Комплексное использование и охрана водных ресурсов малых рек Иртышского водохозяйственного бассейна

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
Водные ресурсы – неотъемлемая часть жизнеобеспечения человека, гео-экосистемы, народнохозяйственного комплекса страны.
Загрязнение водных ресурсов пагубно влияет на гидросферу в мировом масштабе и другие компоненты окружающей среды.
Во все времена водохранилища размещали вблизи населённых пунктов и промышленных объектов, что помогало эффективно решать производственные, сельскохозяйственные и другие задачи с учётом правил гигиены и быта. В результате бездумной эксплуатации вода теряла свои природные свойства, становилась опасной с точки зрения санитарии. В последующем в городах и на крупных объектах появилась возможность прогона грязных сточных вод через очистительные гидротехнические сооружения с использованием передовых инженерно-технических достижений.
С развитием средств производства охрана окружающей среды стала одной из прерогатив, включая защиту водных источников от загрязнения. Комплексный подход в использовании водных ресурсов, многоуровневые очищение водоёмов являются основной обязанностью водоохранных предприятий.
Сегодня непомерно возросло значение пресной питьевой воды в качестве ценного природного сырья. При применении в быту и в промышленности воды загрязняются минеральными и органическими веществами. Поэтому их называют сточными водами.
В Казахстане достаточно водных резервов, однако из-за неустойчивого режима эксплуатации, вода в течение хозяйственного года неравномерно распределяется и запасы её не восполняются. Вместе с тем во время снеготаяния и ливней часто наблюдаются сезонные паводки. Это диктует необходимость строительства разных образцовых гидросоружений для более полной эксплуатации природных ресурсов в экономике, позволит регулировать интенсивное движение водных потоков с учётом хозяйственных нужд. На территории Казахстана сегодня построены и эксплуатируются разные водохранилища и плотины.
Сравнительный анализ объёмов водоёмов показывает острую нехватку воды для потребностей экономики как в отдельных регионах Казахстана, так и по всей республике. Поэтому борьба с дефицитом водных ресурсов является важным фактором в деятельности правительства страны. В то же время использование водных ресурсов в отраслях экономики на местах не на должном уровне.
Строительство на реках и каналах новых гидротехнических сооружений, ремонт и реконструкция старых подобных промышленных агрегатов в республике Казахстан являются одной из насущных задач, стоящих в хозяйственной повестке дня. При возведении водохозяйственного объекта важно определить тип гидротехнического сооружения, оптимальный вариант его размещения, порядок эксплуатации, разработать наиболее эффективное
ТЭО. Необходима также тщательная экспертиза многолетней практики строительства и эксплуатации гидротехнических сооружении в современном Казахстане.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БАССЕЙНА РЕКИ ИРТЫШ
1.1 Природно-хозяйственные условия в регионе
Иртышский речной бассейн включает реку Иртыш и ее притоки. Река Иртыш является одной из крупных рек Казахстана. Ее протяженность, включая Черный Иртыш, составляет 4248 км. Река Иртыш длиннее рек Енисей и Обь, крупнейших Сибирских рек. Водосборная площадь Иртыша больше чем у Волги и охватывает территорию 1 595 680 км². В бассейне реки Иртыш протекает 788 рек, в том числе 13 - с протяжённостью 200 км, с длиной меньше 200 км – 775 рек. Общая их протяжённость – 17,7 тыс. км. Общий объем водных ресурсов бассейна реки Иртыш приведен в таблице 1.
Северо-Восточный Казахстан включает территорию Восточно-Казахстанской и Павлодарской областей, Семипалатинская область была включена в состав Восточно-Казахстанской области в 1997 году. Водные ресурсы 3-х областей базируются на реке Иртыш и ее притоках.
Климат в областях резко континентальный с холодными и малоснежными зимами и жарким и сухим летом. В среднем температуры колеблются между -18°C в январе и 19°C в июле, хотя зафиксирована рекордная температура -45°C в январе.
Северная часть Восточно-Казахстанской области и значительная часть Павлодарской области занимают территорию Западно-Сибирской низменности. Восточный Казахстан является основным стокоформирующим районом Иртышского речного бассейна с модулированием стока 3,8-5,6 л/с с 1 км2 ежегодно. Потери воды на испарение с водной поверхности в Восточном Казахстане незначительны по сравнению с другими регионами бассейна реки Иртыш. На Бухтарминском водохранилище потери на испарение составляют около 3,93 км3 в год.
Наиболее крупными притоками Иртыша являются реки Бухтарма, Ульба и Уба. Их возобновляемые поверхностные водные ресурсы составляют около 50 л/с с 1 км2. Зона формирования стока охватывает обширные горные районы Монгольского и Казахстанского Алтая. Сток Иртыша в основном формируется в Восточном Казахстане и имеет притоки на казахстанской территории.
На территории Иртышского бассейна построено множество водохранилищ. Крупными водохранилищами на бассейна реки Иртыш считаются Бухтарминское, Усть-Каменогорское и Шульбинское ГЭС.
