Гидрология: Методические указания к практическим занятиям

ÌÈÍÈÑÒÅÐÑÒÂÎ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈß ÐÎÑÑÈÉÑÊÎÉ ÔÅÄÅÐÀÖÈÈ ÂÎËÃÎÃÐÀÄÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒ Êàôåäðà ýêîíîìèêè ïðèðîäîïîëüçîâàíèÿ

Çàëåïóõèí Â.Â.

ÃÈÄÐÎËÎÃÈß Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê ïðàêòè÷åñêèì çàíÿòèÿì äëÿ ñòóäåíòîâ, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè «Ãåîýêîëîãèÿ»

Âîëãîãðàä 2003

Ðåöåíçåíò: äîöåíò êàôåäðû «Ýêîíîìèêà ïðèðîäîïîëüçîâàíèÿ», êàíäèäàò áèîëîãè÷åñêèõ íàóê Þ.Ï.Ìóõèí Ïå÷àòàåòñÿ ïî ðåøåíèþ ó÷åáíî-ìåòîäè÷åñêîé êîìèññèè ôàêóëüòåòà óïðàâëåíèÿ è ðåãèîíàëüíîé ýêîíîìèêè (ïðîòîêîë ¹ 5 îò 1.03.2002)

Çàëåïóõèí Â.Â. Ãèäðîëîãèÿ: Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê ïðàêòè÷åñêèì çàíÿòèÿì äëÿ ñòóäåíòîâ, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè «Ãåîýêîëîãèÿ». — Âîëãîãðàä: Èçäàòåëüñòâî Âîëãîãðàäñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà, 2001. — 48 ñ. Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ðåøåíèÿ ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ ïî âîäîõîçÿéñòâåííûì ðàñ÷åòàì, íàèáîëåå ÷àñòî âñòðå÷àþùèìñÿ â õîäå îöåíêè âîäíûõ ðåñóðñîâ è ãèäðîìåòðè÷åñêèõ íàáëþäåíèé çà âîäíûìè îáúåêòàìè. Äëÿ ñòóäåíòîâ ôàêóëüòåòà óïðàâëåíèÿ è ðåãèîíàëüíîé ýêîíîìèêè, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè «Ãåîýêîëîãèÿ».

© Â.Â.Çàëåïóõèí, 2002. © Èçäàòåëüñòâî Âîëãîãðàäñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà, 2002 - 2-

ÂÂÅÄÅÍÈÅ. Êóðñ ãèäðîëîãèè êàê íàóêè, èçó÷àþùåé êà÷åñòâåííûå è êîëè÷åñòâåííûå çàêîíîìåðíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ, èñïîëüçîâàíèÿ è îõðàíû âîäíûõ ðåñóðñîâ, ÿâëÿåòñÿ ëîãè÷åñêèì ïðîäîëæåíèåì äèñöèïëèí«Ó÷åíèå î ãèäðîñôåðå» è «Ñîöèî-ýêîëîãè÷åñêèå ïðîáëåìû ãèäðîñôåðû». Îäíàêî â ýòèõ êóðñàõ ñòóäåíòû-ãåîýêîëîãè èçó÷àþò ãëàâíûì îáðàçîì êà÷åñòâåííûå àñïåêòû ñîñòîÿíèÿ âîäíûõ ðåñóðñîâ. Ìåæäó òåì â ïðàêòè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè áóäóùåìó ýêîëîãó îáÿçàòåëüíî ïðèäåòñÿ ñòîëêíóòüñÿ ñ ðàçëè÷íûìè âàðèàíòàìè âîäîõîçÿéñòâåííûõ ðàñ÷åòîâ, âõîäÿùèõ â ñèñòåìó óïðàâëåíèÿ âîäíûìè ðåñóðñàìè è ðàöèîíàëüíîãî âîäîïîëüçîâàíèÿ, èëè ñ ðàñ÷åòàìè ñáðîñîâ ðàçëè÷íûõ ñîåäèíåíèé â âîäíûå îáúåêòû, ÷åì çàíèìàþòñÿ ïðèðîäîîõðàííûå îðãàíèçàöèè. Íåîáõîäèìîñòü ñîçäàíèÿ ìåòîäè÷åñêèõ óêàçàíèé ïî ãèäðîëîãèè îáóñëîâëåíà ñòðåìëåíèåì ñîáðàòü âîåäèíî ðàçëè÷íûå ìàòåðèàëû, ñâÿçàííûå ñ ðàñ÷åòàìè âàæíåéøèõ ãèäðîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê âîäíûõ îáúåêòîâ. Äàííûå óêàçàíèÿ íå îõâàòûâàþò âñåãî îáúåìà êóðñà«Ãèäðîëîãèè», èçó÷åíèå êîòîðîãî ïðåäóñìîòðåíî Ãîñóäàðñòâåííûì îáùåîáðàçîâàòåëüíûì ñòàíäàðòîì, è ìîãóò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê ïðàêòèêóì ïî ãèäðîìåòðèè è âîäîõîçÿéñòâåííûì ðàñ÷åòàì. Ïîýòîìó â êàæäîé òåìå ïðèâîäÿòñÿ ññûëêè íà ñîîòâåòñòâóþùèé ëåêöèîííûé ìàòåðèàë, ëèáî íà ëèòåðàòóðó äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîãî èçó÷åíèÿ ïî òîé èëè èíîé òåìå. Ãëàâíàÿ öåëü ñîçäàíèÿ ìåòîäè÷åñêèõ óêàçàíèé — îçíàêîìèòü áóäóùèõ ñïåöèàëèñòîâ-ãåîýêîëîãîâ ñ îñíîâíûìè ðàñ÷åòàìè, ïðèìåíÿåìûìè â ïðîöåññàõ ïðîåêòèðîâàíèÿ è ýêñïëóàòàöèè âîäíûõ îáúåêòîâ, â òîì ÷èñëå èñêóññòâåííî ñîçäàííûõ.

- 3-

Ò ÅÌÀ 1. Èçìåðåíèå è ðàñ÷åò ñêîðîñòé òå÷åíèÿ Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Âèäû íàáëþäåíèé íà ãèäðîëîãè÷åñêèõ ïîñòàõ è ñòàíöèÿõ. 2. Ãèäðîëîãè÷åñêèé ñòâîð. 3. Ïîïåðå÷íûé ïðîôèëü ðåêè è åãî õàðàêòåðèñòèêè. Êîëè÷åñòâåííûå ïàðàìåòðû âîäíûõ îáúåêòîâ áàçèðóþò ñÿ íà äàííûõ ãèäðîìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé. Âîäíîñòü ëþáîé ðåêè ìîæíî îõàðàêòåðèçîâàòü âåëè÷èíîé ðàñõîäà âîäû Q, êîòîðûé ïðåäñòàâëÿåò êîëè÷åñòâî âîäû, ïðîòåêàþùåé ÷åðåç æèâîå ñå÷åíèå ðåêè çà 1 ñåêóíäó. Ðàñõîä âîäû ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé åäèíèöåé èçìåðåíèÿ ðå÷íîãî ñòîêà è èçìåðÿåòñÿ â ì2/ñ. Ðàñõîä âîäû ìîæåò áûòü îïðåäåëåí íåïîñðåäñòâåííî ïóòåì èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè òå÷åíèÿ è ïëîùàäè æèâîãî ñå÷åíèÿ. Âñå îñòàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ñòîêà (îáúåì ñòîêà W, ìîäóëü ñòîêà Ì, ñëîé ñòîêà h è äð.) ðàññ÷èòûâàþòñÿ ñ ó÷åòîì ðàñõîäîâ âîäû. Èçìåðåíèå ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ â ðåêå ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç îñíîâíûõ âèäîâ ãèäðîìåòðè÷åñêèõ ðàáîò è âåäåòñÿ íà ãèäðîëîãè÷åñêèõ ïîñòàõ, ñòàíöèÿõ è ñòâîðàõ. Çíàíèå ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ âàæíî òàêæå äëÿ ñóäîõîäñòâà è ëåñîñïëàâà, ïðè ñòðîèòåëüñòâå è ýêñïëóàòàöèè ãèäðîòåõíè÷åñêèõ ñîîðóæåíèé íà ðåêàõ (ïëîòèí, ìîñòîâ, âîäîçàáîðîâ è ò. ä.). Ïîòîê âîäû âñåãäà ðàñïàäàåòñÿ íà ðÿä ñòðóé, èìåþùèõ ðàçëè÷íûå ñêîðîñòè äâèæåíèÿ è îáðàçóþùèõ çàâèõðåíèÿ è âåðòèêàëüíûå öèðêóëÿöèè. Õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòåé âíóòðè ðå÷íîãî ïîòîêà îïðåäåëÿåòñÿ óêëîíîì äíà, ðåëüåôîì ðå÷íîãî áàññåéíà è äíà ðåêè, êðèâèçíîé ðóñëà, íàëè÷èåì ïðåïÿòñòâèé íà äíå ðåêè (âîäíîé ðàñòèòåëüíîñòè, íàíîñîâ è äð.). Ñêîðîñòè òå÷åíèÿ èçìåðÿþò íà ãèäðîëîãè÷åñêîì ñòâîðå, â êîòîðîì ðàçëè÷àþò ïðîìåðíûå è ñêîðîñòíûå âåðòèêàëè. Íà ïðîìåðíûõ âåðòèêàëÿõ èçìåðÿþò ãëóáèíû âîäíûõ îáúåêòîâ, à íà ñêîðîñòíûõ, êðîìå ãëóáèí, è ñêîðîñòè òå÷åíèÿ. Ïðÿìîå èçìåðåíèå ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ ìîæåò áûòü ïðîâåäåíî ïðè ïîìîùè ïîïëàâêîâ, ãèäðîëîãè÷åñêèõ âåðòóøåê; ãèäðîìåòðè÷åñêèõ òðóáîê; ëàçåðíûõ, ýëåêòðîìàãíèòíûõ, óëüòðàçâóêîâûõ èçìåðèòåëåé ïîòîêà. Íàèáîëåå ÷àñòî â ãèäðîìåòðèè ïðèìåíÿþò ïðèáîðû, â êîòîðûõ ñêîðîñòü ïîòîêà âëèÿåò íà êîëè÷åñòâî îáîðîòîâ ðîòîðà (âðàùà- 4-

þùåéñÿ ÷àñòè). Òàêóþ âåðòóøêó îïóñêàþò íà íåîáõîäèìóþ ãëóáèíó íà ìåòàëëè÷åñêîé øòàíãå èëè òðîñå è èçìåðÿþò ñêîðîñòü òå÷åíèÿ â îòäåëüíûõ òî÷êàõ ïîòîêà íà âûáðàííûõ ñêîðîñòíûõ âåðòèêàëÿõ. ×èñëî ñêîðîñòíûõ âåðòèêàëåé îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìîé è ðàçìåðàìè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ðå÷íîãî ðóñëà è êàê ïðàâèëî ñîâïàäàåò ñ ïðîìåðíûìè âåðòèêàëÿìè, õîòÿ âîçìîæåí âàðèàíò, êîãäà êîëè÷åñòâî ïðîìåðíûõ âåðòèêàëåé âäâîå áîëüøå, ÷åì ñêîðîñòíûõ. Òàáëèöà 1 Êîëè÷åñòâî ñêîðîñòíûõ âåðòèêàëåé â çàâèñèìîñòè îò øèðèíû ðåêè. Ширина реки, м

Расстояние между скоростными вертикалями, м

2 5 5 20 20 30 30 40 40 60 60 80 80 100

0,5 1 1 2 2 3 4 6 8

×èñëî òî÷åê èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè íà êàæäîé âåðòèêàëè îïðåäåëÿåòñÿ ãëóáèíîé íà âåðòèêàëè è òðåáóåìîé òî÷íîñòüþ èçìåðåíèÿ ðàñõîäà âîäû.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ñêîðîñòè èçìåðÿþò â òî÷êàõ 0,2 h è 0,8 h íà âñåõ âåðòèêàëÿõ â ñâîáîäíîì îòî ëüäà ðóñëå. Ïðè íàëè÷èè ëåäÿíîãî ïîêðîâà èçìåðåíèå ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ âåäóò íà 0,15; 0,50 è 0,85 h. Ïðè ñîêðàùåííîì ñïîñîáå èçìåðåíèé ñêîðîñòü èçìåðÿþò íà 0,6 h. Ïðè èçìåðåíèè ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ íåîáõîäèìà, êàê ìèíèìóì, äâóêðàòíàÿ ïîâòîðíîñòü èçìåðåíèé. Ïîñêîëüêó ñêîðîñòü òå÷åíèÿ ìåíÿåòñÿ è ïî ãëóáèíå, è ïî æèâîìó ñå÷åíèþ ïîòîêà, äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ öåëåé ââîäÿò ïîíÿòèå ñðåäíåé ñêîðîñòè òå÷åíèÿ. Íà êàæäîé âåðòèêàëè îíà ìîæåò áûòü âû÷èñëåíà ïî ôîðìóëàì: · ïðè èçìåðåíèè â äâóõ òî÷êàõ

V ñð.= (v0,2 +v0,8) / 2

(1.1.)

· ïðè èçìåðåíèè ñêîðîñòè â îäíîé òî÷êå

V ñð. = v 0,6. (1.2.) Èçìåðåíèå ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ â ïîâåðõíîñòíîì ñëîå îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ïîâåðõíîñòíûõ ïîïëàâêîâ èëè ãèäðîìåòðè÷åñêèõ øåñòîâ. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïîâåðõíîñòíîé ñêîðîñòè ïî äëèíå - 5-

ðåêè ðàçáèâàþò 3— 4 ñòâîðà, ïðè÷åì ó÷àñòîê, íà êîòîðîì ïðîâîäÿòñÿ èçìåðåíèÿ äîëæåí áûòü ïðÿìîëèíåéíûì, à âðåìÿ ïðîõîæäåíèÿ ïîïëàâêà ìåæäó äâóìÿ ñòâîðàìè äîëæíî ñîñòàâëÿòü íå ìåíåå 30 ñåêóíä. Ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ïîïëàâêà υ (â ì/ñ) ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïóòåì äåëåíèÿ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ñòâîðàìè L (â ìåòðàõ) íà âðåìÿ äâèæåíèÿ ïîïëàâêà îò âåðõíåãî ñòâîðà ê íèæíåìó t ñ (â ñåêóíäàõ). Èçìåðåíèå ñëåäóåò ïîâòîðèòü äëÿ 8—10 ïîïëàâêîâ è âûâåñòè ñðåäíåå çíà÷åíèå t ñð. Òîãäà V ñð. = L / t ñð. (1.3.) Ïðè îòñóòñòâèè ôàêòè÷åñêèõ èçìåðåíèé, íî ïðè íàëè÷èè äàííûõ î ïîïåðå÷íîì ñå÷åíèè, ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ïîòîêà ìîæåò áûòü ðàññ÷èòàíà ïî ôîðìóëå Øåçè: V ñð. = Ñ

RI ,

(1.4.)

ãäå

R — ãèäðàâëè÷åñêèé ðàäèóñ ïîòîêà, I — ïðîäîëüíûé óêëîí âîäíîé ïîâåðõíîñòè, Ñ — ñêîðîñòíîé êîýôôèöèåíò Øåçè. Åñëè ó íàñ åñòü äàííûå î ñòðîåíèè ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ðóñëà ðåêè, òî ïðè ñå÷åíèè, áëèçêîì ê ïðÿìîóãîëüíîìó, ôîðìóëà Øåçè ïðèìåò âèä: V ñð. = Ñ ãäå

hI

(1.5.)

R = h ñð.; Äëÿ ïàðàáîëè÷åñêîãî ñå÷åíèÿ ðóñëà:

Vср. = С ⋅

2 h max ⋅ I 3

(1.6.)

Çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà Ñ ìîæåò áûòü îïðåäåëåíî ïî ôîðìóëàì Áàçåíà èëè Ïàâëîâñêîãî.  ýìïèðè÷åñêîé ôîðìóëå Áàçåíà ó÷èòûâàåòñÿ êîýôôèöèåíò øåðîõîâàòîñòè ðóñëà, îïðåäåëÿåìûé ïî òàáëèöå Ì.Ô.Ñêðèáíîãî:

C= ãäå

γ R

87 γ 1+ R

— êîýôôèöèåíò øåðîõîâàòîñòè, — ãèäðàâëè÷åñêèé ðàäèóñ, ì. - 6-

(1.7.)

Òàáëèöà 2 Ðóñëîâûå êîýôôèöèåíòû åñòåñòâåííûõ âîäîòîêîâ (ïî Ì.Ï.Ñêðèáíîìó) Характеристика русла

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8. 9. 10.

