Комплексное использование водных ресурсов
Комплексное использование водных ресурсов
40
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (Сибстрин)
Кафедра водоснабжения и водоотведения
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
Методические указания к выполнению курсовой работы и для практических занятий для студентов специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» для всех форм обучения
НОВОСИБИРСК 2007г.
Методические указания разработаны: к.т.н., доц. Е. Л.Войтовым,
к.т.н., доц. Т. А Купницкой,
к.т.н., доц. Н. А. Скитер,
ст. препод. Т. В.Догадиной.
Утверждены методической комиссией инженерно- экологического факультета « » ___________2007г.
Рецензенты:
· Ю. Л. Сколубович - д.т.н., профессор НГАСУ (Сибстрин)
· Е. И. Коновалов - доцент НГАСУ (Сибстрин)
Новосибирский архитектурно-строительный университет (Сибстрин) 2007г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
- 1 ВВЕДЕНИЕ 5
- 2 КУРСОВАЯ РАБОТА «Комплексное использование водных ресурсов» 5
- 2.1 Исходные данные для выполнения курсовой работы 5
- 2.2 Задачи курсовой работы 5
- 2.3 Оформление курсовой работы 6
- 2.4 Выбор мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации 6
- 2.5 Определение расходов водопотребления и водоотведения в населенном пункте 7
- 2.5.1. Определение хозяйственно-питьевых расходов воды в населенном пункте 7
- 2.5.2. Определение количества сточных вод от населенного пункта 8
- 2.6 Определение расходов водопотребления и водоотведения для промышленного предприятия 9
- 2.7 Земледельческие поля орошения 10
- 2.8 Комплексное использование водных ресурсов 11
- 2.9 Водохозяйственный баланс 12
- 2.10 Оценка рациональности использования водных ресурсов 13
- 3 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ 14
- 3.1 Исходные данные для выполнения задания 14
- 3.2 Цель расчета 14
- 4 Определение допустимых концентраций химических загрязнений при сбросе стоков в водоем 15
- 5 РАСЧЕТ ПЛАТЫ ЗА СБРОС ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДОЕМ 18
- 5.1 Случай 1. Предприятие не приняло к сведению рекомендации о необходимости проведения мероприятий по доочистке некоторых загрязнений. 18
- 5.2 Случай 2. Предприятие провело мероприятия по доочистке некоторых загрязнений. 19
- 5.3 Установление платежей за сброс 19
- 6 Расчет ПРЕДОТВРАЩЕННОГО экономического ущерба от сброса сточных вод 20
- 7 Литература 21
- ПРИЛОЖЕНИЕ А. Ситуационный план 22
- ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Исходные данные для определения хоз-питьевых расходов воды в НП 27
- ПРИЛОЖЕНИЕ В. Нормы водопотребления для различной степени благоустройства жилой застройки 27
- ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Исходные данные для определения расходов на ПП 28
- ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Исходные данные по поверхностным источникам водоснабжения для расчета ВХБ 30
- ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Прямоточная схема водопотребления. 31
- ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Исходные данные по водоему и сточным водам ПП 32
- ПРИЛОЖЕНИЕ З. ПДК по загрязняющим веществам, эффект очистки на ЛОС, нормативы платежей за сброс, коэффициент приведения 36
- ПРИЛОЖЕНИЕ И. Расчетная схема для определения концентраций химических загрязнений 37
1 ВВЕДЕНИЕ
Понятие «комплексное использование и охрана водных ресурсов» предусматривает комплекс следующих основных мероприятий:
· всесторонняя оценка природных вод с учетом антропогенной деятельности в современных условиях и на перспективу;
· выявление потребностей в воде всех отраслей народного хозяйства, обоснование норм водопотребления с учетом повторного или последовательного использования воды, определение объема безвозвратных потерь;
· установление мер по охране природных вод от истощения и загрязнения, а также разработку мер и предложений по очистке, обезвреживанию и использованию промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков;
· подсчет экономического эффекта от реализации запроектированных мер.
2 КУРСОВАЯ РАБОТА «Комплексное использование водных ресурсов»
2.1 Исходные данные для выполнения курсовой работы
1. Ситуационный план, М 1:250 000: приложение А.
2. Исходные данные по населенному пункту: приложения Б, В.
3. Исходные данные по промышленному предприятию: приложение Г.
4. Исходные данные по поверхностному источнику водоснабжения: приложение Д.
2.2 Задачи курсовой работы
Цель курсовой работы - закрепление теоретических знаний студента по данной дисциплине и применение их на стадии проектирования.
На основании исходных данных необходимо произвести расчет баланса водопотребления и водоотведения в населенном пункте (НП) и на промышленном предприятии (ПП) для прямоточной, оборотной и комбинированной схем водопотребления и оценить рациональность использования водных ресурсов.