Основные водопотребители и водопользователи: сельское хозяйство, промышленность, комунально-бытовое водоснабжение. Спрос на воду по отраслям экономики показаны на рисунке 1.
Наблюдается существенное уменьшение уровня отраслей промышленности и сельского хозяйства с 2000 млн.м3 почти до 1000 млн.м3. Водопотребление в сравнении с ресурсами показано на рисунке 2.
Таблица 1
Общий объем водных ресурсов речного бассейна (млн. м³)
Водные Ресурсы Объем
(млн. м³) Объем
(млн. м³) % от общего объема
Реки 33,800.0 83%
Воды русел рек 26 040,0
Водохранилища 7 667,0
Пруды 93,0
Озера 7,000.0 17%
Подземные воды 0%
Болота
Родники и колодцы
Всего ресурсов 40,800.0 100%
Рисунок 1 - Спрос на воду по отраслям экономики за 2011-2015 годы (млн. м³)
Рисунок 2 - Водопотребление в сравнении с ресурсами (млн. м³)
1.2 Физико-географические характеристики бассейна реки Кандысу
Горная часть бассейна реки Кандысу представлена створами Тарбагатайского хребта. Абсолютные максимальные отметки их достигают 1000, 1100 м над уровнем моря. Склоны гор различны: скальные обрывистые и сравнительно пологие, где скальные породы прикрыты суглинками различной мощности. Долина река Кандысу и ее притоков в этой местами поросло кустарниками и отдельными деревьями, пологие склоны покрыты травами.
Предгорная и равнинная часть бассейна представляют собой наклонную равнину, соединяющие горы с Алакольской впадиной.
Общая ее протяженность с севера на юг составляет 70 км, причем первые 25 км представляют собой плавно расширяющуюся долину шириной от 2-3 км в северной части до 7-8 км в средней части у поселка 1 мая и вновь сужающуюся к юго-востоку. По центру этой долины протекает р. Голубянка. С востока и запада долина окаймлена сравнительно невысокими горными стругами к возвышенностям. Уклон предгорной зоны меняется от 0,02 в северной части, до 0,05 в южной - с отметок 560 до 410 м.
Почти вся территория предгорной зоны в гидрографическом отношении изрезана различной крупности балками, оврагами и оросительными каналам в земляном русле. В особенности, изрезанность рельефа местности заметна при продвижении в широтном направлении: распространенность оврагов, лощин и каналов наблюдается с севера на юг. Равнинная зона простирается на юг поселка Голубянка. Уклоны местности по сравнению с предгорной зоной резко падают, постепенно уменьшаясь от 0,005-0,003 до устья в северной части равнинной зоны и даже частично в предгорной. В самом начале равнинной зоны возвышенности на левом берегу река Кандысу и Урджар сливаются.
На правом берегу эти возвышенности простираются на юг еще на 25-27 км, возвышаясь над долиной на величину до 80-100 м. и только ниже начинается Алакольская впадина с уклонами местности менее 0,002-0,001.
Гидрографическая сеть в целом в равнинной зоне развита значительно меньше, чем в предгорной.
1.3 Климатические характеристики бассейна реки Кандысу
Северная часть бассейна реки Кандысу отличается умеренно тёплым климатом, а территорию на юге занимает засушливая степь. Данному району характерен резкоконтинентальный климат с суточными и годовыми колебаниями температуры воздуха. Выращиванию агрокультур и развитию растениеводства мешают климатические отклонения в виде холодов ранней весной и ранней осенью, частая засуха, сильные зимние морозы, шальные ветра в течение года.
В этих областях климат резкоконтинентальный: зима холодная и малоснежная, лето – жаркое и засушливое. В январе средняя температура -
(-18℃), в июне – (+ 19℃), однако в январе случаются рекордные морозы – (– 45℃) и более. Сведения по климатическим характеристикам и индивидуальным метеорологическим элементам предоставляют метеостанции Уржара и Аягоз. Всем известны фотографии одного из чудес света — грандиозные конусы египетских пирамид, усыпальниц фараонов и каменное изваяние их стража — Сфинкса. Взгляд его, кажется, устремлен далеко в прошлое, во мглу тысячелетий, в те времена, когда по берегам Нила жили древние египтяне. Древний Египет до сих пор во многом остается загадочной страной. Ее называют «даром Нила», потому что без разливов этой реки жизнь здесь была бы невозможна. В тех местах очень жарко, солнце палит беспощадно, дождей почти не бывает. Но каждый год разливается Нил, оставляя, после того как возвращается в свои берега, слой плодородного ила, на котором вот уже много тысячелетий выращиваются обильные урожаи.
Древние египтяне были великими строителями. До сих пор поражают воображение руины грандиозных храмов богам, которые, как они верили, создали небо, и землю, и воду, управляют знойными, всеиссушающими ветрами пустыни. Растения и плодородие, любовь и ненависть, мрак и свет, болезни и смерть — все имело своих богов и духов.