Åстестâеííîе руслî â áлаãîïриÿтíûõ услîâиÿõ (÷истîе, ïрÿìîе, íеçасîреííîе, çеìлÿíîе, сî сâîáîäíûì те÷еíиеì) Ðусла ïîстîÿííûõ âîäîтîкîâ раâíиííîãî тиïа (ïреиìуùестâеííî áîлüøиõ и среäíиõ рек) â áлаãîïриÿтíûõ услîâиÿõ сîстîÿíиÿ лîæа и те÷еíиÿ âîäû. Ïериîäи÷еские ïîтîки (áîлüøие и ìалûе) ïри î÷еíü õîрîøеì сîстîÿíии ïîâерõíîсти и ôîрìû лîæа. Ñраâíителüíî ÷истûе русла ïîстîÿííûõ раâíиííûõ âîäîтîкîâ â îáû÷íûõ услîâиÿõ, иçâилистûе, с íеçíа÷ителüíûìи искаæеíиÿìи â íаïраâлеíии струé или ïрÿìûе, íî с íеïраâилüíîстÿìи â релüеôе äíа (îтìели, ïрîìîиíû, ìестаìи каìíи). Çеìлÿíûе русла ïериîäи÷ескиõ âîäîтîкîâ â îтíîсителüíî áлаãîïриÿтíûõ услîâиÿõ. Ðусла áîлüøиõ и среäíиõ рек, çíа÷ителüíî çасîреííûе, иçâилистûе и ÷асти÷íî çарîсøие, каìеíистûе, с íесïîкîéíûì те÷еíиеì. Ïериîäи÷еские (лиâíеâûе и âесеííие) âîäîтîки, íесуùие âî âреìÿ ïаâîäка çаìетíîе кîли÷естâî íаíîсîâ, с круïíîãале÷íикîâûì или ïîкрûтûì растителüíîстüþ (траâîé и äр.) лîæеì. Ïîéìû áîлüøиõ и среäíиõ рек, сраâíителüíî õîрîøî раçраáîтаííûе, ïîкрûтûе íîрìалüíûì кîли÷естâîì растителüíîсти (траâû, кустарíика) Ðусла ïериîäи÷ескиõ âîäîтîкîâ, силüíî çарîсøие и иçâилистûе. Äîстатî÷íî çарîсøие, íерîâíûе, ïлîõî раçраáîтаííûе ïîéìû рек с íали÷иеì ïрîìîиí, кустарíикîâ, äереâüеâ, çаâîäеé. Ãале÷íî-âалуííûе русла ãîрíîãî тиïа, с íеïраâилüíîé ïîâерõíîстüþ âîäíîãî çеркала. Ïîрîæистûе у÷астки раâíиííûõ рек. Ðеки и ïîéìû, âесüìа силüíî çарîсøие, сî слаáûì те÷еíиеì и с áîлüøиìи ãлуáîкиìи ïрîìîиíаìи. Âалуííûе, ãîрíîãî тиïа русла с áурíûì и ïеíистûì те÷еíиеì, с иçрûтîé ïîâерõíîстüþ âîäíîãî çеркала и летÿùиìи áрûçãаìи âîäû Ïîéìû, âесüìа силüíî çарîсøие, íî с силüíûì кîсîструéíûì те÷еíиеì, çаâîäÿìи и äр. Ðусла ãîрíîâîäîïаäíîãî тиïа с круïíîâалуííûì иçâилистûì стрîеíиеì лîæа, ÿркî âûраæеííûìи ïереïаäаìи âîäû, силüíîé ïеíистîстüþ и çíа÷ителüíûì øуìîì ïîтîка. Ðеки áîлîтíîãî тиïа с çарîслÿìи, кî÷каìи, ìíîãî÷ислеííûìи çастîéíûìи çîíаìи. Ïîéìû с áîлüøиìи ì¸ртâûìи ïрîстраíстâаìи и ìестíûìи уãлуáлеíиÿìи-îç¸раìи и ïр. Ïîтîки, ïîäîáíûе селеâûì, сîстîÿùие иç ãрÿçи, каìíеé и äр. Ñïлîøü îáлес¸ííûе ãлуõие ïîéìû та¸æíîãî тиïа. Ñклîíû áассеéíîâ â естестâеííîì сîстîÿíии (ìíîæителü m ìîæет сîстаâлÿтü îт 1 äî 4 â çаâисиìîсти îт õарактера склîíа)

1/n

n

γ

40

0,025

1,25

30

0,033

2,00

25

0,040

2,75

20

0,050

3,75

15

0,067

5,50

12,5

0,080

7,00

10

0,100

9,00

7,5

0,133

12,00

5,0

0,200

20,00

2,5 m

—

—

Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòíîãî êîýôôèöèåíòà Øåçè ïî ôîðìóëå Í.Í.Ïàâëîâñêîãî ñóùåñòâóåò ñïåöèàëüíàÿ òàáëèöà, â êî- 7-

òîðîé ðàññìàòðèâàåòñÿ âåëè÷èíà n, îáðàòíàÿ êîýôôèöèåíòó øåðîõîâàòîñòè γ â ôîðìóëå Áàçåíà è ïðèâîäèìàÿ â òàáëèöå 3. Òàáëèöà 3 Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà Øåçè ïî Í.Í.Ïàâëîâñêîìó R, м

0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24

n 0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,050

0,080

0,100

30,6 32,6 33,0 34,0 34,8 35,7 36,4 37,1

22,4 23,5 24,5 25,4 26,2 26,9 27,6 28,3

17,3 18,3 19,1 19,9 20,6 21,3 21,9 22,5

13,8 14,7 15,4 16,1 16,8 17,4 17,9 18,5

11,2 12,1 12,8 13,4 14,0 14,5 15,0 15,5

8,1 8,2 9,3 10,0 10,4 10,9 11,2 11,8

3,7 4,1 4,5 4,8 5,2 5,4 5,8 6,0

2,3 2,7 3,0 3,3 3,6 3,8 4,1 4,3

- 8-

Ïðè íåîáõîäèìîñòè ïðîâîäèòñÿ èíòåðïîëÿöèÿ äàííûõ. Ôîðìóëà Øåçè îñíîâàíà íà äîïóùåíèè ðàâíîìåðíîãî äâèæåíèÿ âîäû â ðóñëå ðåêè. Ïîñêîëüêó â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ äâèæåíèå, áëèçêîå ê ðàâíîìåðíîìó, íàáëþäàåòñÿ òîëüêî ïðè âûñîêèõ óðîâíÿõ, òî íàèáîëåå òî÷íîå çíà÷åíèå ñðåäíåé ñêîðîñòè ïîòîêà ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî äëÿ ìíîãîâîäíûõ ïåðèîäîâ â ðåæèìå ðåêè.

Òåìà 2. Ðàñ÷åò ðàñõîäîâ âîäû àíàëèòè÷åñêèì ìåòîäîì Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Ðå÷íîé ñòîê è åãî õàðàêòåðèñòèêè. 2. Ïîïåðå÷íûé ïðîôèëü ðåêè è åãî õàðàêòåðèñòèêè. Âîäíûé ðåæèì è âîäíîñòü ëþáîé ðåêè õàðàêòåðèçóþòñÿ ðÿäîì ïîêàçàòåëåé, âàæíåéøèì èç êîòîðûõ ÿâëÿåòñÿ ðàñõîä âîäû Q — ýòî êîëè÷åñòâî âîäû, ïðîòåêàþùåå ÷åðåç æèâîå ñå÷åíèå ðåêè çà 1 ñåêóíäó, è èçìåðÿåòñÿ â ì3 / ñ. Òî åñòü ðàñõîä âîäû ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ôîðìóëå: Q=w·v (2.1.) 2 ãäå w — ïëîùàäü æèâîãî ñå÷åíèÿ ðåêè â ì , v — ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü òå÷åíèÿ â ì/ñ. Ðàñõîä âîäû ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé õàðàêòåðèñòèêîé ñòîêà, ïîñêîëüêó îí îñíîâàí íà äàííûõ ïðÿìûõ íàáëþäåíèé — èçìåðåíèÿõ ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ è ïðîìåðàõ ãëóáèí. Âñå îñòàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ñòîêà (îáúåì ñòîêà, ìîäóëü ñòîêà è äð.) ðàññ÷èòûâàþòñÿ ñ ó÷åòîì ðàñõîäà âîäû. ×òîáû ðàññ÷èòàòü ðàñõîä âîäû, íàì íóæíû äàííûå, ïðèãîäíûå äëÿ ïîñòðîåíèÿ ïîïåðå÷íîãî ïðîôèëÿ ðåêè. Êàê ïîêàçàíî â òåìå 1, íåîáõîäèìî óñòàíîâèòü ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ïðîìåðíûìè è ñêîðîñòíûìè âåðòèêàëÿìè, ïðîâåñòè ñîîòâåòñòâóþùèå èçìåðåíèÿ ãëóáèí è ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ. Äàëåå íåîáõîäèìî ïîñòðîèòü â ïðèåìëåìîì ìàñøòàáå ïîïåðå÷íûé ïðîôèëü ðåêè è âíåñòè äàííûå â òàáëèöó ðàñ÷åòîâ (ñòîëáöû 1— 4).

- 9-

Òàáëèöà 4 Âû÷èñëåíèå ðàñõîäîâ âîäû àíàëèòè÷åñêèì ñïîñîáîì

Óреç леâîãî áереãа 1.

Ãлуáиíа, ì

Ðасстîÿíие îт ïîстîÿííîãî íа÷ала, ì

№ âертикалеé

— 21,00

0,00

— 25,00

0,60

2.

1

30,00

1,70

3.

— 35,00

2,40

4.

2

2,40

5.

40,00

— 45,00 3

50,00

2,05

7.

— 55,00

1,95

8.

4

1,70

9.

— 65,00 5

70,00

1,42

11.

— 75,00

1,53

12.

6

1,61

13. 14. Óреç ïраâîãî áереãа

— 85,00 — 90,00

— 93,00

Ðасстîÿíие ìеæäу ïрîìерíûìи âертикалÿìи, ì

0,30

4,00

1,20

—

—

—

—

1,15

5,00

5,75

6,95

—

0,258

1,79

2,05

5,00

10,25

—

0,387

—

—

2,40

5,00

12,00

22,25

—

0,579

12,88

2,32

5,00

11,60

—

0,771

—

—

2,15

5,00

10,75

22,35

—

0,749

16,74

2,00

5,00

10,00

—

0,727

—

—

1,82

5,00

9,10

19,10

—

0,684

13,08

1,62

5,00

8,10

—

0,642

—

—

1,48

5,00

7,40

15,50

—

0,592

9,17

1,48

5,00

7,40

—

0,541

—

—

1,57

5,00

7,85

15,25

—

0,505

7,70

1,58

5,00

7,.90

—

0,469

—

—

1,30

5,00

6,50

—

—

—

—

0,52

3,00

1,56

15,96

—

0,313

5,00

117

117

ìеæäу ïрî ìерíûìи âерти калÿìи

ìеæäу скî рîстíûìи âерти калÿìи

íа скî рîстíîé âерти кали

ìеæäу скîрîстíûìи âерти калÿìи

1,55

10.

80,00

Ñреäíÿÿ скîрîстü, ì/с

Ñреäíÿÿ ãлуáиíа ìеæäу ïрîìерíûìи âертикалÿìи, ì

2,25

6.

60,00

Ïлîùаäü âîäíîãî се÷еíиÿ, ì†

Âû÷ислеíие расõîäа âîäû, Q ×асти÷íûé расõîä ìеæäу cкîрîстíûìи âертикалÿìи, ì³/c

Âû÷ислеíие ïлîùаäи, W

Ïрîìерû ãлуáиíû

1,56 1,05

0,00

Σ

66,4

Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà âûãëÿäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì: à) ðàññ÷èòûâàåòñÿ ñðåäíÿÿ ãëóáèíà ìåæäó ïðîìåðíûìè âåðòèêàëÿìè, çàïèñûâàåòñÿ â ñòîëáåö 5; á) ðàññ÷èòûâàåòñÿ ðàññòîÿíèå ìåæäó ïðîìåðíûìè âåðòèêàëÿìè è çàïèñûâàåòñÿ â ñòîëáåö 6; â) ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïëîùàäü ìåæäó ñîñåäíèìè ïðîìåðíûìè âåðòèêàëÿìè; çàïèñûâàåòñÿ â ñòîëáåö 7. Ñóììà âñåõ ïëîùàäåé ïðåä-

- 10-

ñòàâëÿåò ñîáîé æèâîå ñå÷åíèå ðåêè, ýòó ñóììó ìîæíî ïîäñ÷èòàòü êàê ìåæäó ïðîìåðíûìè, òàê è ñêîðîñòíûìè âåðòèêàëÿìè. ã) îïðåäåëÿþòñÿ ÷àñòè÷íûå ðàñõîäû âîäû ìåæäó ñîñåäíèìè ñêîðîñòíûìè (èëè ïðîìåðíûìè) âåðòèêàëÿìè ïî ôîðìóëå 2.1., èõ ñóììà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îáùèé ðàñõîä âîäû, ïðîõîäÿùåé ÷åðåç äàííûé ñòâîð. Ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî ñêîðîñòü âîäû âáëèçè áåðåãà ïðèíèìàåòñÿ êàê äâå òðåòè ñêîðîñòè âîäû íà áëèæàéøåé ñêîðîñòíîé âåðòèêàëè: 0,258 ì/ñ ñîñòàâëÿþò 2/3 îò 0,387 ì/c ( ñòðîêè 4 è 6, ñòîëáöû 9 è 10). Òàêèì îáðàçîì, ðàñ÷åò ðàñõîäîâ âîäû àíàëèòè÷åñêèì ñïîñîáîì îñíîâàí íà îïðåäåëåíèè æèâîãî ñå÷åíèÿ ðåêè ïî ïîïåðå÷íîìó ïðîôèëþ è ðåàëüíîì èçìåðåíèè ñêîðîñòåé âîäû â äàííîì ñòâîðå.

Òåìà 3. Ðàñ÷åòû îáåñïå÷åííîñòè è ïîâòîðÿåìîñòè ãèäðîëîãè÷åñêèõ âåëè÷èí Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Îáåñïå÷åííîñòü è ïîâòîðÿåìîñòü ãèäðîëîãè÷åñêèõ âåëè÷èí. Âîäíîñòü ëþáîé ðåêè ìîæåò áûòü îöåíåíà âåëè÷èíîé ãîäîâîãî ñòîêà — îáúåìîì âîäû, ïðîøåäøèì ÷åðåç æèâîå ñå÷åíèå çà îïðåäåëåííûé îòðåçîê âðåìåíè, ò. å. çà îäèí ãîä. Êîëåáàíèÿ ãîäîâîãî ñòîêà, êàê è äðóãèõ ãèäðîëîãè÷åñêèõ âåëè÷èí, îáóñëîâëåíû äîñòàòî÷íî áîëüøèì êîëè÷åñòâîì ìåíÿþùèõñÿ ôàêòîðîâ (êëèìàòè÷åñêèõ, ìåòåîðîëîãè÷åñêèõ, àíòðîïîãåííûõ è äð.) è ïîäâåðæåíû ñóùåñòâåííûì èçìåíåíèÿì îò ãîäà ê ãîäó. Ïîýòîìó èõ ÷àñòî èçó÷àþò ïðè ïîìîùè ìåòîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîé ñòàòèñòèêè è òåîðèè âåðîÿòíîñòåé. Ìíîãîëåòíèå èçìåíåíèÿ ãîäîâîãî ñòîêà ìîæíî èçó÷àòü ïî òàê íàçûâàåìûì êðèâûì ïîâòîðÿåìîñòè è îáåñïå÷åííîñòè ñðåäíåãîäîâûõ ðàñõîäîâ ðåêè. Ïîä ïîâòîðÿåìîñòüþ ïîíèìàåòñÿ îòíîøåíèå ÷èñëà ëåò ñ îïðåäåëåííûì ðàñõîäîì âîäû ê îáùåìó ïåðèîäó íàáëþäåíèé; ïîä îáåñïå÷åííîñòüþ — âåðîÿòíîñòü ïðåâûøåíèÿ ÷èñëà ëåò ñ îïðåäåëåííûì ðàñõîäîì, íàä ÷èñëîì ëåò ñ ìåíüøèì ðàñõîäîì. Äëÿ òàêèõ ðàñ÷åòîâ íåîáõîäèìû äàííûå ïî ðàñõîäàì çà çíà÷èòåëüíûé ïåðèîä (íå ìåíåå 50 ëåò), êîòîðûå äîëæíû ðàçáèòû íà ðÿä èíòåðâàëîâ. Ðàñ÷åò âåäåòñÿ òàáëè÷íûì ìåòîäîì. - 11-

Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ìû èìååì äàííûå ðàñõîäîâ çà 77 ëåò, ìèíèìàëüíûé ðàñõîä ñîñòàâëÿåò 650 ì3/ñ, ìàêñèìàëüíûé — 2550 ì3/ñ ( ïî Ò.À.Áåðíèêîâîé è À.Ã.Äåìèäîâîé, 1977). Ðàçîáüåì ðàñõîäû ñ èíòåðâàëîì â 200 ì3/ñ è âíåñåì èìåþùèåñÿ äàííûå â òàáëèöó. Òàáëèöà 5 Ðàñ÷åò îáåñïå÷åííîñòè è ïîâòîðÿåìîñòè ãèäðîëîãè÷åñêèõ âåëè÷èí Èíтерâалû расõîäîâ, ì³/с

2599 – 2400 2399 – 2200 2199 – 2000 1999 – 1800 1799 – 1600 1599 – 1400 1399 – 1200 1199 – 1000 999 – 800 799 – 600 Ñуììа

Ïîâтîрÿеìîстü (÷астîта)

Îáесïе÷еííîстü

×ислî слу÷аеâ (лет)

%

×ислî слу÷аеâ (лет)

