоэрозионные, лесозащитные и т.д.) с учетом технологии сельскохозяйственного производства;

- производят сброс вод с мелиоративных систем в соответствующие с правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Границы мелиоративной системы, строительных площадок и трасс, места расположения водосборных и водозаборных сооружений назначают с учетом:

1. Территориальных комплексных схем охраны окружающей природной среды, схем охраны малых рек;

2. Границ имеющихся заповедников, заказников, территории обитания особо охраняемых видов флоры и фауны, памятников и статуса их охраны;

3. Данных по местам обитания ценных, редких, исчезающих, промысловых и хозяйственно ценных видов флоры и фауны.

Подлежащие защите природные объекты (вода, почва, воздух) устанавливаются на основании:

- зоогеографической, охото-хозяйственной, геоботанической, почвенной, лесохозяйственной и гидрогеологической характеристик места расположения мелиоративной системы и прилегающих территорий в пределах зоны повышения уровня грунтовых вод;

- ихтиологической, рыбохозяйственной, гидрологической, гидрохимической, гидробиологической характеристик акватории (зона 2000м выше и 2000м ниже створа водозаборного или водосбросного сооружения) водоисточника или водоприемника;

- сведений о санитарно - эпидемиологической обстановке;

- данных об особо охраняемых видах флоры и фауны, памятников природы, заповедниках находящихся в зоне влияния мелиоративных систем и ГТС.

Состав и тип природоохранных мероприятий, сооружений и устройств назначают на основе данных характеристик современности и прогнозированием состояния природных объектов в увязке с типом, параметрами и режимом работы системы и сооружений.

Мероприятия по охране земель

Мероприятия по охране земель должны предусматривать:

- нормирование осушения земель исключающее как недосушку, так и чрезмерное осушение;

- нормирование орошения земель исключающее как заболачивание, так и вторичное засоление;

- создание противоэрозионных сооружений в комплексе с другими мероприятиями на орошаемых и осушаемых территориях для прекращения развития овражной сети;

- предотвращение дефляционных процессов при освоении песчаных почв под орошение путем их аккультирования и посева травы - освоителя;

- использование промышленных и животноводческих стоков в целях повышения плодородия не продуктивных почв и охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения;

- исключение недопустимых затоплений и подтоплений земель при сооружение водохранилища;

- залесение песчаных низкопродуктивных земель расположенных в пределах объекта орошения или осушения;

- рекультивацию и вовлечение в сельскохозяйственный оборот земель из-под карьеров строительных материалов, борьбу с водной и ветровой эрозией.

Для предотвращения эрозии предусматривают посадку водоохранных лесных полос вдоль крупных каналов по берегам водохранилища, залесения непригодных для земледелия участков.

Система мероприятий по охране вод

Мероприятия и требования по охране и связанных с ними природных ресурсов должны определятся на основе схем комплексного использования и охраны водных ресурсов и схем развития бассейна, региона и т.д. Система мероприятий по охране вод включает создание прибрежных водоохранных зон по берегам рек и крупных каналов (ширину их устанавливают местные органы власти в зависимости от протяженности реки: от 300 м до 1 км, охрану водоемов и водотоков от загрязнения и истощения, мелиорацию водоемов (очистку от сапропеля, разведение растительноядных рыб), охрану подземных вод.

Мероприятия по охране водных ресурсов разрабатывают в комплексе с другими природоохранными мероприятиями бассейна или региона. На гидромелиоративных системах и прилегающих территориях предусматривают охрану вод от загрязнения и истощения с учетом принятия санитарно-гигиенических норм и правил (СНиП).

При использовании водных объектов мелиоративной системы или источников находящихся в зоне ее влияния, для хозяйственно-питьевого водоснабжения требования к охране источника и водопроводящих сооружений устанавливают в соответствии с нормами водоснабжения и канализации населенных пунктов.

Мероприятия по охране флоры

При осушении предусматривается сохранение редких видов растительности, ценных кормовых угодий, создание резерватов при размещении, проектировании, и заповедников.

При размещении, проектировании, строительстве и вводе в эксплуатацию новых, реконструкции и расширении существующих водохозяйственных объектов на рыбохозяйственных водоемах предусматривают сохранение рыбных запасов, а при строительстве плотин - полное использование водохранилищ под рыбное хозяйство и увеличение запасов ценных видов рыб.