Богов своих египтяне изображали в виде животных и птиц или людей с головами птиц или животных. Мифы о них возникли еще в те незапамятные времена, когда на месте пирамид была ровная, как стол, пустыня, а на месте Сфинкса — скала желтоватого песчаника. Лишь сложившаяся глубокая вера в богов позже могла подвигнуть многие поколения людей на строительство грандиозных храмов и усыпальниц. Мифы о богах и их деяниях —.
Боги сначала жили среди людей (в это свято верил каждый египтянин) и царствовали в долине Нила.
В самом холодном месяце зимы (январь) норма влажности в этой зоне меняется с 0,6-ти до 2,2 мб. По расчётным добрых и злых — египтяне записывали на свитках папируса, вырезали на камнях храмов, изображали на стенах подземных усыпальниц. Всего 200 лет назад французский ученый Ж. Ф. Шампольон сумел расшифровать древнеегипетские иероглифы и вернуть из забытья мифы, легенды, сказания древней цивилизации.
Многих богов египтяне страшились, потому что они, как и все силы природы, были жестоки к людям. А некоторых, слывших добрыми помощниками и защитниками, очень любилипоказателям нормы испарения на поверхности водоёмов составляют 850 мм/год.
Объём относительной влажности большого воздуха достигает абсолютного значения в декабре-январе, самый низкий показатель – в летние месяцы. На склонах гор, в карликовых горах и средней горно-лесистой местности объёмы относительной влажности редко изменяется. Самый низкий объём относительной влажности встречается в больших открытых пространствах – гористых степях (Шу) и бугристых равнинных просторах – на левом побережье Иртыша. В этих землях нормы среднегодовой относительной влажности падают до 48-55%. В районе озера норма относительной влажности в течение года меняется незначительно, самый высокий относительный объём влажности случается в летние месяцы. Дефицит влажности воздуха достигает максимума в летние месяцы (10-17 мб), а минимум – в зимние месяцы (0,4-0,8 мб). Разбивка их по месяцам зависит от сведений районных метеослужб.
Рисунок 5 – Чертёж водоочистительной установки
1,10 – качающие первичную и обработанную воду насосы; 2,7 – сеточные и комковые фильтры; - прямой замеситель – деаэратор; 4,5 – коагулянтные и флокулянтные баки; 6 – тонкий осадитель с конвекционной камерой; 8 – обеззараживающий аппарат; 9 – резервуар очищенной воды; 11 – кочающий очищенную воду насос; 12 – бак для раствора извести; 13 – бак для кипечения раствора соли; 14 – башня для прогона воды; 15 – доставка воды потребителям; 16 – аппарат для отделения натрия гипохлорида.
Окрашивание воды производится для устранения весовых веществ. При этом необходимо выполнить следующую работу:
- отстоять воду в гидроциклонах;
- окрашивание воды с ранней отложенными весовыми отходами;
- фильтрование воды через сетки и ткани.
Обесцвечивание воды – это обесцвечивание или устранение растворённых веществ и окрашенных коллоидов. Для этой цели коагулируют воду, то есть применяют кислоты (хлор, азот, перманганат калия) и сорбенты (активный углерод).
Обеззараживание воды проводится для уничтожения болезнетворных бактерий и вирусов. Зачастую воду хлорируют, кроме того имеются и другие способы обеззараживания (озонирование, бактерицидное облучение и т.д.)
Методы деминерализации воды. Для опреснения соляных вод применяют дистиляцию, ионообмен и электроанализ.
Процесс дистиляции – высокоминеральную воду очищают конденсированным паром, в результате получают обессоленную воду.
Одностолбовая устранитель-установка состоит из котла, тяги, труб, теплозаменителя для паровой конденсации, контрольно-измерительных приборов, увеличителя и так далее.
Многостолбовые устранители-установки – состоят из нескольких рабочих устранителей-установок. Метод дистиляции пока опходится дорого, а эксплуатация установок - процесс сложный.
2.4 Методы очищения сточных вод
Очищение сточных вод – это очищение сточных вод от вредных веществ, и их обработка и уничтожение. Используя современные методы очищения бытовых сточных вод, можно достичь вторичного использования очищенных вод. Конечно, не для питья, а для эксплуатации в хозяйственных целях. Например, очищенными бытовыми водами можно поливать сады и огороды, дороги и тратуары. Для очистки применяют следующие способы: механический (фильтрация, осаждение); биологический переработка сточных вод; физико-химический (коагуляция, адсорбция, т.д.) и химический, (очищение с добавлением химических препаратов).
Механическое очищение сточных вод осуществляется для выделения нерастворимых соединений. Метод очищения механическим путём предпологает выделение из загрязнённых вод с помощью специальных средств вредных нерастворимых соединений. Для этого используются фильтр, нефть, средство удерживания масел и т.д. Таким методом можно выделить нерастворённые соединение до 60% из загрязнённых вода из промышленных сточных вод - 95%. На объектах механического очищения в первую очередь выделяют самые тяжёлые и самые крупные вещества, затем основную массу .....