%

1 3 5 8 15 17 12 9 6 1 77

1,3 3,9 6,5 10,4 19,4 22,1 15,7 11,7 7,7 1,3 100,0

1 4 9 17 32 49 61 70 76 77 —

1,3 5,2 11,7 22,1 41,5 63,6 79,3 91,0 98,7 100 —

Ñëåäîâàòåëüíî, âåëè÷èíà ïîâòîðÿåìîñòè ïîêàçûâàåò, íàñêîëüêî ÷àñòî â ðÿäó íàáëþäåíèé âñòðå÷àåòñÿ òîò èëè èíîé èíòåðâàë ðàñõîäîâ âîäû: ìèíèìàëüíûé ðàñõîä â 650 ì3/ñ îòìå÷åí ëèøü â îäèí ãîä èç 77 ëåò íàáëþäåíèÿ — ýòî è ñîñòàâëÿåò 1,3%. Òî÷íî òàê æå è ìàêñèìàëüíûé ðàñõîä òàêæå âñòðåòèëñÿ òîëüêî îäèí ðàç — åãî ïîâòîðÿåìîñòü ñîñòàâèëà òàêæå 1,3%. Âåëè÷èíà îáåñïå÷åííîñòè äåìîíñòðèðóåò, íàñêîëüêî ÷àñòî âñòðå÷àåòñÿ èçó÷àåìàÿ õàðàêòåðèñòèêà — ñðåäíåãîäîâîé ðàñõîä — íå íèæå ìåíüøåé ãðàíèöû èíòåðåñóþùåãî íàñ èíòåðâàëà, ñêîëüêî ëåò îáåñïå÷èâàåòñÿ çíà÷åíèå ðàñõîäà âîäû, íå íèæå çàäàííîãî. Íàïðèìåð, ðàñõîä âîäû â èíòåðâàëå îò 1199 äî 1000 ì3/ñ è áîëåå â ðÿäó íàáëþäåíèé îòìå÷àëñÿ 70 ðàç, ýòî çíà÷åíèå áûëî îáåñïå÷åíî â 91% ñëó÷àåâ. Ñëåä., ÷åì íèæå ðàñõîä âîäû, òåì áîëüøå âåðîÿòíîñòü åãî ïðåâûøåíèÿ (ò. å. îáåñïå÷åííîñòü), è, íàîáîðîò, ÷åì áîëüøå ñðåäíåãîäîâîé ðàñõîä, òåì ìåíüøå åãî ðåàëüíàÿ îáåñïå÷åííîñòü. Ýòî èìååò íàãëÿäíóþ ôîðìó — ïðè ìèíèìàëüíîì ðàñõîäå âîäû â ðåêå îêàçûâàþòñÿ çàòîïëåííûìè âñå îòìåòêè óðîâíÿ, ìèíè- 12-

ìàëüíûå ðàñõîäû èìåþò ïðàêòè÷åñêè 100%-íóþ îáåñïå÷åííîñòü è âñòðå÷àþòñÿ êàæäûé ãîä. Ðàñõîäû, ñðåäíèå äëÿ äàííîé ðåêè èìåþò ìàêñèìàëüíóþ ïîâòîðÿåìîñòü (÷àñòîòó) è ñðåäíþþ (áëèçêóþ ê 50%) îáåñïå÷åííîñòü; ìèíèìàëüíûå ðàñõîäû èìåþò íàèìåíüøóþ ïîâòîðÿåìîñòü è ìàêñèìàëüíóþ îáåñïå÷åííîñòü; ìàêñèìàëüíûå ðàñõîäû âîäû èìåþò ìèíèìàëüíóþ ïîâòîðÿåìîñòü è îáåñïå÷åííîñòü. Ïî ýìïèðè÷åñêèì äàííûì ìîãóò áûòü ïîñòðîåíû êðèâûå ïîâòîðÿåìîñòè è îáåñïå÷åííîñòè, ãäå ïî îñè îðäèíàò îòêëàäûâàþò èíòåðâàëû ðàñõîäîâ, à ïî îñè àáñöèññ — çíà÷åíèÿ ïîâòîðÿåìîñòè è îáåñïå÷åííîñòè â % (ðèñ. 1): Расходы, куб.м/с

2600

2

2200 1800 1400

1

1000 600 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Ðèñ. 1. Êðèâûå ïîâòîðÿåìîñòè (1) è îáåñïå÷åííîñòè (2) ñðåäíåãîäîâûõ ðàñõîäîâ âîäû.

Çíàíèå âåðîÿòíîñòåé ïîâòîðÿåìîñòè è îáåñïå÷åííîñòè èìååò âàæíîå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå. Ïðè ñòðîèòåëüñòâå ðàçëè÷íûõ ãèäðîòåõíè÷åñêèõ ñîîðóæåíèé âñåãäà âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ó÷åòà ìàêñèìàëüíûõ ðàñõîäîâ âîäû — îò ýòîãî çàâèñèò áåçîïàñíîñòü ýêñïëóàòàöèè. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñèñòåì ïèòüåâîãî âîäîñíàáæåíèÿ, íàîáîðîò, íåîáõîäèìî îðèåíòèðîâàòüñÿ íà ìèíèìàëüíûå ðàñõîäû âîäû, íî èìåþùèå 100%-íóþ îáåñïå÷åííîñòü.  ïðàêòè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè ÷àùå ïðèõîäèòñÿ èìåòü äåëî ñ íåïðîäîëæèòåëüíûìè ðÿäàìè íàáëþäåíèé, ïî êîòîðûì òðóäíî ïîñòðîèòü íàäåæíóþ êðèâóþ îáåñïå÷åííîñòè.  ýòîì ñëó÷àå ïîëüçóþòñÿ òåîðåòè÷åñêèìè êðèâûìè îáåñïå÷åííîñòè, ïîñòðîåííûìè íà îñíîâå ìàòåìàòè÷åñêèõ ìåòîäîâ — àíàëèçà êîýôôèöèåíòîâ âàðèàöèè, êîýôôèöèåíòîâ àñèììåòðèè è ìîäóëüíûõ êîýôôèöèåíòîâ.  òàêèõ ðàñ÷åòàõ 100%-íîé îáåñïå÷åííîñòè ñîîòâåòñòâóåò íå ìèíèìàëüíûé (êàê â íàøåì ïðèìåðå), à íóëåâîé ðàñõîä âîäû.

- 13-

Òåìà 4. Çàâèñèìîñòè ìåæäó óðîâíÿìè è ðàñõîäàìè âîäû â ðåêå Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Äâèæåíèå âîäû. Ãèäðîëîãè÷åñêàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðåê. 2. Ðå÷íîé ñòîê è åãî õàðàêòåðèñòèêè. Óðîâåíü âîäû â ëþáîì âîäîòîêå ïîäâåðæåí êîëåáàíèÿì, ñâÿçàííûì ñ èçìåíåíèÿìè âîäíîãî ðåæèìà â ðàçëè÷íûå ñåçîíû ãîäà. Ìåæäó ðàñõîäàìè è óðîâíÿìè âîäû ñóùåñòâóþò çàâèñèìîñòè, îïèñûâàåìûå óðàâíåíèÿìè ãèäðàâëèêè. Èìåÿ äàííûå ïî ðàñõîäàì âîäû, èçìåðåííûõ ïðè ðàçëè÷íûõ óðîâíÿõ, ìîæíî óñòàíîâèòü çàâèñèìîñòü äëÿ îïðåäåëåííîãî ñòâîðà è ñîîòâåòñòâóþùåãî ñå÷åíèÿ âîäîòîêà. Òàêàÿ çàâèñèìîñòü âûðàæàåòñÿ ãðàôè÷åñêè â âèäå êðèâîé Q = Q(H) è íàçûâàåòñÿ êðèâîé ðàñõîäîâ âîäû. Ïî óðîâíÿì Í, ïîëó÷åííûõ íà âîäîìåðíûõ ïîñòàõ, ñ ïîìîùüþ òàêèõ êðèâûõ îïðåäåëÿþò ðàñõîäû âîäû Q, íå èçìåðÿÿ èõ. Êðèâûå ðàñõîäîâ ïðèìåíÿþò ïðè ðàñ÷åòàõ ñòîêà âîäû, ïðè ïðîåêòèðîâàíèè è ýêñïëóàòàöèè ãèäðîòåõíè÷åñêèõ ñîîðóæåíèé è ò. ä.  çàâèñèìîñòè îò ïðîäîëæèòåëüíîñòè ïåðèîäà, â òå÷åíèå êîòîðîãî ñîõðàíÿåòñÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó Í è Q, ðàçëè÷àþò âðåìåííûå è ìíîãîëåòíèå êðèâûå ðàñõîäîâ. Îðèåíòèðîâî÷íî ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî ñðîê äåéñòâèÿ ïåðâûõ îãðàíè÷åí äâóìÿ ãîäàìè, à âòîðûõ — áîëåå äëèòåëüíûì ïåðèîäîì. Çàâèñèìîñòü, â êîòîðîé îäíîìó çíà÷åíèþ Í ñîîòâåòñòâóåò åäèíñòâåííîå çíà÷åíèå Q, íàçûâàåòñÿ îäíîçíà÷íîé è ñïðàâåäëèâà äëÿ ïîñòîÿííîãî ñâîáîäíîãî ðóñëà. Îòñóòñòâèå òàêîé ñâÿçè ìåæäó ïëîùàäüþ âîäíîãî ñå÷åíèÿ, ðàñõîäàìè è óðîâíåì âîäû ñâèäåòåëüñòâóåò î íåóñòîé÷èâîñòè è äåôîðìàöèÿõ ðóñëà — âñëåäñòâèå çàðàñòàåìîñòè, ëåäîâîãî ïîäïîðà è äðóãèõ ôàêòîðîâ. Îñíîâíûìè äàííûìè, íåîáõîäèìûìè äëÿ ïîñòðîåíèÿ êðèâûõ ðàñõîäîâ, ñëóæàò ìíîãîëåòíèå äàííûå, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå ïîñòîÿííûõ íàáëþäåíèé íà âîäîìåðíûõ ïîñòàõ.

- 14-

Òàáëèöà 6 Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ïîñòðîåíèÿ êðèâûõ ðàñõîäîâ (âîäîìåðíûé ïîñò ¹ 124)

Дата

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

07.02 28.02 06.04 08.04 10.04 17.04 18.04 20.04 21.04 22.04 23.04 24.04 25.04 26.04 27.04 29.04 02.05 03.05 05.05 07.05 09.05 11.05 14.05 02.07 25.08 27.08 16.09 15.10 02.12 25.12

лд лд лд лд лд св св св св св св св св св св св св св. св. св. св. св св. св. св. св. св. св. лд. лд.

Уровень воды над нулём, м

Расход воды м‡ /с

Площадь водного сечения, м†

130 138 160 174 221 286 293 288 274 259 247 239 232 226 218 211 200 194 184 173 165 158 152 126 123 122 138 136 161 168

2,74 2,73 8,38 13,1 33,2 111 113 112 102 86,8 80,4 71,7 67,5 64,8 57,7 52,6 46,4 41,9 36,1 29,0 23,5 20,3 17,4 5,78 4,87 4,80 11,3 9,32 10,6 10,5

28,8 28,1 36,3 41,4 62,0 112 117 114 106 97,9 91,6 87,5 84,4 81,7 77,8 74,9 70,2 67,6 63,5 58,9 55,5 52,7 50,6 39,6 38,3 37,7 44,4 43,8 46,4 46,8

Скорость течения, м Средняя

Наибольшая

0,10 0,10 0,23 0,32 0,54 0,99 0,97 0,98 0,96 0,89 0,88 0,82 0.80 0,79 0,74 0,70 0,66 0,62 0,57 0,49 0,42 0,39 0,34 0,15 0,13 0,13 0,25 0,21 0,23 0,22

0,14 0,15 0,36 0,46 0,72 1,33 1,32 1,27 1,26 1,18 1,13 1,07 1,02 1,03 0,98 0,93 0,87 0,84 0,75 0,69 0,61 0,55 0,50 0,33 0,30 0,28 0,56 0,39 0,34 0,34

Глубина, м Ширина реки, м

Сред няя

Наибольшая

38,3 38,6 40,1 41,0 44,0 58,5 59,6 58,6 56,3 52,7 49,8 47,9 46,3 45,1 43,7 43,3 42,6 42,3 41,8 40,9 40,5 40,1 39,5 38,0 37,8 37,8 38,5 38,4 40,2 40,5

1,09 1,14 1,33 1,45 1,82 1,91 1,96 1,95 1,88 1,86 1,84 1,83 1,82 1,81 1,78 1,73 1,65 1,60 1,52 1,44 1,37 1,31 1,28 1.04 1,01 1,00 1,15 1,14 1,33 1,47

1,50 1,68 1,90 2,04 2,51 3,13 3,20 3,22 3,05 2,90 2,80 2.65 2,63 2,55 2,45 2,39 2,30 2,22 2,12 2,02 1,95 1,87 1,82 1,53 1,40 1,36 1,66 1,64 1,84 1,93

__________ Ïðèìå÷àíèå: ëä. — ëåäîñòàâ, ñâ. — ñâîáîäíîå ðóñëî.

- 15-

Êðèâóþ ðàñõîäîâ Q = Q(H) ñòðîÿò â ñèñòåìå ïðÿìîóãîëüíûõ êîîðäèíàò ñîâìåñòíî ñ êðèâûìè ïëîùàäåé âîäíîãî ñå÷åíèÿ è ñðåäíèõ ñêîðîñòåé (ðèñ. 2). Ïî îñè îðäèíàò îòêëàäûâàþò óðîâíè Í, à ïî îñè àáñöèññ — ðàñõîäû âîäû Q, ïëîùàäè âîäíîãî ñå÷åíèÿ w è ñðåäíèå ñêîðîñòè v íà òðåõ ðàçëè÷íûõ øêàëàõ, ÷òîáû èçáåæàòü ïåðåêðûòèÿ êðèâûõ íà ãðàôèêå. Ïî òî÷êàì âûñòðàèâàþò ïëàâíûå êðèâûå, ÷òîáû îíè âîçìîæíî áîëåå òî÷íî îñðåäíÿëè äàííûå èçìåðåíèé, à ðàçáðîñ îò êðèâîé áûë ìèíèìàëüíûì (ðèñ. 2). Åñëè ïðè ïîìîùè êðèâîé âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü îïðåäåëåíèÿ ìíîãèõ ðàñõîäîâ, òî öåëåñîîáðàçíî ñîñòàâèòü ðàñ÷åòíóþ òàáëèöó: ïî ðèñóíêó 2 ñ êðèâîé ñíèìàþò äàííûå ðàñõîäîâ ÷åðåç îïðåäåëåííûé èíòåðâàë Í ( íàïðèìåð, ÷åðåç 10 ñì), à ïðîìåæóòî÷íûå çíà÷åíèÿ íàõîäÿò ïðè ïîìîùè ïðÿìîëèíåéíîé èíòåðïîëÿöèè. Òàáëèöà 7 Ðàñ÷åòíàÿ òàáëèöà ê êðèâîé ðàñõîäîâ Ðасõîäû (ì3/сек)

Í, сì

0

120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290

4 7,4 12 17 22 27 33 39 45 52 59,5 67 74,5 82 89,5 97 106 115

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4,3 4,7 5,0 5,4 5,7 6,0 6,4 6,7 7,1 7,9 8,3 8,8 9,2 9,7 10,2 10,6 11,1 11,5 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0 25,5 26,0 26,5 27,5 28,0 28,5 29,0 29,5 30,0 30,5 31,0 31,5 33,6 34,2 34,8 35,4 36,0 36,6 37,2 37,8 38,4 39,6 40,2 40,8 41,4 42,0 42,6 43,2 43,8 44,4 45,6 46,2 46,8 47,4 48,0 48,6 49,2 49,8 50,4 52,7 53,4 54,1 54,8 55,5 56,2 56,9 57,6 58,3 60,2 61,0 61,8 62,5 63,2 64,0 64,8 65,5 66,25 67,8 68,5 69,2 70,0 70,8 71,5 72,2 73,0 73,8 75,2 76,0 76,8 77,5 78,2 79,0 79,8 80,5 81,2 82,8 83,5 84,2 85,0 85,8 86,5 87,2 88,0 88,8 90,2 91,0 91,8 92,5 93,2 94,0 94,8 95,5 96,2 97,8 98,5 99,2 100,0 100,8 101,5 102,2 103,0 103,8 106,9 107,8 108,7 109,6 110,5 111,4 112,3 113,2 114,1 115,9 116,8 117,7 118,6 119,5 120,4 121,3 122,2 123,1

- 16-

Ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî èç-çà ñòåñíåíèÿ æèâîãî ñå÷åíèÿ — âñëåäñòâèå çàðàñòàíèÿ ðóñëà èëè ëüäîîáðàçîâàíèÿ — ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü ðóñëà óìåíüøàåòñÿ, ÷òî îòðàæàåòñÿ íà êðèâîé ðàñõîäîâ — èçìåðåííûå ðàñõîäû è ñðåäíèå ñêîðîñòè ñìåùàþòñÿ âëåâî îò êðèâîé.