Мероприятия по охране ландшафтов

Мероприятия по охране ландшафтов должны обеспечивать сохранение отдельных элементов ландшафта имеющих научную и эстетическую ценность. К ним относятся рощи, группы ценных деревьев, водопады, рыбники, геологические обнажения, курганы, памятники природы и культуры. Составная часть охраны природы - рекреационные мероприятия: очистка водоемов, устройство мест для купания и т.д.

Мероприятия по охране животных

На линейных сооружениях (каналах, трубопроводах) следует предусматривать специальные переходы для диких животных. Конструкцию и число переходов необходимо принимать на основании данных о путях миграции в зависимости от количества, видов и поведенческих особенностей мигрирующих животных.

Для водопоя и выхода, попавших в каналы копытных животных следует предусматривать на трассе магистральных каналов через каждые 800 м унавоженные участки.

Не допускается предусматривать уничтожение древесно-кустарниковой растительности химическими способами в местах массового обитания животных.

Рыбозащитные мероприятия и устройства

При проектировании водозаборов на рыбохозяйственных водоемах необходимо предусматривать по согласованию с органами рыбоохраны установки специальных приспособлений для предотвращения попадания рыбы в водозаборные сооружения.

Рыбозащитные и рыбопропускные сооружения проектируются в соответствии с действующими нормативными документами (СНиП).

Защитные лесные насаждения

На мелиоративных системах предусматриваются защитные лесные насаждения. В зависимости от природных условий защитные лесные полосы проектируются следующего назначения: полезащитные, почвозащитные, озеленительные. Площадь, предусматриваемая под создание полезащитных лесополос должна составлять не более 4% площади орошения.

Площадь полос вдоль магистральных и распределительных каналов устанавливается в зависимости от длины канала и ширины лесополосы с учетом создания свободного доступа к каналам для очистки и ремонта. Длину лесополосы необходимо принимать не менее 60% длины канала.

Площадь для остальных групп лесополос (вдоль дорог, вокруг озер, у поселков и т.д.) следует назначать исходя из конкретных условий объекта.

Лесные полезащитные полосы следует располагать в двух взаимно перпендикулярных направлениях: продольном (основные) - поперек преобладающих в данной местности ветров вызывающие пыльные бури; поперечном (вспомогательная) - перпендикулярно продольным.

На подверженных водной эрозии склонах продольные почвозащитные и водоохранные лесополосы необходимо располагать поперек склонов, по горизонтальным в увязке с общей организацией территории, агротехническими и гидротехническими противоэрозионными мероприятиями.

Конструкцию лесных полос, технику полива и их расположение в увязке с организацией территории необходимо проектировать также с действующими нормативными документами.

Ликвидация существующих лесополос и кустарниковых насаждений допускается только при ТЭО с учетом их экологического значения.

Противоэрозионные сооружения.

Противоэрозионные ГТС, в зависимости от назначения, надлежит проектировать:

- водозадерживающие: валы-каналы, валы-террасы, запруды, полузапруды;

- водонаправляющие: напорные каналы, валы и каналы для рассредоточения сконцентрированных потоков воды;

- водосбросные (сопрягающие): быстротоки, перепады, консоли.

Противоэрозионные сооружения должны обеспечивать прекращение развития овражной сети, уменьшить и в дальнейшем создавать условия для прекращения эрозивных процессов на орошаемой территории.

Проектирование противоэрозионных ГТС необходимо вести с учетом минимального отвода земель под эти сооружения.



Список литературы

1. Комплексное использование водных ресурсов: Учеб. для вузов. / С.В. Яковлев, И.Г. Губий, И.И. Павлинова. - М: Высш. шк., 2005.

2. Комплексное использование водных ресурсов и охрана природы. - Под ред. Шабанова В.В - М: Колос, 1994.

3. Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли: Атлас - С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 1998 - 408 с.

4. Альбом гидрографических характеристик речных бассейнов Европейской территории России. Часть 1 - С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 1995 - 336 с.

5. Львович М.И. Реки России - М: Мысль, 2000 - 128 с.

6. Гидрология и гидрохимия морей и устьев рек. Под ред Беляева И.А. - С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 2001 - 440 с.

7. Атлас гидрохимических характеристик стока Европейской территории России. Под ред. Воронкова П.П. - С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 1998 - 230 с.

8. Гинзбург М.Е. Использование и охрана вод. - М: Колос, 2002 - 206 с.

9. Мельников Е.М. Водохозяйственные балансы. - М.: Агропромиздат, 1997 - 384 с.

http://tihiy-don-river.narod.ru/

http://tihiy-don-river.narod.ru/fotof.html

http://ru.wikipedia.org/wiki/Северский_Донец