Òåìà 5. Ðàñ÷åòû èñïàðåíèÿ ñ âîäíîé ïîâåðõíîñòè è ñ ñóøè Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Âîäíûé áàëàíñ. 2. Èñïàðåíèå è ôàêòîðû, åãî îïðåäåëÿþùèå. Ðàñ÷åòû èñïàðåíèÿ èìåþò âàæíîå çíà÷åíèå â ñâÿçè ñ îöåíêîé è äèíàìèêîé âîäíîãî áàëàíñà è âîäíûõ ðåñóðñîâ ëþáîãî ãîñóäàðñòâà è ðåãèîíà. Îíè èñïîëüçóþòñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè è ýêñïëóàòàöèè âîäîõðàíèëèù, ðàñ÷åòîâ çàïàñà âîäû â ïî÷âàõ, ýêñïëóàòàöèè ìåëèîðàòèâíûõ ñèñòåì è ò. ä. Èñïàðåíèå ñ âîäíîé ïîâåðõíîñòè. Íà èñïàðåíèå ñ âîäíîé ïîâåðõíîñòè îêàçûâàþò âëèÿíèå òàêèå ôàêòîðû, êàê ïëîùàäü âîäîåìà, åãî ãëóáèíà è çàùèùåííîñòü. Ñëîé èñïàðÿþùåéñÿ âëàãè ñ áîëüøèõ âîäîåìîâ çíà÷èòåëüíî áîëüøå, ÷åì ñ ìàëûõ — âñëåäñòâèå óâåëè÷åíèÿ ñêîðîñòè âåòðà è âûñîòû âîëí. Âîäîåìû, çàùèùåííûå ïî áåðåãàì ñòðîåíèÿìè, ãîðàìè, âûñîêîé ðàñòèòåëüíîñòüþ, èñïàðÿþò âëàãè ìåíüøå, ÷åì îòêðûòûå, è ò. ä. Ïðÿìûå íàáëþäåíèÿ íàä èñïàðåíèåì ñ âîäíîé ïîâåðõíîñòè âåäóò ñ ïîìîùüþ áàññåéíîâ-ýòàëîíîâ ïëîùàäüþ 20 ì2 è ãëóáèíîé 2 ì; èñïàðèòåëåé îñîáîé êîíñòðóêöèè ÃÃÈ–3000 è ÃÃÈ– 3000Ì. Ïðèìåíèòåëüíî ê ðàñ÷åòàì èñïàðåíèÿ âñå âîäîåìû äåëÿòñÿ íà òðè ãðóïïû: à) ìàëûå — ïëîùàäüþ äî 5 êì2 îêðóãëîé èëè êâàäðàòíîé ôîðìû, èìåþùèå ñðåäíþþ äëèíó ðàçãîíà âîçäóøíîãî ïîòîêà íàä âîäíîé ïîâåðõíîñòüþ äî 3 êì; á) ñðåäíèå, ÷üè ïîêàçàòåëè ñîñòàâëÿþò ñîîòâåòñòâåííî îò 5 äî 40 êì2 è äî 10 êì; â) áîëüøèå — ñ ïëîùàäüþ áîëåå 40 êì2 è ñðåäíåé äëèíîé ðàçãîíà ñâûøå 10 êì. - 17-

Ïîêàçàòåëè èñïàðèòåëüíûõ áàññåéíîâ ñîîòâåòñòâóþò èñïàðåíèþ ñ ìàëûõ âîäîõðàíèëèù è ïðóäîâ ïëîùàäüþ äî 5 êì2, èñïàðåíèå ñ âîäîåìîâ áîëüøèõ ðàçìåðîâ âîçðàñòàåò íà 15 — 20 %.  îáû÷íûõ ðàñ÷åòàõ òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü ñðåäíåìíîãîëåòíåå èñïàðåíèå è ðàñïðåäåëèòü åãî ïî ìåñÿöàì âíóòðè ãîäà. Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà ñëåäóþùèé: 1. Ñðåäíåìíîãîëåòíåå èñïàðåíèå (íîðìà èñïàðåíèÿ) ñ ìàëûõ âîäîåìîâ, ðàñïîëîæåííûõ â ðàâíèííûõ óñëîâèÿõ, îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå: Åн = Å20· kН· kз· kΩ ãäå

(5.1.)

E 20

— ñðåäíåìíîãîëåòíåå èñïàðåíèå ñ ýòàëîííîãî áàññåéíà ïëîùàäüþ 20 ì2, îïðåäåëÿåòñÿ ïî êàðòå èçîëèíèé èñïàðåíèÿ, ðàññ÷èòàííîé äëÿ òàêèõ áàññåéíîâ (ïðèëîæåíèå 6); íàïðèìåð, äëÿ Ìîñêîâñêîé îáëàñòè òàêîé ïîêàçàòåëü ðàâåí 550 ìì, à äëÿ Âîëãîãðàäñêîé — îò 450 äî 550 ìì. KÍ — ïîïðàâî÷íûé êîýôôèöèåíò íà ãëóáèíó âîäîåìà, çàâèñèò îò ïðèðîäíîé çîíû, â êîòîðîé ðàñïîëîæåí âîäîåì, è åãî ñðåäíåé ãëóáèíû (òàáëèöà 8). Òàáëèöà 8 Âûáîð ïîïðàâî÷íîãî êîýôôèöèåíòà íà ãëóáèíó âîäîåìà Ñреäíÿÿ ãлуáиíа âîäî¸ìа, ì Ïрирîäíаÿ çîíа

Òуíäрîâаÿ и лесíаÿ Ëесîстеïíаÿ Ñтеïíаÿ Ïîлуïустûííаÿ Ïустûííаÿ

2

5

10

15

20

25

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

0,99 0,98 0,96 1,00 1,00

0,97 0,96 0,95 0,99 1,00

0,95 0,95 0,94 0,98 1,00

0,94 0,94 0,93 0,98 1,00

0,92 0,92 0,93 0,97 1,00

__________ Ïðèìå÷àíèå: ïðè íåîáõîäèìîñòè ïðîâîäèòñÿ èíòåðïîëÿöèÿ.

Ïîïðàâî÷íûé êîýôôèöèåíò kç (çàùèùåííîñòè) îïðåäåëÿþò â çàâèñèìîñòè îò îòíîøåíèÿ ñðåäíåé âûñîòû ïðåïÿòñòâèé (â ìåòðàõ) hç ê ñðåäíåé äëèíå ðàçãîíà âîçäóøíîãî ïîòîêà D (â ìåòðàõ): hç / D

0,01

0,03

0,05

0,07

1,00

0,20

0,30

0,40

0,50

Kç

0,96

0,89

0,84

0,80

0,76

0,70

0,64

0,57

0,51

- 18-

- 19Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ðàñõîäîâ Q, ïëîùàäåé æèâîãî ñå÷åíèÿ W è ñðåäíèõ ñêîðîñòåé u îò óðîâíÿ âîäû Í.

Ïîïðàâî÷íûé êîýôôèöèåíò íà ïëîùàäü âîäîåìà kç äëÿ òóíäðîâîé, ëåñíîé è ëåñîñòåïíîé çîí ñîñòàâëÿåò: Ïлîùаäü âîäî¸ìа, кì2

kç

0,01 1,03

0,05 1,03

0,10 1,11

0,50 1,18

1,00 1,21

2,00 1,23

5,00 1,26

Äëÿ îñòàëüíûõ çîí ýòîò êîýôôèöèåíò ïðèíèìàåòñÿ çà 1. Âíóòðèãîäîâîå ðàñïðåäåëåíèå èñïàðåíèÿ ïî ìåñÿöàì âû÷èñëÿþò ñ ïîìîùüþ òàáëèöû 9, çîíû â ýòîé òàáëèöå âûáèðàþò ïî ñõåìå ðàéîíèðîâàíèÿ ( ïðèëîæåíèå 7). Òàáëèöà 9 Âíóòðèãîäîâîå ðàñïðåäåëåíèå èñïàðåíèÿ ñ ïîâåðõíîñòè ìàëûõ âîäîåìîâ (â %% îò ãîäîâîé ñóììû çà áåçëåäîñòàâíûé ïåðèîä) Çîíû I II III IY Y YI

01

02

03

04

05

Ìесÿö 06 07

08

09

10

11

12

— — — — — —

— — — — — —

— — — — — 3

— — — 3 6 6

20 7 16 16 14 13

45 28 25 22 20 17

5 23 20 19 19 19

— 9 14 12 12 13

— — 4 6 6 7

— — — 1 2 2

— — — — — —

- 20-

30 33 21 21 21 20

ïîñòðîåííîé íà îñíîâå óðàâíåíèé âîäíîãî áàëàíñà äëÿ ñóøè ïî ðàçíîñòè ñðåäíåìíîãîëåòíèõ ãîäîâûõ ñóìì àòìîñôåðíûõ îñàäêîâ è ñðåäíåìíîãîëåòíåãî ãîäîâîãî ñòîêà ðåê (ïðèëîæåíèå 6). Äëÿ äàííîãî ðåãèîíà ðàñ÷åòíóþ âåëè÷èíó íàõîäÿò ïóòåì èíòåðïîëÿöèè ìåæäó äâóìÿ ñîñåäíèìè èçîëèíèÿìè. Ïîãðåøíîñòü ñíèìàåìûõ ñ òàêîé êàðòû çíà÷åíèé äëÿ ðàâíèííîé òåððèòîðèè Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè ñîñòàâëÿåò 15%, íî âîçðàñòàåò äî 20% â ãîðíûõ ìåñòíîñòÿõ è ðàéîíàõ Êðàéíåãî Ñåâåðà.

Òåìà 6. Õàðàêòåðèñòèêè âîäîõðàíèëèùà Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Ðåãóëèðîâàíèå ñòîêà. 2. Õàðàêòåðèñòèêè âîäîõðàíèëèù. Áàòèãðàôè÷åñêèå è îáúåìíûå êðèâûå. Ê îñíîâíûì õàðàêòåðèñòèêàì âîäîõðàíèëèùà îòíîñÿò: à) ïîëíûé îáúåì âîäîõðàíèëèùà VÍÏÓ — îí ñîîòâåòñòâóåò îòìåòêå íàèâûñøåãî ïðîåêòíîãî óðîâíÿ (ÍÏÓ) â âåðõíåì áüåôå, êîòîðûé äîëæåí ïîääåðæèâàòüñÿ ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè ãèäðîóçëà. Îí ñêëàäûâàåòñÿ èç äâóõ ñîñòàâëÿþùèõ: ìåðòâîãî è ïîëåçíîãî îáúåìîâ; á) ìåðòâûé îáúåì VÓÌÎ — ïîñòîÿííàÿ ÷àñòü ïîëíîãî îáúåìà âîäîõðàíèëèùà, êîòîðàÿ â íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè íå ñðàáàòûâàåòñÿ è â ðåãóëèðîâàíèè ñòîêà íå ó÷àñòâóåò. Îí ïðåäñòàâëÿåò êàê áû íåïðèêîñíîâåííûé çàïàñ, êîòîðûé ìîæåò áûòü èçðàñõîäîâàí ëèøü â ÷ðåçâû÷àéíûõ óñëîâèÿõ ( íàïðèìåð, ïðè ïîñòîÿííîé çàñóõå èëè íåîáõîäèìîñòè ñðî÷íîãî îáåñïå÷åíèÿ âîäîñíàáæåíèÿ). Ìåðòâûé îáúåì íàõîäÿò ðàñ÷åòíûì ïóòåì ñ ó÷åòîì çàèëåíèÿ âîäîõðàíèëèùà ðàçëè÷íûìè íàíîñàìè, ñàíèòàðíî-òåõíè÷åñêèõ è ãèäðîáèîëîãè÷åñêèõ òðåáîâàíèé, îáåñïå÷åíèÿ ïðèåìëåìîãî êà÷åñòâà âîäû, îáåñïå÷åíèÿ óñëîâèé äëÿ ñóäîõîäñòâà, ðûáíîãî õîçÿéñòâà, ãèäðîýíåðãåòèêè, ìåëèîðàöèè è äð. â) ïîëåçíûé îáúåì âîäîõðàíèëèùà VÏËÇ — îñíîâíàÿ ðàáî÷àÿ ÷àñòü îáúåìà âîäîõðàíèëèùà, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ íåïîñðåäñòâåííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ñòîêà. Ïîëåçíûé îáúåì çàâèñèò îò íàçíà÷åíèÿ âîäîõðàíèëèùà, âèäà ðåãóëèðîâàíèÿ ñòîêà. Îïðå- 21-

äåëÿåòñÿ íà îñíîâå âîäîõîçÿéñòâåííîãî è òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêîãî ðàñ÷åòîâ. Ïðè ýêñïëóàòàöèè âîäîõðàíèëèù çàáëàãîâðåìåííî ïîäãîòàâëèâàþò ðÿä õàðàêòåðèñòèê, íåîáõîäèìûõ äëÿ âîäîõîçÿéñòâåííûõ ðàñ÷åòîâ. Ê íèì îòíîñÿòñÿ çàâèñèìîñòè ïëîùàäè âîäíîé ïîâåðõíîñòè Ω è îáúåìà âîäû V îò óðîâíÿ âîäû Í èëè ãëóáèí h. Êðèâûå òàêèõ çàâèñèìîñòåé íàçûâàþò áàòèãðàôè÷åñêèìè êðèâûìè (ðèñ. 3).

Ðèñ. 3. Áàòèãðàôè÷åñêèå êðèâûå.

Íàðÿäó ñ áàòèãðàôè÷åñêèìè, ñòðîÿò òàêæå îáúåìíûå êðèâûå — çàâèñèìîñòè íàïîëíåíèÿ, ïëîùàäè âîäíîé ïîâåðõíîñòè, ñðåäíåé ãëóáèíû âîäîõðàíèëèùà îò îáúåìà âîäû â íåì (ðèñ. 4). Èñõîäíûì ìàòåðèàëîì äëÿ ïîñòðîåíèÿ áàòèãðàôè÷åñêèõ è îáúåìíûõ êðèâûõ ÿâëÿþòñÿ äàííûå òîïîãðàôè÷åñêèõ èçìåðåíèé, - 22-

ïîêàçàííûå íà êðóïíîìàñøòàáíûõ êàðòàõ. Áàòèãðàôè÷åñêèå è îáúåìíûå êðèâûå ñòðîÿò â ñèñòåìå ïðÿìîóãîëüíûõ êîîðäèíàò â îïðåäåëåííîì ìàñøòàáå.

Ðèñ. 4. Îáúåìíèå êðèâûå.

Äàííûå äëÿ ïîñòðîåíèÿ ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 10.  òàáëèöå 10 îáúåì âîäû â âîäîõðàíèëèùå îïðåäåëåí ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñóììèðîâàíèÿ ÷àñòè÷íûõ îáúåìîâ, çàêëþ÷åííûõ ìåæäó ñìåæíûìè ãîðèçîíòàëÿìè. Îáúåì ïåðâîãî ïðèäîííîãî ñëîÿ âû÷èñëÿþò ïî ôîðìóëå óñå÷åííîãî ïàðàáîëîèäà: ∆V = 0,667 ⋅ Ω1 ⋅ ∆ Í01

(6.1.)

Îáúåì âîäû, ñîîòâåòñòâóþùèé êàêîìó-ëèáî óðîâíþ Í, ïîëó÷àþò ñóììèðîâàíèåì ÷àñòè÷íûõ îáúåìîâ, ðàñïîëîæåííûõ íèæå ýòîãî óðîâíÿ. Ñðåäíÿÿ ãëóáèíà âîäîõðàíèëèùà ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå: hñð.= Ví/ Ωí (6.2.) Êðèòåðèé ïëîùàäè ëèòîðàëè (ìåëêîâîäíîé çîíû) ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå: L Ω= ΩL|/ Ωí (6.3.), ïðè÷åì ê ìåëêîâîäíîé çîíå âîäîõðàíèëèùà îòíîñÿò åãî ïðèáðåæíóþ ÷àñòü ñ ãëóáèíîé íå áîëåå 2 ì. - 23-

Î÷åâèäíî, ÷òî ñ ïîâûøåíèåì óðîâíÿ âîäû êðèòåðèé ëèòîðàëè óìåíüøàåòñÿ. Òàáëèöà 10 Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ðàñ÷åòà õàðàêòåðèñòèê âîäîõðàíèëèùà Óрîâíи âîäû Í, ì

110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 132 134

Ïлîùаäü âîäíîé ïîâерõíîсти, кì2

ΏÍ

Ώср.

Ðаçíîстü урîâíеé ?Í, ì

Ñреäíÿÿ ãлуáиíа, h ср., ì

Ïлîùаäü, ΏL, кì 2

Êритериé, LΏ

2

1

2

1,0

12

1,5

6

0,75

34

2,4

6

0,43

70

3,2

8

0,36

126

3,7

12

0,35

206

4,5

12

0,26

314

5,1

16

0,26

456

5,7

18

0,22

636

6,36

20

0,20

862

6,8

26

0,21

1148

7,2

34

0,21

1510

7,5

42

0,20

Îáú¸ì, ìлí. ì 3 ?V

0

V

Ëитîралü

0 1

2

2

5

2

10

11

2

22

18

2

36

28

2

56

40

2

80

54

2

108

71

2

142

90

2

180

113

2

226

143

2

286

181

2

362

2 8 14 22 34 46 62 80 100 126 160 202

Ïðè ïîñòðîåíèè êðèâûõ ìàñøòàá ïðèíèìàåòñÿ òàêèì, ÷òîáû êðèâûå íå ïåðåñåêàëèñü (ðèñ. 3 è 4). Öåííîñòü òàêîãî ïîñòðîåíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ïî êàêîìó-òî îäíîìó ïîêàçàòåëþ (íàïðèìåð, ïî îòìåòêå ãëóáèíû Í íàä óðîâíåì ìîðÿ) ìîæíî îïðåäåëèòü ñàìûå ðàçíîîáðàçíûå õàðàêòåðèñòèêè âîäîõðàíèëèùà, íå ïðèáåãàÿ ê íåïîñðåäñòâåííûì èçìåðåíèÿì. - 24-

Òåìà 7. Îïðåäåëåíèå ìåðòâîãî îáúåìà âîäîõðàíèëèùà Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Õàðàêòåðèñòèêè âîäîõðàíèëèù. Ëþáîå âîäîõðàíèëèùå âíîñèò èçìåíåíèÿ â ãèäðàâëè÷åñêèé ðåæèì âîäîòîêà: óìåíüøàþòñÿ ñêîðîñòè òå÷åíèÿ è óêëîíû ñâîáîäíîé ïîâåðõíîñòè âîäû, ðàñòåò ãëóáèíà ïîòîêà, óìåíüøàåòñÿ òðàíñïîðòèðóþùàÿ âåëè÷èíà ïîòîêà è ò.ä. Íàíîñû, êîòîðûå óâëåêàåò çà ñîáîé ïîòîê ïî äíó èëè âî âçâåøåííîì ñîñòîÿíèè, ïîñòåïåííî îñàæäàþòñÿ è îòêëàäûâàþòñÿ â ÷àøå âîäîõðàíèëèùà, ëèøü íåçíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü òðàíçèòîì ïðîõîäèò â íèæíèé áúåô ãèäðîóçëà. Ïðîöåññ çàïîëíåíèÿ âîäîõðàíèëèùà íàíîñàìè íàçûâàþò çàèëåíèåì, îí äîñòàòî÷íî äëèòåëåí è çàâèñèò îò ìíîãèõ ôàêòîðîâ: ðàçìåðîâ è êîíôèãóðàöèè âîäîõðàíèëèùà, óñòîé÷èâîñòè áåðåãîâ, ðåæèìà ñòîêà, ñîñòàâà íàíîñîâ, ðåæèìà ñðàáîòêè è êîëåáàíèé óðîâíÿ âîäîõðàíèëèùà è äð. Ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïîëíîãî çàèëåíèÿ äî îòìåòêè ÍÏÓ íîñèò íàçâàíèå «ñðîêà çàèëåíèÿ». Âðåìÿ çàèëÿåìîñòè ìîæåò áûòü îïðåäåëåíî ïî ôîðìóëå: t ó = V ÍÏÓ / Ví (7.1.), ãäå

Víïó Ví

— —

ïîëíûé îáúåì âîäîõðàíèëèùà ïðè ÍÏÓ, ñðåäíèé ìíîãîëåòíèé îáúåì íàíîñîâ, ïîñòóïàþùèõ â âîäîõðàíèëèùå, ì 3 â ãîä. Çíà÷åíèå ñðîêà çàèëÿåìîñòè ïðèíèìàåòñÿ äëÿ êðóïíûõ âîäîõðàíèëèù â 200 ëåò, à äëÿ ìàëûõ âîäîõðàíèëèù è ïðóäîâ — 50 ëåò. Ïðè ðàñ÷åòàõ çàèëåíèÿ óïîòðåáëÿåòñÿ òàêæå òåðìèí «ñðîê ñëóæáû âîäîõðàíèëèùà» — âðåìÿ, â òå÷åíèå êîòîðîãî íàíîñàìè çàïîëíÿåòñÿ ìåðòâûé îáúåì âîäîõðàíèëèùà, ò. å. ñðîê â òå÷åíèå êîòîðîãî âîçìîæíî ðåãóëèðîâàíèå ñàíèòàðíî-ãèäðîáèîëîãè÷åñêîãî ðåæèìà ñ ïîìîùüþ ìåðòâîãî îáúåìà: t ñë. = V ÓÌÎ / V í (7.2.), ãäå V ÓÌÎ — ìåðòâûé îáúåì, V í — àíàëîãè÷íî ôîðìóëå 7.1. - 25-

Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ðàñ÷åòà ìåðòâîãî îáúåìà ÿâëÿþòñÿ: à) áàòèãðàôè÷åñêèå êðèâûå (ðèñ. 3); á) ñðåäíèé ìíîãîëåòíèé îáúåì ãîäîâîãî ñòîêà W 0 = 1100·106 ì3; â) ñðåäíåìíîãîëåòíÿÿ ìóòíîñòü âîäû âî âõîäíîì ñòâîðå âîäîõðàíèëèùà ð0 = 1200 ã / ì3; ã) òðàíçèòíàÿ ÷àñòü íàíîñîâ, ñáðàñûâàåìàÿ èç âîäîõðàíèëèùà â íèæíèé áüåô, δ = 0,3; ä) êîëè÷åñòâî äîííûõ íàíîñîâ m = 10% îò âçâåøåííûõ; å) îáúåìíàÿ ìàññà äîííûõ îòëîæåíèé γ îòë. = 0,8 ò / ì3. Íåîáõîäèìî ðàññ÷èòàòü ìåðòâûé îáúåì è ñîîòâåòñòâóþùèé åìó óðîâåíü âîäû Í ì.î., èñõîäÿ èç óñëîâèé âûïîëíåíèÿ ñàíèòàðíîòåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé è îáåñïå÷åíèÿ íåîáõîäèìîãî êà÷åñòâà âîäû; à òàêæå äîïóñòèìûé ñðîê ñëóæáû âîäîõðàíèëèùà. Ïîðÿäîê ðàñ÷åòà ñëåäóþùèé: 1. Ïî ñàíèòàðíî-òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì ñðåäíÿÿ ãëóáèíà âîäû â âîäîõðàíèëèùå ïðè ìèíèìàëüíîì íàïîëíåíèè äîëæíà áûòü íå ìåíåå 2,5 ì. Ïî áàòèãðàôè÷åñêîé êðèâîé h ñð.(Í) óñòàíàâëèâàåì, ÷òî ñðåäíåé ãëóáèíå â 2,5 ì ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíûé óðîâåíü Ímin =116 ì, ïðè êîòîðîì ìèíèìàëüíûé îáúåì âîäîõðàíèëèùà äîëæåí áûòü ðàâåí Vmin. = 40 ìëí. ì3. 2. Ïðèíÿòî, ÷òî óäîâëåòâîðèòåëüíîå êà÷åñòâî âîäû â âîäîõðàíèëèùå áóäåò îáåñïå÷èâàòüñÿ ïðè óñëîâèè, ÷òî ïðè óðîâíå ìåðòâîãî îáúåìà êðèòåðèé ëèòîðàëè LΩ íå áóäåò ïðåâûøàòü 0,35. Ïî êðèâîé LΩ (Í) íà ðèñ. 3 ìîæíî óñòàíîâèòü, ÷òî ïðè óðîâíå âîäû â 116 ì, îïðåäåëåííîì èñõîäÿ èç ñàíèòàðíî-òåõíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé, L Ω = 0,43, ò. å. òðåáóåìîå óñëîâèå íå âûïîëíÿåòñÿ — ïëîùàäü ìåëêîâîäüÿ ãîðàçäî âûøå. Ïîýòîìó Hmin/ = 116,0 ì íèêàê íå ìîæåò áûòü ïðèíÿò â êà÷åñòâå ìåðòâîãî îáúåìà. Âîçâðàùàåìñÿ ê ðèñ. 3, ïðè LΩ = 0,35 óðîâåíü ìåðòâîãî îáúåìà ÍÓÌÎ ìîæåò áûòü ïðåäâàðèòåëüíî ïðèíÿò â 119,5 ì. Òàêîìó óðîâíþ ñîîòâåòñòâóåò îáúåì âîäîõðàíèëèùà â 120 ìëí. ì3. 3. Ïðîâåðÿåì íàéäåííûé îáúåì íà ñîîòâåòñòâèå óñëîâèé çàèëåíèÿ íàíîñàìè. Âðåìÿ çàèëåíèÿ ìåðòâîãî îáúåìà îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëå 7.2., à ñðåäíåãîäîâîé îáúåì îòëîæåíèé íàíîñîâ â âîäîõðàíèëèùå ïî ôîðìóëå:

10 −6 ⋅ ρ 0 ⋅ W0 VH . = ⋅ (1 + m − δ ) γ отл . - 26-

(7.3.)

Ïîäñòàâëÿÿ â ôîðìóëó èìåþùèåñÿ äàííûå, ïîëó÷èì, ÷òî îáúåì íàíîñîâ V í. ðàâåí 1,32 · 106 ì3, à âðåìÿ çàèëåíèÿ ìåðòâîãî îáúåìà â 120 ìëí. ì3 ñîñòàâèò 91 ãîä. Ñëåäîâàòåëüíî, ïîëó÷åííûé ñðîê çàèëåíèÿ ìåðòâîãî îáúåìà âîäîõðàíèëèùà, óäîâëåòâîðÿþùèé è ñàíèòàðíî-òåõíè÷åñêèì òðåáîâàíèÿì, è íåîáõîäèìîìó êà÷åñòâó âîäû, çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò äîïóñòèìûé ñðîê çàèëåíèÿ äëÿ ìàëûõ âîäîõðàíèëèù (50 ëåò). Ïîýòîìó ìîæíî ïðèíÿòü çíà÷åíèÿ: Íì.î. = 119,5 ì, Vì.î. = 120 ìëí. ì3.

Òåìà 8. Ðàñ÷åòû âîäîõðàíèëèùà ñåçîííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ òàáëè÷íî-öèôðîâûì áàëàíñîâûì ìåòîäîì Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Õàðàêòåðèñòèêè âîäîõðàíèëèùà. 2. Âîäîõîçÿéñòâåííûé áàëàíñ. 3. Ðàñ÷åòû ïîòåðü âîäû èç âîäîõðàíèëèùà. Ìåòîäû âîäîõîçÿéñòâåííûõ ðàñ÷åòîâ âîäîõðàíèëèù ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà áàëàíñîâûå (îñíîâàííûå íà èñïîëüçîâàíèè äëèòåëüíûõ íàáëþäåíèé çà ñòîêîì) è îáîáùåííûå (îïèðàþùèåñÿ íà ìàòåìàòè÷åñêóþ ñòàòèñòèêó è òåîðèþ âåðîÿòíîñòåé). Áàëàíñîâûé ìåòîä ÷àùå ïðèìåíÿåòñÿ ê ðàñ÷åòó âîäîõðàíèëèù ñåçîííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ñòîêà. Ïðè ýòîì ïîëåçíûé îáúåì âîäîõðàíèëèùà è äðóãèå åãî ðàáî÷èå ïàðàìåòðû îïðåäåëÿþò ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñîïîñòàâëåíèÿ îáúåìîâ ðàñ÷åòíîãî ñòîêà è ïëàíîâîé îòäà÷è çà îïðåäåëåííûå èíòåðâàëû âðåìåíè (ìåñÿö, äåêàäó è ò. ä.). Ðàñ÷åò âûïîëíÿþò â äâà ýòàïà: ñíà÷àëà íàõîäÿò ïàðàìåòðû ðåãóëèðîâàíèÿ ñòîêà áåç ó÷åòà ïîòåðü âîäû èç âîäîõðàíèëèùà, à çàòåì óòî÷íÿþò ðåæèì ðåãóëèðîâàíèÿ ñ ó÷åòîì ïîòåðü íà ôèëüòðàöèþ, èñïàðåíèå è ò. ä.  ïðàêòèêå âîäîõîçÿéñòâåííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ áàëàíñîâûå ðàñ÷åòû òàáëè÷íî - öèôðîâûì ñïîñîáîì øèðîêî ðàñïðîñòðàíåíû, èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ íèõ ÿâëÿþòñÿ áàòèãðàôè÷åñêèå êðèâûå, âíóòðèãîäîâîå ðàñïðåäåëåíèå ñòîêà ðàñ÷åòíîé îáåñïå÷åííîñòè è ïëàíîâàÿ ïîëåçíàÿ îòäà÷à çà ìåñÿö è çà ãîä. - 27-

Ñóäÿ ïî äàííûì òàáëèöû 11, ìîæíî ïðèäòè ê âûâîäó î íåîáõîäèìîñòè ñåçîííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ñòîêà, ïîñêîëüêó â òå÷åíèå 8 ìåñÿöåâ ïîëåçíàÿ îòäà÷à ïðåâûøàåò ðàñ÷åòíûé ñòîê. Ðåãóëèðîâàíèå âîçìîæíî, ò. ê. ñóììàðíûé ãîäîâîé ñòîê ïðåâîñõîäèò ãîäîâóþ ïîëåçíóþ îòäà÷ó — òî åñòü ïîòðåáíîñòü âñåõ îòðàñëåé â âîäíûõ ðåñóðñàõ. Çà íà÷àëî âîäîõîçÿéñòâåííîãî ãîäà ïðèíèìàþò àïðåëü — ìåñÿö, ñ êîòîðîãî íà÷èíàåòñÿ íàèáîëåå ìíîãîâîäíûé ïåðèîä ãîäà (ïîëîâîäüå). Òàáëèöà 11 Äàííûå äëÿ áàëàíñîâîãî ðàñ÷åòà âîäîõðàíèëèùà ñåçîííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ñòîêà Ðас÷¸тíûе õарактеристики Ìесÿö 01 02 03 04 05 06 07 08 09

Ñтîк W р 80%, ìлí. ì3

Ïлаíîâаÿ ïîлеçíаÿ îтäа÷а U, ìлí. ì3

Ñтîк ìиíус îтäа÷а

26 26 37 263 171 53 39 47 100

53 53 53 61 61 61 61 61 61

–27 –27 –16 +202 +110 –8 –22 –14 +39

- 28-

( + - ïреâûøеíие, – - äеôиöит)

Òàáëèöà 12 Ðàñ÷¸ò âîäîõðàíèëèùà òàáëè÷íî-öèôðîâûì ñïîñîáîì

171

61

110 218

06

53

61

8

07

39

61

22

08

47

61

14

210

188 – ΔV = 44

110

Vс р

(2é - âари аíт

Ñ р еäí и é î áú

Vс á.

Ñ áрîс

Vс á.

120

218 +ΔV = 312

Ñ áрîс

–

ΔVä.

+

ΔVи ç á.

- 29-

104

+ ΔV

иç

9

10

11

12

13

14

202

120

35

3 ,0

64

199

59

146

39

5 ,0

66

105

– ΔV

2-é âар и аí т

ä

15

Ê îí е÷ íîе V ´к 16

V сá .

05

120

Ñ тîк ì иíус îтäа÷а и ï î тер и

Ñ áрîс

202

8

Í аïîлí еíи е с у÷¸тîì ïîтерü ï î т е р ü ï .V

61

7

Î тäа÷а с у÷¸т

263

6

Î áú¸ì

04

5

Ê î í е÷ íîе Vк

ï î т е р ü ï .V

4

Ê î í е÷ íîе Vк

Ð ас÷¸т ïîтерü

2 -é â а р и а í т

суì ì арí û õ

3

1 -é â а р и а í т

Ï лîù аäü âîä

2

Í аïîлí еíи е áеç у÷¸та ïîтерü Ñ тîк ìиíус îтäа÷а

ï î âерõí îΏ с тс ри.

Ï лаíîâаÿ îтäа

1

Ì есÿö

Ð ас÷¸тíû é стî

Èñõîäíûå äàííûå: Vóìî = 120 ìëí. ì 3; Vïëç = 98 ìëí. ì 3; Víïó = 218 ìëí. ì 3; ñ ó÷¸òîì ïîòåðü V´ïëç = 111 ìëí. ì 3; V´íïó = 231 ìëí. ì 3.

17

120 199

120

120 18

+ΔV = 304

171

207

167

41

6 ,0

67

14

152

40

6 ,0

67

28

134

36

5 ,0

66

19

163

193

141

165 – ΔV = 61

Ïðîäîëæåíèå òàáë. 12

174 09

100

61

39

105

53

218

- 30-

39

53

14

12

39

53

14

204

190

02

03

26

37

53

53

53

39

3,0

64

36

166

182 192

11

26

47

52 +ΔV = 91

01

146 146

213 10

127

45

3,0

56

49 +ΔV = 85

218

231

211

48

3,0

56

17

197

46

3,0

56

17

204

214

190

27

214 186

163

163

136

136

27

16

3,0

56

30 197

150

40

2,0

55

29 138

128

–ΔV = 98

43

36

2,0

55

18 –ΔV =111

120

120

120

Òåìà 9. Îöåíêà òðåáîâàíèé ðàçëè÷íûõ îòðàñëåé ê âîäíûì ðåñóðñàì è ðåãóëèðîâàíèþ ñòîêà Âîäîõðàíèëèùà îòëè÷àþòñÿ îò äðóãèõ åñòåñòâåííûõ è èñêóññòâåííûõ âîäîåìîâ ñïåöèôè÷åñêèì è ñëîæíûìè ãèäðîëîãè÷åñêèìè è ýêîëîãè÷åñêèìè óñëîâèÿìè, êîòîðûå çàâèñÿò îò õàðàêòåðà èõ èñïîëüçîâàíèÿ ðàçëè÷íûìè îòðàñëÿìè íàðîäíîãî õîçÿéñòâà. Ýòè îòðàñëè ïî-ðàçíîìó çàèíòåðåñîâàíû â òîì èëè èíîì ðåæèìå ýêñïëóàòàöèè è âûäâèãàþò îïðåäåëåííûå òðåáîâàíèÿ ê óðîâíÿì è ðàñõîäàì âîäû, óñëîâèÿì èõ ðåãóëèðîâàíèÿ. Ñâîäíûå äàííûå î òàêèõ ïîòðåáíîñòÿõ îòðàñëåé ïðèâîäÿòñÿ â òàáëèöàõ 13 è 14.

Ðûáíîе õîçÿéстâî Âîäíûé траíсïîрт Ëесîсïлаâ Èрриãаöиÿ Âîäîсíаáæеíие Ñелüскîõîçÿéстâеííûе çеìли

— Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô

+ +* 0* + + + + + + + + 0* 0*

+* + + + + + + + + + – 0 +

–* + 0 – +* – +* – 0* – 0* 0 –

+ – – – – – – – – – + 0 –

ïри ïрîõîæäеíии ïаâîäкîâ

Ýíерãетика

â ïериîä ïîлîâîäüÿ

Êîìïîíеíтû âîäîõîçÿéстâеííîãî кîìïлекса

Ýлеìеíтû урîâíеâîãî реæиìа Ôîрсирîâка урîâíÿ íаä ÍÏÓ

уìеíüøеíие ãлуáиíû сраáîтки çиìîé сраáîтка урîâíÿ ïîсле âесеííелетíеãî íереста û # á â ìеæíаâиãаöиîííûé ïериîä

äîстиæеíие îтìетîк ÍÏÓ каæäûé ãîä

Òàáëèöà 13 Òðåáîâàíèÿ îòäåëüíûõ îòðàñëåé ê ðåæèìó óðîâíåé âîäîõðàíèëèù (ïî Èñàåâó, Êàðïîâîé, 1989)

+ – – + + 0 + + + + + – –*

+ – 0 0 + 0 + + + – + – +

Óñëîâíûå îáîçíà÷åíèÿ: «+» — îòðàñëü çàèíòåðåñîâàíà â óêàçàííîì ðåæèìå; - 31-

«—» — îòðàñëü íå çàèíòåðåñîâàíà â óêàçàííîì ðåæèìå; «0» — óêàçàííûé ðåæèì íå èìååò çíà÷åíèÿ äëÿ îòðàñëè; * — óêàçàííîå îòíîøåíèå èçìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò ðàéîíà ðàñïîëîæåíèÿ âîäîõðàíèëèùà, ñîñòàâà êîìïîíåíòîâ âîäîõîçÿéñòâåííîãî êîìïëåêñà — ïîòðåáèòåëåé è ïîëüçîâàòåëåé, âîäíîñòè ãîäà. Êîëåáàíèÿ óðîâíÿ âîäû â âîäîõðàíèëèùàõ îïðåäåëÿþòñÿ êîëè÷åñòâîì ïîñòóïàþùåé âîäû, èñïîëüçîâàíèåì âîäû íà õîçÿéñòâåííûå íóæäû, ðåæèìîì ðàáîòû ãèäðîòåõíè÷åñêèõ ñîîðóæåíèé è äð. Âñåì êðóïíûì âîäîõðàíèëèùàì ñâîéñòâåííû êîëåáàíèÿ óðîâíÿ, âûçâàííûå âåòðîâûìè íàãðóçêàìè — ñãîííîíàãîííûå ÿâëåíèÿ. Òàáëèöà 14 Çàèíòåðåñîâàííîñòü îòäåëüíûõ îòðàñëåé â ðàñõîäàõ âîäû è óðîâíÿõ âîäîõðàíèëèù (ïî Èñàåâó, Êàðïîâîé, 1989)

Ýíерãетика Ðûáíîе õîçÿéстâî Âîäíûé траíсïîрт и лесîсïлаâ Èрриãаöиÿ Èсïîлüçîâаíие ïîéìеííûõ луãîâ Âîäîсíаáæеíие

Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô Âîäîõраíилиùе Íиæíиé áüеô

Çа сутки

Çа íеäелþ

+

+

0

0*

Ðаâíîìерíûе ïîïуски â летíе-îсеí-íиé ïериîä

Îтрасли íарîäíîãî õîçÿéстâа

Ðûáîõîçÿéстâеííûе ïîïуски âесíîé

Èçìеíеíие расõîäîâ и урîâíеé âîäû

Çíа÷ителüíîе ïîâûøеíие расõîäîâ и урîâíеé â çиìíиé ïериîä

Ýлеìеíтû реæиìîâ расõîäîâ и урîâíеé

+

–

–

–

–

+

–

–

–

+

+

0

0

–

–

–

–

–

–

–

+

0

0

0

–

0

–

0*

–

0

0

0

0

0

0* 0 0

0

–

+

+

0

0

0

0

0

0

0*

–

+

0*

Óñëîâíûå îáîçíà÷åíèÿ — òå æå, ÷òî â òàáëèöå 13. - 32-

Òåìà 10. Ýêîëîãè÷åñêèå íîðìàòèâû äëÿ âîäíûõ îáúåêòîâ Ë ÅÊÖÈÎÍÍÛÉ ÌÀÒÅÐÈÀË : 1. Êà÷åñòâî ïðèðîäíûõ âîä. 2. Ýêîëîãè÷åñêîå íîðìèðîâàíèå äëÿ âîäíûõ îáúåêòîâ. Ìíîãîôóíêöèîíàëüíîå èñïîëüçîâàíèå âîäíûõ ðåñóðñîâ îïðåäåëÿåò íåîáõîäèìîñòü ðàçðàáîòêè ðàçäåëüíûõ êðèòåðèåâ êà÷åñòâà âîäû äëÿ ðàçëè÷íûõ îòðàñëåé íàðîäíîãî õîçÿéñòâà. Ïðèãîäíîñòü ñîñòàâà è ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòíûõ è ïîäçåìíûõ âîä äëÿ õîçÿéñòâåííî-ïèòüåâîãî âîäîñíàáæåíèÿ, êóëüòóðíî-áûòîâûõ íóæä íàñåëåíèÿ è ðûáîõîçÿéñòâåííûõ öåëåé îïðåäåëÿåòñÿ èõ ñîîòâåòñòâèåì òðåáîâàíèÿì è íîðìàòèâàì.  Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè ñîãëàñíî «Îñíîâàì âîäíîãî çàêîíîäàòåëüñòâà» ðàçëè÷àþò äâå êàòåãîðèè âîäîïîëüçîâàíèÿ. Ê ïåðâîé îòíîñÿò èñïîëüçîâàíèå âîäíîãî îáúåêòà â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà öåíòðàëèçîâàííîãî èëè ìåñòíîãî õîçÿéñòâåííî-ïèòüåâîãî âîäîñíàáæåíèÿ, à òàêæå äëÿ ñíàáæåíèå ïðåäïðèÿòèé ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè. Êî âòîðîé — èñïîëüçîâàíèå âîäíûõ îáúåêòîâ äëÿ êóïàíèÿ, ñïîðòà, îòäûõà íàñåëåíèÿ, à òàêæå äëÿ èíîãî èñïîëüçîâàíèÿ âîäíûõ îáúåêòîâ â ÷åðòå íàñåëåííûõ ïóíêòîâ. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà âîäíûõ îáúåêòîâ äîëæíû ñîîòâåòñòâîâàòü òðåáîâàíèÿì âîäîîõðàííîãî çàêîíîäàòåëüñòâà â ñòâîðå, ðàñïîëîæåííîì: à) íà âîäîòîêàõ — íà ðàññòîÿíèè â 1 êì âûøå áëèæàéøèõ ïî òå÷åíèþ ïóíêòîâ âîäîïîëüçîâàíèÿ, êîòîðûìè ìîãóò áûòü âîäîçàáîð äëÿ õîçÿéñòâåííî-ïèòüåâîãî íàçíà÷åíèÿ, òåððèòîðèÿ íàñåëåííîãî ïóíêòà, ìåñòî îðãàíèçîâàííîãî îòäûõà è êóïàíèÿ; á) íà íåïðîòî÷íûõ âîäîåìàõ è âîäîõðàíèëèùàõ — íà ðàññòîÿíèè â 1 êì â îáå ñòîðîíû îò ïóíêòà âîäîïîëüçîâàíèÿ. 10.1. Õ Î Ç ß É Ñ Ò Â Å Í Í Î -

ÏÈÒÜÅÂÎÅ

ÂÎÄÎÑÍÀÁÆÅÍÈÅ

Ïðèîðèòåòíûì íàïðàâëåíèåì ÿâëÿåòñÿ õîçÿéñòâåííî - ïèòüåâîå âîäîñíàáæåíèå. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðîìûøëåííîå, ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîå, ðåêðåàöèîííîå è äðóãèå íàïðàâëåíèÿ âîäîïîëüçîâàíèÿ íå äîëæíû ïðåïÿòñòâîâàòü óäîâëåòâîðåíèþ ïåðâîî÷åðåäíîé ïîòðåáíîñòè íàñåëåíèÿ â ïèòüåâîé âîäå. Ñ öåëüþ êîíòðîëÿ çà êà÷åñòâîì ïèòüåâîé âîäû íà òåððèòîðèè Ðîññèéñêîé Ôåäåðà- 33-

öèè ñ 1 èþëÿ 1997 ã. ââåäåíû â äåéñòâèå «Ñàíèòàðíûå ïðàâèëà è íîðìû «Ïèòüåâàÿ âîäà è âîäîñíàáæåíèå íàñåëåííûõ ìåñò» (ÑàíÏèÍ 2.1.4.559 — 96), îñíîâàííûå íà ðåêîìåíäàöèÿõ Âñåìèðíîé îðãàíèçàöèè çäðàâîîõðàíåíèÿ. Êðîìå òîãî, ðàçðàáîòàí ïðîåêò Ôåäåðàëüíîãî çàêîíà «Î ïèòüåâîé âîäå», êîòîðûé óñòàíàâëèâàåò ãîñóäàðñòâåííûå ãàðàíòèè ïî îáåñïå÷åíèþ íàñåëåíèÿ âûñîêîêà÷åñòâåííîé âîäîé.  Çàêîíå îñîáî ïîä÷åðêèâàåòñÿ, ÷òî «…îáåñïå÷åíèå ïèòüåâîé âîäîé òðåáóåìîãî êà÷åñòâà è â êîëè÷åñòâå, íåîáõîäèìîì äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ æèçíåííûõ ïîòðåáíîñòåé, ÿâëÿåòñÿ íåîòúåìëåìûì ïðàâîì êàæäîãî ãðàæäàíèíà». Ïèòüåâàÿ âîäà ïðè ëþáîì òèïå âîäîèñòî÷íèêà, ðàçëè÷íûõ ñïîñîáàõ î÷èñòêè, îáðàáîòêè è ïîäãîòîâêè, êîíñòðóêòèâíûõ è ýêñïëóàòàöèîííûõ îñîáåííîñòÿõ âîäîïðîâîäíîé ñåòè äîëæíà îáÿçàòåëüíî îòâå÷àòü ðÿäó ãèãèåíè÷åñêèõ òðåáîâàíèé: - áûòü áåçîïàñíîé â ýïèäåìè÷åñêîì è ïàðàçèòàðíîì îòíîøåíèè; - áåçâðåäíîé ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó; - èìåòü áëàãîïðèÿòíûå îðãàíîëåïòè÷åñêèå ñâîéñòâà (âêóñ, ïðîçðà÷íîñòü, îòñóòñòâèå íåïðèÿòíûõ çàïàõîâ è ò. ä.). Êà÷åñòâî âîäû, ïîëó÷àåìîé ïîòðåáèòåëÿìè, äîëæíî ñîîòâåòñòâîâàòü íîðìàòèâíûì òðåáîâàíèÿì, â ÷èñëî êîòîðûõ âêëþ÷åíû ìèêðîáèîëîãè÷åñêèå, òîêñèêîëîãè÷åñêèå, îðãàíîëåïòè÷åñêèå ïîêàçàòåëè è óðîâíè ðàäèîàêòèâíîãî çàãðÿçíåíèÿ. Îáùèå òðåáîâàíèÿ ê ñîñòàâó ïðèðîäíûõ âîä ïðåäñòàâëåíû â òàáëàáëèöå 15.  íåé ê I êëàññó îòíåñåíà ÷èñòàÿ âîäà äëÿ ïèòüåâûõ è òåõíè÷åñêèõ íóæä, êî II êëàññó — óìåðåííî çàãðÿçíåííàÿ âîäà äëÿ âîäîïîÿ ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ æèâîòíûõ, ê III — çàãðÿçíåííàÿ âîäà, ïðèãîäíàÿ òîëüêî äëÿ ïðîìûøëåííûõ öåëåé, ê IV — âîäà, ïðèãîäíàÿ ê èñïîëüçîâàíèþ òîëüêî ïîñëå îáÿçàòåëüíîé î÷èñòêè. Òàáëèöà 15 Îáùàÿ êëàññèôèêàöèÿ âîäû ïî êà÷åñòâó Îсíîâíûе ïîкаçатели Ñîäерæаíие Î2, ìã/л (ïри 20ºÑ и 750 ìì рт. стîлáа) ÁÏÊ (ïîãлîùеíие Î2 ïри 20ºÑ), ìã/л Ëетíÿÿ ãлуáиíа âиäиìîсти, Àììîíиéíûе иîíû (NÍ4), ìã/л Íитратíûе иîíû (NÎ3), ìã/л

I 8,45 – 8, 84

I - II 7,50 – 8, 45

0 –0,3

0,3 –1,1

5ì

5 –3 ì

<1 < 13

Êлассû II - III 4,40 – 6,20

III 2,20 – 4,40

III-IV 0,90 – 2,20

1,1-2,2

2,2-3,8

3,8-7,0

7,0-12

1 –3 ì

0,5 –1ì

0,5ì

II 6,20 – 7,50

—

IV

<2,20 >12 —

<3

< 10

< 10

< 30

< 40

> 40

- 34-

Áîëåå ïîäðîáíî ðàçðàáîòàíû òðåáîâàíèÿ ê êà÷åñòâó âîäû, ïðèãîäíîé äëÿ õîçÿéñòâåííî-ïèòüåâîãî íàçíà÷åíèÿ (òàáë. 16): Òàáëèöà 16 Ïîêàçàòåëè êà÷åñòâà âîäû öåíòðàëèçîâàííîãî õîçÿéñòâåííî-ïèòüåâîãî íàçíà÷åíèÿ â çàâèñèìîñòè îò êëàññà èñòî÷íèêà (ÃÎÑÒ 2761-84) Ïîкаçатели Ìутíîстü, ìã / л, íе áîлее Öâетíîстü, ãраä., íе áîлее рÍ Ñуõîé îстатîк, ìã / л, íе áîлее Хлîриäû, ìã / л, íе áîлее Ñулüôатû, ìã / л, íе áîлее Îáùаÿ æ¸сткîстü, ìã- ýкâ / л, íе áîлее Æелеçî, ìã/л, íе áîлее Ìарãаíеö, ìã / л, íе áîлее Ñерîâîäîрîä, ìã / л, íе áîлее Ôтîр, ìã / л, íе áîлее Ôитîïлаíктîí, ìã / л, íе áîлее Îкислÿеìîстü, ìãÎ2/л, íе áîлее Êîли-иíäекс, íе áîлее

Êласс ïîäçеìíûõ истî÷íикîâ 1 2 3

1,5

1,5

10

Êласс ïîâерõíîстíûõ истî÷íикîâ 1 2 3

20

1500

10000

20

20

50

35

120

200

6-9

6-9

6-9

6,5 - 8,5

6,5 - 8,5

6,5 - 8,5

1000

1000

1000

1000

1000

1000

350

350

350

350

350

350

500

500

500

500

500

500

7

7

7

7

7

7

0,3

10

20

1

3

5

0,1

1

2

0,1

1

2

Îтсутстâие

3

10

íет

íет

íет

1,5 –0,7

1,5 –0,7

5

1,5 –0,7

1,5 –0,7

5

íет

íет

íет

1

5

50

2

5

15

7

15

20

3 100 1000 1000 10000 50000 Êласс âîäîистî÷íика îïреäелÿетсÿ îрãаíиçаöиеé, раçраáатûâаþùеé ïрîект âîäîсíаáæеíиÿ.

Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî ñîáëþäåíèå ïðåäåëüíî äîïóñòèìûõ êîíöåíòðàöèé âðåäíûõ âåùåñòâ â âîäå îáåñïå÷èâàåò áåçîïàñíîñòü íàñåëåíèÿ è ñîçäàåò áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ äëÿ ñàíèòàðíî-áûòîâîãî èñïîëüçîâàíèÿ. ÏÄÊ ÿâëÿþòñÿ òàêæå êðèòåðèåì ýôôåêòèâíîñòè ðàçëè÷íûõ ìåðîïðèÿòèé, íàïðàâëåííûõ íà îõðàíó âîäíûõ îáúåêòîâ îò çàãðÿçíåíèÿ.

- 35-

Òàáëèöà 17 Íîðìàòèâû êà÷åñòâà ïèòüåâîé âîäû öåíòðàëèçîâàííîãî âîäîñíàáæåíèÿ (ÑàíÏèÍ 2.1.4.559-96) Ïîкаçатели

Обобщённые показатели Âîäîрîäíûé ïîкаçателü рÍ Ñуõîé îстатîк Îáùаÿ æ¸сткîстü, ìã-ýкâ / л Ïерìаíãаíатíаÿ îкислÿеìîстü Íеôтеïрîäуктû (îáùаÿ суììа) ÏÀÂ(ïîâерõíîстíî-актиâíûе âеùестâа) Ôеíîлüíûé иíäекс Органические вещества γ =ГХÖà (лиíäаí) ÄÄÒ (суììа иçîìерîâ) 2,4 –Ä(2,4-äиõлîрôеíîуксусíаÿ кислîта) Радиоактивные вещества Îáùаÿ α –раäиîактиâíîстü, Áк / л Îáùаÿ β –раäиîактиâíîстü, Áк / л

ÏÄÊ, ÏÄÓ, ìã / л

6 –9 1000 7 (10)* 5 0,1 0,5 0,25

0,002 0,002 0,03

0,1 1,0

Ïîкаçатели

Неорганические вещества Àлþìиíиé Áариé Áериллиé Áîр Æелеçî Êаäìиé Ìеäü Ìарãаíеö Ìîлиáäеí Ìûøüÿк Íикелü Íитратû Ðтутü Ñâиíеö Ñелеí Ñтрîíöиé Ñулüôатû Ôтîриäû Хлîриäû Хрîì Öиаíиäû Öиíк

__________

ÏÄÊ, ÏÄÓ, ìã / л

0,5 0,1 0,0002 0,5 0,3(1,0) 0,001 1,0 0,1(0,5) 0,25 0,05 0,1 45,0 0,0005 0,03 0,01 0,07 500 1,5 –1,2 350 0,05 (0,1) 0,035 5,0

Ïðèìå÷àíèå: ∗ — âåëè÷èíû, óêàçàííûå â ñêîáêàõ, ìîãóò áûòü óñòàíîâëåíû Ãîññàíýïèäíàäçîðîì äëÿ êîíêðåòíûõ ñèñòåì âîäîñíàáæåíèÿ íà îñíîâàíèè îöåíêè ñàíèòàðíî-ýïèäåìèîëîãè÷åñêîé îáñòàíîâêè è òåõíîëîãèè âîäîïîäãîòîâêè. Äàííîå ïðèìå÷àíèå îòíîñèòñÿ è ê òàáëèöàì 18 è 19.

- 36-

Âî ìíîãèõ ðåãèîíàõ Ðîññèè íàñåëåíèå ÷àñòî èñïîëüçóåò òàëóþ ñíåãîâóþ âîäó. Ñóùåñòâóåò ìíåíèå, ÷òî ñíåã ïðè òàÿíèè îáðàçóåò ÷èñòóþ âîäó, áëèçêóþ ê äèñòèëëèðîâàííîé. Îäíàêî òâåðäûå àòìîñôåðíûå îñàäêè ìîãóò ïðåäñòàâëÿòü îïðåäåëåííóþ îïàñíîñòü èç-çà ïîâûøåííîãî ñîäåðæàíèÿ òÿæåëûõ ìåòàëëîâ è êàíöåðîãåííûõ ïîëèöèêëè÷åñêèõ àðîìàòè÷åñêèõ óãëåâîäîðîäîâ. Êà÷åñòâî ñíåãîâûõ âîä çàâèñèò òàêæå îò êîíöåíòðàöèè â íèõ ñóëüôàòîâ è íèòðàòîâ, îïðåäåëÿþùèõ êèñëîòíîñòü. Â.Ô.Ïðîòàñîâ (2000) ïðèâîäèò äàííûå õèìè÷åñêîãî àíàëèçà òàëîé ñíåãîâîé âîäû, âçÿòîé â ëåñîïàðêîâîé çîíå Ïîäìîñêîâüÿ (ñíåã âèçóàëüíî âûãëÿäåë àáñîëþòíî ÷èñòûì): Òàáëèöà 21 Íåêîòîðûå ïîêàçàòåëè òàëîé âîäû â ñðàâíåíèè ñ ÏÄÓ äëÿ ïèòüåâîé âîäû Ïîкаçатели

Âîäîрîäíûé ïîкаçателü рÍ Ìеäü, ìã / л Öиíк, ìã / л Ñâиíеö, ìã / л Êаäìиé, ìã / л Íикелü, ìã / л Хрîì, ìã / л 3,4 –áеíç(а)ïиреí, íã / л

ÏÄÓ или ÏÄÊ

Ñîäерæаíие â талîé âîäе

6,5 0,1 5,0 0,03 0,001 0,1 0,1 5,0

6,4 –7,2 0,002 –0,009 0,023 –0,140 0,005 –0,010 0,0001 –0,0003 0,001 –0,007 0,0007 –0,0050 7,6 –29,7

Ñëåäîâàòåëüíî, äàæå â ïðèãîðîäíîé ìåñòíîñòè íåæåëàòåëüíî ïîëüçîâàòüñÿ òàëîé ñíåãîâîé âîäîé — âèçóàëüíàÿ ÷èñòîòà ñíåãà îáìàí÷èâà, â òàëîé âîäå íîðìàòèâíàÿ ÏÄÊ ïî áåíç(à)ïèðåíó îêàçàëàñü ïðåâûøåííîé â 1,5— 6 ðàç. Ñíåãîâóþ âîäó ìîæíî èñïîëüçîâàòü òîëüêî ïðè ïðîïóñêàíèè ÷åðåç îáåççàðàæèâàþùèé ôèëüòð.

- 38-

Äàííûå ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó ñíåãà è òàëûõ âîä â Âîëãîãðàäå ïðèâîäèò Î.Â.Ïåðìèíîâà (2001): Òàáëèöà 22 Íåêîòîðûå õèìè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ñíåãîâûõ è òàëûõ âîä â ãîðîäå Âîëãîãðàäå (ìàðò 2000 ã.) Ïîкаçатели

ÏÄÊ

рÍ Âçâеøеííûе â-âа, ìã / л Ñуõîé îстатîк, ìã / л ÁÏÊ 5

6,5 –8,5 3,25 1000 3

Ñíеã с улиö *

Ñíеã â лесîïîлîсе **

Ñтîк с улиö

Ñтîк с лесîïîлîсû

7,21 89 218 15,65

7,1 64 101 12,3

7,7 81 501 527,5

7,2 78 98,5 180

Àçîт íитритíûé, ìã / л

0,08

0,094

Íеôтеïрîäуктû, ìã / л

0,05

0,51

0,061 íе îáí.

0,155

0,069

0,07

íе îáí.

__________ * - öåíòð Âîëãîãðàäà, ** - ëåñîïîëîñà âáëèçè áàëêè Ãðèãîðîâà (Ñîâåòñêèé ðàéîí).

10.2. ÐÛÁÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÎÅ

ÍÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ

 îòëè÷èå îò ñàíèòàðíî-ãèãèåíè÷åñêîãî íîðìèðîâàíèÿ ïèòüåâîé âîäû, ÏÄÊ âðåäíûõ õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ äëÿ ðûáîõîçÿéñòâåííûõ âîäîåìîâ, óñòàíàâëèâàþò ýêñïåðèìåíòàëüíî, íà îñíîâå äàííûõ òîêñèêîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé, ïðîâîäèìûõ íà âîäíûõ îðãàíèçìàõ, êîòîðûå íàçûâàþòñÿ òåñò – îáúåêòàìè. ×àùå âñåãî â êà÷åñòâå òàêèõ îáúåêòîâ èñïîëüçóþòñÿ äàôíèè, ãóïïè è äðóãèå âèäû ðûá.  ðûáîõîçÿéñòâåííîì âîäîïîëüçîâàíèè âûäåëÿþòñÿ 4 êëàññà âåùåñòâ, ðàçëè÷àþùèõñÿ ïî òîêñè÷íîñòè, ñïîñîáíîñòè ê êóìóëÿöèè (íàêîïëåíèþ) è ñòàáèëüíîñòè â âîäíîé ñðåäå. Ïåðâûé êëàññ — ÷ðåçâû÷àéíî îïàñíûå, ïîïàäàíèå êîòîðûõ â âîäó íå äîïóñêàåòñÿ; Âòîðîé êëàññ — âûñîêîîïàñíûå; Òðåòèé êëàññ — îïàñíûå; ×åòâåðòûé — óìåðåííî îïàñíûå. Îòäåëüíî âûäåëåí êëàññ 4-Ý äëÿ âåùåñòâ, äåéñòâèå êîòîðûõ ïðîÿâëÿåòñÿ â èçìåíåíèè ýêîëîãè÷åñêèõ óñëîâèé â âîäîåìå, ê êîòîðûì ìîæíî îòíåñòè ýâòðîôèêàöèþ, ìèíåðàëèçàöèþ, ïîâûøåííóþ æåñòêîñòü è äð. - 39-

Äëÿ ðûáîõîçÿéñòâåííûõ âîäîåìîâ óñòàíàâëèâàåòñÿ ëèìèòèðóþùèé ïîêàçàòåëü âðåäíîñòè (ËÏÂ) âåùåñòâà, óñòàíàâëèâàåìûé îäíîâðåìåííî ñ ÏÄÊ ïî íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíîìó çâåíó: à) òîêñèêîëîãè÷åñêèé; á) ñàíèòàðíûé; â) ñàíèòàðíî-òîêñèêîëîãè÷åñêèé; ã) îðãàíîëåïòè÷åñêèé; ä) ðûáîõîçÿéñòâåííûé. Êðèòåðèÿìè îñòðîé òîêñè÷íîñòè ÿâëÿþòñÿ ïîêàçàòåëè ËÊ 50 — ëåòàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ äëÿ 50% òåñò-îðãàíèçìîâ è ËÊ 100 — ëåòàëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ äëÿ 100%. Èõ ñîîòíîøåíèå ïðåäñòàâëåíî â òàáëèöå 24. Òàáëèöà 23 Îáùèå òðåáîâàíèÿ ê ñîñòàâó è ñâîéñòâàì âîäû îáúåêòîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ðûáîõîçÿéñòâåííûõ öåëåé Ïîкаçатели

Âçâеøеííûе âеùестâа

Ïлаâаþùие ïриìеси Îкраска, çаïаõи и ïриâкусû Òеìïература Ðеакöиÿ среäû рÍ Ìиíералиçаöиÿ âîäû Ðастâîр¸ííûé кислîрîä

Характеристика

Ïри сáрîсе стî÷íûõ âîä íа âîäíîì îáúекте и ïри ïрîâеäеíии раáîт сîäерæаíие âçâеøеííûõ ÷астиö íе äîлæíî âîçрастатü áîлее ÷еì íа 0,25 ìã / л äлÿ âûсøеé и ïерâîé катеãîрии âîäîïîлüçîâаíиÿ и íа 0,75 ìã / л äлÿ âтîрîé катеãîрии. Äлÿ âîäî¸ìîâ, сîäерæаùиõ â ìеæеíü áîлее 30 ìã / л ïрирîäíûõ âеùестâ äîïускаетсÿ уâели÷еíие сîäерæаíиÿ íа 5%. Íа ïîâерõíîсти âîäû íе äîлæíû îáíаруæиâатüсÿ ïл¸íка íеôтеïрîäуктîâ, ìасел, æирîâ и äруãиõ ïриìесеé Âîäа íе äîлæíа ïриîáретатü ïîстîрîííиõ çаïаõîâ, ïриâкусîâ и îкраски и сîîáùатü иõ ìÿсу рûá Íе äîлæíа ïîâûøатüсÿ ïî сраâíеíиþ с естестâеííîé теìïературîé âîäû áîлее ÷еì íа 50Ñ Íе äîлæíа âûõîäитü çа ïреäелû 6,5 –8,5 Ñîãласíî таксаöии рûáîõîçÿéстâеííûõ âîäíûõ îáúектîâ  çиìíиé ïериîä íе ìеíее 6 ìã / л (äлÿ âтîрîé катеãîрии – íе ìеíее 4 ìã / л); â летíиé ïериîä âî âсеõ âîäíûõ îáúектаõ íе ìеíее 6 ìã / л.

ÁÏÊ (áиîõиìи÷ескîе ïîтреáлеíие кислîрîäа)

Ïри 200Ñ íе äîлæíî ïреâûøатü 3,0 ìã / л. Äîïускаетсÿ сáрîс стî÷íûõ âîä, кîтîрûе íе иçìеíÿþт ÁÏÊ

Òîкси÷íîстü

Ñтî÷íаÿ âîäа íа âûïуске â âîäíûé îáúект íе äîлæíа îкаçûâатü îстрîãî тîкси÷ескîãî äеéстâиÿ íа тест –îáúектû. Âîäа âîäíîãî îáúекта â кîíтрîлüíîì стâîре íе äîлæíа îкаçûâатü õрîíи÷ескîãî тîкси÷ескîãî äеéстâиÿ íа тест –îáúектû.

- 40-

Òàáëèöà 24 Êëàññèôèêàöèÿ çàãðÿçíÿþùèõ âîäó õèìè÷åñêèõ âåùåñòâ ïî òîêñèêîëîãè÷åñêèì ïàðàìåòðàì Ãруïïа

Òîкси÷íîстü

Îсîáî âûсîкаÿ Âûсîкаÿ Ñреäíÿÿ Óìереííаÿ Ìалаÿ Î÷еíü ìалаÿ

1 2 3 4 5 6

ËÊ 50 çа 96 –120 ÷асîâ, ìã / л

Ðûáîõîçÿéстâеííаÿ ÏÄÊ, ìã / л

Îтíîøеíие ËÊ 50 / ÏÄÊ

Ìеíее 0,01

Ìеíее 0,0001

100

1,0 –0,01 10 - 1,0 100 - 10 1000 - 100 Áîлее 1000

0,01 –0, 0001 0,1 –0,01 10,0 –0,1 200 –100 Áîлее 200

100 50 10 5 Ìеíее 5

Òàáëèöà 25 ÏÄÊ â âîäå ðûáîõîçÿéñòâåííûõ âîäîåìîâ (íåîðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà) Ýлеìеíтû

Àлþìиíиé Àììîíиé NH4 Àììиак сâîáîäíûé Áариé и сулüôат áариÿ Áîр Âаíаäиé Æелеçî Fe 2+ Fe 3+ Éîä Êаäìиé Êалиé Êалüöиé Êîáалüт Ëитиé Ìаãíиé Ìарãаíеö Ìеäü Ìîлиáäеí Ìûøüÿк Íикелü Íитратû Íитритû Îлîâî Ðтутü Ñâиíеö Ñелеí Ñтрîíöиé Ñулüôатû Ôîсôîр ýлеìеíтарíûé

ËÏÂ

ÏÄÊ, ìã / л

Êласс îïасíîсти

тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé îрãаíîлеïти÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé, îрãаíîлеïти÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé Òîксикîлîãи÷ескиé саíитарíî-тîксик.

0,04 0,5 0,05

4 4 4

0,75

4

0,5

4

0,001 0,1 0,05 0,4 0,005 50

3 4 4 4 2 4Ý

саíитарíî-тîксик.

180 610 ïри 13 –180/00

4Ý

тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé саíитарíî-тîксик. тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé саíитарíî-тîксик. тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé - 41тîксикîлîãи÷ескиé тîксикîлîãи÷ескиé саíитарíî-тîксикîлîãи÷ескиé

0,01 0,08 40,0 0,01 –0,05 0,001 –0,005 0,001 0,01 –0,05 0,01 40 0,08 0,112 îтсутстâие 0,006 –0,1 0,002 0,4 100 3500 ïри 12 –180/00

4 4 4 4 3 2 3 3 4 4 4 1 2 –3 2 3

тîксикîлîãи÷ескиé

îтсутстâие

1

3

ÏÄÊ ïî ñîäåðæàíèþ ôîñôàòîâ ðàçëè÷àþòñÿ ïî ñàíèòàðíîòîêñèêîëîãè÷åñêîìó ËÏÂ: 0,05 ìã / ë â îëèãîòðîôíûõ âîäîåìàõ; 0,15 ìã / ë â ìåçîòðîôíûõ è 0,2 ìã / ë â ýâòðîôíûõ. Òàáëèöà 26 ÏÄÊ â âîäå ðûáîõîçÿéñòâåííûõ âîäîåìîâ (îðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà) Класс опасности

Вещества

ЛПВ

ПДК, мг / л

Буровые растворы Рибофлавин (витамин В2) Гуминовые кислоты, в т. ч. лёгкие растворимые фракции Капролактам Кормогризин (бактериальный препарат) Масло соляровое Метанол (метиловый спирт) Мочевина Нефтепродукты в растворённом и эмульгированном состоянии) Фенол Хлороформ Этанол (этиловый спирт)

токсикологический санитарно-токсик. санитарно-токсик.

1,25 100 0,06 2,0

4 4

санитарно-токсик. токсикологический

3,7 0,01

4 3

санитарно-токсик.

0,12

4

токсикологический санитарно-токсик. санитарно-токсик.

0,01 0,1 80,0

4 4 4

рыбохозяйственный

0,05

4

рыбохозяйственный рыбохозяйственный санитарно-токсик.

0,001 0,005 0,2

3 1 4

Êðîìå òîãî, â âîäîåìû âîîáùå íå äîëæíû ïîïàäàòü òàêèå èíñåêòèöèäû êàê èçîôîñ, õëîðîôîñ, ìåòàôîñ, êàðáîôîñ, áàéòåêñ; ïåñòèöèä ôîçàëîí è äð. Âñåãî â «Ïåðå÷íå…» ïðèâåäåíû ÏÄÊ è ËÏ ïî 1204 âåùåñòâàì. 10.3. ÐÅÊÐÅÀÖÈÎÍÍÎÅ

ÍÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ

Ïðè èñïîëüçîâàíèè âîäíûõ îáúåêòîâ äëÿ ðåêðåàöèè íîðìèðóåòñÿ îïðåäåëåííûé ïðîñòðàíñòâåííûé ìèíèìóì: íà 1 ãà àêâàòîðèè äîëæíî ïðèõîäèòüñÿ íå áîëåå 5 – 10 âåñåëüíûõ ëî- 42-

äîê, íà îäíó ìîòîðíóþ èëè ïàðóñíóþ ëîäêó îò 1,5 äî 8 ãà. Êàæäîìó êóïàëüùèêó íåîáõîäèìî îò 4 äî 25 ì2 âîäíîé ïîâåðõíîñòè, 20-40 ì2 ïëÿæà è 300 ì2 ïðèáðåæíîé òåððèòîðèè (Ìèðêèí, Íàóìîâà, 1995).  ñëó÷àÿõ îäíîâðåìåííîãî èñïîëüçîâàíèÿ âîäíîãî îáúåêòà (âñåé àêâàòîðèè èëè ÷àñòè) äëÿ ðàçëè÷íûõ íóæä äëÿ îöåíêè êà÷åñòâà âîäû ñëåäóåò èñõîäèòü èç áîëåå æåñòêèõ òðåáîâàíèé îäíîèìåííûõ íîðìàòèâîâ. Îáîñíîâàíèå ÏÄÊ äëÿ âîäû ïðîâîäèòñÿ ïî îäíîìó èç òðåõ ëèìèòèðóþùèõ ïðèçíàêîâ íîðìèðîâàíèÿ (ñàíèòàðíî-ãèãèåíè÷åñêîãî, òîêñèêîëîãè÷åñêîãî è îðãàíîëåïòè÷åñêîãî) íà îñíîâå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé.  ðåçóëüòàòå ñàíèòàðíî-òîêñèêîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé îïðåäåëÿþò ïîäïîðîãîâûå èëè ìàêñèìàëüíî íåäåéñòâóþùèå (ÌÍÊ) ïîðîãîâûå èëè ìèíèìàëüíî äåéñòâóþùèå (ÌÄÊ) äîçû èëè êîíöåíòðàöèè âðåäíîãî âåùåñòâà â õðîíè÷åñêîì îïûòå äëèòåëüíîñòüþ íå ìåíåå 6 ÷àñîâ.

Çàäàíèÿ äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîé ðàáîòû ñòóäåíòîâ Ê

ÒÅÌÅ

3

Íà îñíîâàíèè ôàêòè÷åñêèõ äàííûõ çà 70 ëåò (â òàáëèöå óêàçàíû ñðåäíåñóòî÷íûå ðàñõîäû âîäû â ì3 / ñ): 2240 2080 1660 2400 2180 2260 1780 2260 2200 1680

2130 2240 1790 2210 1840 2400 1850 2040 1960 2030

2410 1750 1890 2200 2070 1940 2040 2020 2140 2300

1680 2020 2140 1840 1850 2210 2310 2140 2080 2090

- 43-

2140 2200 1670 2330 2040 2100 2060 2240 2080 1990

2000 1790 1840 2210 2170 1890 2180 2080 2000 2260

1980 2140 2080 2140 2330 2090 2140 1880 1990 2150

Íåîáõîäèìî: à) ñãðóïïèðîâàòü äàííûå ïî èíòåðâàëàì; á) ðàññ÷èòàòü îáåñïå÷åííîñòü è ïîâòîðÿåìîñòü; â) ïîñòðîèòü ñîîòâåòñòâóþùèå êðèâûå. Ê

ÒÅÌÅ

10

Ñðàâíèòü ÏÄÊ ðûáîõîçÿéñòâåííûõ âîäîåìîâ ïî äàííûì 1987 ã. (Áåññîíîâ, Ïðèâåçåíöåâ, 1987) è çà 1999 ã. (Ïåðå÷åíü…, 1999) è ñôîðìóëèðîâàòü âîçìîæíûå ïðè÷èíû èçìåíåíèé òåõ èëè èíûõ ÏÄÊ.

Êîíòðîëüíûå âîïðîñû ïî êóðñó «Ãèäðîëîãèÿ» 1. Ïåðå÷èñëèòå îñíîâíûå ñïîñîáû èçìåðåíèÿ ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ. 2. Êàêèì îáðàçîì âûáèðàþòñÿ ñêîðîñòíûå è ïðîìåðíûå âåðòèêàëè íà ïîïåðå÷íîì ñòâîðå? 3.  êàêèõ ñëó÷àÿõ íåîáõîäèì ðàñ÷åò ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ? 4. Îïèøèòå ïîðÿäîê ðàñ÷åòà ðàñõîäîâ âîäû àíàëèòè÷åñêèì ñïîñîáîì? 5. ×åì ðàçëè÷àþòñÿ âåëè÷èíû îáåñïå÷åííîñòè è ïîâòîðÿåìîñòè ðàñõîäîâ âîäû? 6. Êàêèå äàííûå íåîáõîäèìû äëÿ ïîñòðîåíèÿ êðèâûõ ðàñõîäîâ âîäû?

- 44-

7. Îò êàêèõ ôàêòîðîâ çàâèñèò ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü ðóñëà ðåêè è êàê ýòî îòðàæàåòñÿ íà êðèâûõ ðàñõîäîâ? 8. Êàêèå ôàêòîðû âëèÿþò íà èñïàðåíèå ñ âîäíîé ïîâåðõíîñòè è êàê îíè ó÷èòûâàþòñÿ â ðàñ÷åòàõ? 9. Êàêèì îáðàçîì ïîñòðîåíèå áàòèãðàôè÷åñêèõ è îáúåìíûõ êðèâûõ ñïîñîáñòâóåò àíàëèçó äàííûõ ïî âîäîõðàíèëèùàì? 10. Êàê âëèÿåò íà âåëè÷èíó èñïàðåíèÿ ôîðìà âîäîåìà? 11. Ïî êàêèì ïðè÷èíàì íåîáõîäèìî ïðåäóñìàòðèâàòü ðàñ÷åòû ìåðòâîãî îáúåìà âîäîõðàíèëèùà? 12. Ñôîðìóëèðóéòå ðàçëè÷èÿ ìåæäó áàëàíñîâûìè è îáîáùåííûìè ìåòîäàìè ðàñ÷åòîâ ðåãóëèðîâàíèÿ ñòîêà. 13. Îïèøèòå âûãîäíîñòü ðåæèìîâ ýêñïëóàòàöèè âîäîõðàíèëèù äëÿ ðàçëè÷íûõ îòðàñëåé íàðîäíîãî õîçÿéñòâà. 14. Îõàðàêòåðèçóéòå ðàçëè÷èÿ â ïîäõîäàõ ê ýêîëîãè÷åñêîìó íîðìèðîâàíèþ äëÿ ïèòüåâîãî âîäîñíàáæåíèÿ, ðûáîõîçÿéñòâåííîãî è ðåêðåàöèîííîãî èñïîëüçîâàíèÿ âîäíûõ îáúåêòîâ. 15. Ïî÷åìó íåæåëàòåëüíî èñïîëüçîâàíèå òàëîé ñíåãîâîé âîäû äëÿ ïèòüåâûõ íóæä íàñåëåíèÿ? 16. Êàêèå âåùåñòâà ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ â ïðîöåññàõ îáåççàðàæèâàíèÿ ïèòüåâîé âîäû è íàñêîëüêî îíè âðåäíû äëÿ ÷åëîâåêà?

Ðåêîìåíäóåìàÿ ëèòåðàòóðà 1. Áåðíèêîâà Ò.À., Äåìèäîâà À.Ã. Ãèäðîëîãèÿ è ãèäðîõèìèÿ. Ì.: Ïèùåâàÿ ïðîìûøëåííîñòü, 1977. — 312 ñ. 2. Áåññîíîâ Í.Ì., Ïðèâåçåíöåâ Þ.À. Ðûáîõîçÿéñòâåííàÿ ãèäðîõèìèÿ. Ì.: Àãðîïðîìèçäàò, 1987. — 159 ñ. 3. Æåëåçíÿêîâ Ã.Â., Íåãîíîâñêàÿ Ò.À., Îâ÷àðîâ Å.Å. Ãèäðîëîãèÿ, ãèäðîìåòðèÿ è ðåãóëèðîâàíèå ñòîêà. Ì.: Êîëîñ, 1984. — 432 ñ. 4. Èñàåâ À.È., Êàðïîâà Å.È. Ðûáíîå õîçÿéñòâî âîäîõðàíèëèù. Ñïðàâî÷íèê. Ì.: Àãðîïðîìèçäàò, 1989. — 255 ñ. 5. Ìèðêèí Á.Ì., Íàóìîâà Ë.Ã. Ýêîëîãèÿ Ðîññèè. Ì.: Þíèñàì, 1995. - 232 ñ.

- 45-

6. À.Ì.Íèêàíîðîâ, Ò.À.Õîðóæàÿ. Ýêîëîãèÿ. Ì.: Èçäàòåëüñòâî «Ïðèîð», 2000. — 304 ñ. 7. Ïåðå÷åíü ðûáîõîçÿéñòâåííûõ íîðìàòèâîâ: ïðåäåëüíî äîïóñòèìûõ êîíöåíòðàöèé (ÏÄÊ) è îðèåíòèðîâî÷íî áåçîïàñíûõ óðîâíåé âîçäåéñòâèÿ (ÎÁÓÂ) âðåäíûõ âåùåñòâ äëÿ âîäû âîäíûõ îáúåêòîâ, èìåþùèõ ðûáîõîçÿéñòâåííîå çíà÷åíèå. Ì.: ÂÍÈÐÎ, 1999. 8. Ïåðìÿêîâà Î.Â. Êà÷åñòâåííûé ñîñòàâ ëèâíåâûõ è òàëûõ ñòîêîâ â óñëîâèÿõ Âîëãîãðàäñêîé àãëîìåðàöèè. // ýêîëîãîýêîíîìè÷åñêèå ïðîáëåìû Íèæíåé Âîëãè. Âîëãîãðàä: èçä-âî ÂîëÃÓ, 2001. Ñ. 51-57. 9. Ïîñîáèå ïî îïðåäåëåíèþ ðàñ÷åòíûõ ãèäðîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Ë.: Ãèäðîìåòåîèçäàò, 1986. — 448 ñ. 10. Ïðàêòèêóì ïî ãèäðîëîãèè, ãèäðîìåòðèè è ðåãóëèðîâàíèþ ñòîêà. (ïîä ðåä. Å.Å.Îâ÷àðîâà). Ì.: Àãðîïðîìèçäàò, 1988. — 224 ñ. 11. Ïðîòàñîâ Â.Ô. Ýêîëîãèÿ, çäîðîâüå è îõðàíà îêðóæàþùåé ñðåäû â Ðîññèè. Ì.: Ôèíàíñû è ñòàòèñòèêà, 2000.

- 46-

ÏÐÈËÎÆÅÍÈß

- 47-

- 48Ïðèëîæåíèå 1. Íîðìà ñòîêà íà òåððèòîðèè ÑÑÑÐ â ë/(ñ . êì2) ïî Á.Ä. Çàéêîâó, 1946.

- 49Ïðèëîæåíèå 2. Âåñåííèé ñòîê ðåê ÑÑÑÐ (1) è çíà÷åíèå êîýôôåöèåíòîâ èçìåí÷èâîñòè Ñυâ (2) [33].

- 50Ïðèëîæåíèå 3. Ìîäóëè ìàêñèìàëüíûõ ðàñõîäîâ âîäû q ñ âåðîÿòíîñòüþ ïðåâûøåíèÿ 1%, ïðèâåäåííû ê ïëîùàäè âîäîñáîðà 200 êì2 [33].

- 51Ïðèëîæåíèå 4. Êàðòà ñîåäíåìíîãîëåòíåãî ãîäîâîãî ñëîÿ èñïàðåíèÿ (ìì).

- 52Ïðèëîæåíèå 5. Êàðòà ñðåäíåìíîãîëåòíåãî èñïàðåíèÿ ñ âîääíîé ïîâåðõíîñòè áàññåéíà ïëîùàäüþ 20ì2 è ñõåìà ðàéîíèðîâàíèÿ ÑÑÑÐ íà çîíû âíóòðèãîäîâîãî õîäà èñïàðåíèÿ.

- 53Ïðèëîæåíèå 6. Êàðòà ðàéîíîâ ñ ïîñòîÿííûìè çíà÷åíèÿìè êîýôôåöèåíòîâ n (1) è λð (2).

- 54Ïðèëîæåíèå 7. Ñóòî÷íûé ñëîé îñàäêîâ ïîâòîðÿåìîñòüþ 1 ðàç â 100 ëåò.

- 55Ïðèëîæåíèå 8. Ðàéîíû ðàñïðîñòðàíåíòÿ òèïîâûõ êðèâûõ ðåäóêöèè îñàäêîâ.

Ñîäåðæàíèå ÂÂÅÄÅÍÈÅ ............................................................................ 3 Òåìà 1. Èçìåðåíèå è ðàñ÷åò ñêîðîñòé òå÷åíèÿ ............. 4 Òåìà 2. Ðàñ÷¸ò ðàñõîäîâ âîäû àíàëèòè÷åñêèì ìåòîäîì ...................................... 9 Òåìà 3. Ðàñ÷¸òû îáåñïå÷åííîñòè è ïîâòîðÿåìîñòè ãèäðîëîãè÷åñêèõ âåëè÷èí .................................. 11 Òåìà 4. Çàâèñèìîñòè ìåæäó óðîâíÿìè è ðàñõîäàìè âîäû â ðåêå ................................. 14 Òåìà 5. Ðàñ÷¸òû èñïàðåíèÿ ñ âîäíîé ïîâåðõíîñòè è ñ ñóøè ............................................................. 17 5.1. ÈÑÏÀÐÅÍÈÅ

Ñ ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÈ ÑÓØÈ

...................... 20

Òåìà 6. Õàðàêòåðèñòèêè âîäîõðàíèëèùà ....................... 21 Òåìà 7. Îïðåäåëåíèå ì¸ðòâîãî îáú¸ìà âîäîõðàíèëèùà ................................................... 25 Òåìà 8. Ðàñ÷¸òû âîäîõðàíèëèùà ñåçîííîãî ðåãóëèðîâàíèÿ òàáëè÷íî-öèôðîâûì áàëàíñîâûì ìåòîäîì ..... 27 Òåìà 9. Îöåíêà òðåáîâàíèé ðàçëè÷íûõ îòðàñëåé ê âîäíûì ðåñóðñàì è ðåãóëèðîâàíèþ ñòîêà .... 31 Òåìà 10. Ýêîëîãè÷åñêèå íîðìàòèâû äëÿ âîäíûõ îáúåêòîâ ......................................... 33 10.1. ÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÎ -

ÏÈÒÜÅÂÎÅ ÂÎÄÎÑÍÀÁÆÅÍÈÅ

10.2. Ð ÛÁÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÎÅ 10.3. ÐÅÊÐÅÀÖÈÎÍÍÎÅ

ÍÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ

ÍÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ

..... 33

................ 39

...................... 42

Çàäàíèÿ äëÿ ñàìîñòîÿòåëüíîé ðàáîòû ñòóäåíòîâ ....... 44 Êîíòðîëüíûå âîïðîñû ïî êóðñó «Ãèäðîëîãèÿ» ............. 45 ÐÅÊÎÌÅÍÄÓÅÌÀß ëèòåðàòóðà ........................................ 46 ÏÐÈËÎÆÅÍÈß .................................................................. 47

- 56-

ÄËß

ÇÀÌÅÒÎÊ

- 57-

Çàëåïóõèí Â.Â.

Ã È Ä Ð Î Ë Î Ã È ß Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ ê ïðàêòè÷åñêèì çàíÿòèÿì äëÿ ñòóäåíòîâ, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè «Ãåîýêîëîãèÿ»

Ãëàâíûé ðåäàêòîð À.Â. Øåñòàêîâà Ðåäàêòîð Òåõíè÷åñêèé ðåäàêòîð À.Â. Ëåïèëêèíà Õóäîæíèê Í.Í. Çàõàðîâà

Ïîäïèñàíî â ïå÷àòü 24.10 2002. Ôîðìàò 60½84/16. Áóìàãà îôñåòíàÿ. Ãàðíèòóðà Òàéìñ. Óñë. ïå÷. ë. . Ó÷.-èçä. ë. . Òèðàæ ýêç. Çàêàç .«Ñ» . Èçäàòåëüñòâî Âîëãîãðàäñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà. 400062, Âîëãîãðàä, óë. 2-ÿ Ïðîäîëüíàÿ, 30. - 58-