Курсовая работа должна состоять из пояснительной записки с расчетами, схемами, соответствующими обоснованиями и одного листа чертежей формата А2.
2.3 Оформление курсовой работы
В пояснительной записке должны быть обоснованы конструктивные решения на следующих этапах:
1. Выбор и обоснование мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации.
2. Определение расходов воды и количества сточных вод в населенном пункте.
3. Определение расходов воды и количества сточных вод на промышленном предприятии.
4. Определение расходов для полей орошения.
5. Расчет 3 схем водоснабжения: прямоточной, оборотной и оборотной с повторным использованием (комбинированной).
6. Расчет водохозяйственного баланса.
7. Оценка рациональности использования водных ресурсов в НП и ПП.
В графической части выполняется 3 варианта генплана населенного пункта, промышленного предприятия и полей орошения для 3 схем водоснабжения и водоотведения с указанием расчетных расходов.
Пример водопотребления по «прямоточной схеме» - приложение Е.
2.4 Выбор мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации
Выбор мест расположения водозабора и водоочистных сооружений производится в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02-85* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования»[1] с учетом зон санитарной охраны.
Выбор мест расположения площадки канализационных очистных сооружений относительно населенного пункта производится в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования»[2] с учетом санитарно-защитных зон.
2.5 Определение расходов водопотребления и водоотведения в населенном пункте
Для удобства оценки рациональности водных ресурсов, все расходы следует пересчитывать на годовое потребление (м3/год).
2.5.1. Определение хозяйственно-питьевых расходов воды в населенном пункте
Определение расчетных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте производится на основании исходных данных (Приложений А, Б, В) в соответствии со [1]. Нормы на полив и мойку принимаются согласно п.2.3 [1]. Расчет проводится в табличной форме (Таблица 2.1).
Таблица 2.1 Определение годовых расходов воды в населенном пункте
Хоз-питьевые расходы
|
Расчетная площадь населенного пункта (НП), га: Fнп
|
|
|
|
Плотность населения, чел/га: n0
|
|
|
|
Расчетное число жителей в НП, чел:
N=FнпЧn0
|
|
|
|
Принятая норма водопотребления, л/сутЧчел: qж
|
|
|
|
Среднесуточный хоз-питьевой расход, м3/сут: Qср.сут=qжЧN/1000
|
|
|
|
Максимальный годовой расход, м3/год:
Q max=Qср. сутЧКсут. maxЧ365
|
|
|
Поливочные расходы в НП
|
Виды поливаемой территории
|
Твердые
покрытия
|
Зеленые насаждения
|
Газоны,
цветники
|
|
|
Поливаемая площадь, % от Fнп: Р
|
|
|
|
|
|
Поливаемая площадь, га:
Fпол=FнпЧР/100
|
|
|
|
|
|
Норма на мойку, л/м2: qм
|
|
|
|
|
|
Количество моек в год: Км
|
60
|
-
|
-
|
|
|
Норма на поливку, л/м2: qп
|
|
|
|
|
|
Количество поливок в год: Кп
|
60
|
60
|
60
|
|
|
Поливочный расход в НП по видам покрытий, м3/год:
Qпол=?FполЧqм(п)ЧКм(п)Ч10
|
Qнп тп (моек)
|
Qнп зн
|
Qнп г
|
|
|
|
Qнп тп (поливок)
|
|
|
|
|
Общий поливочный расход в НП, м3/год:
?Qнп пол=Qнп тп + Qнп зн + Qнп г
|
|
|
Неучтенные расходы в НП, м3/год:
Qнп неучт =Qнп бп= (Qгод. max + ?Qпол) Ч (0,1ч0,15)
|
|
|
Общий годовой максимальный расход в НП, м3/год:
QНП год. max = Qнп max + ?Qнп пол + Qнп бп
|
|
|
|
Общий максимальный расход хозяйственно-питьевой воды в населенный пункт (QНП.год.max) поступает от водозабора и водопроводных очистных сооружений.
Неучтенные расходы (10-15% от максимального расхода) компенсируют безвозвратные потери воды с утечками в трубопроводах и водоразборной арматуре.
Таким образом, из максимального расхода какая-то часть безвозвратно теряется (Qнп бп), часть поступает на нужды населения (Qнп max), часть - на полив в летнее время улиц, зеленых насаждений, газонов и цветников (?Qнп пол).
2.5.2. Определение количества сточных вод от населенного пункта
Из поступающих в населенный пункт расходов воды (табл. 2.1.) в систему канализации населенного пункта и на очистные канализационные сооружения поступает расход Qнп max уже в виде хозяйственно-бытовых стоков.
Кроме хозяйственно-бытовых стоков, необходимо учитывать дождевые, моечные и талые стоки, поступающие в систему канализации с территории населенного пункта.
Годовой объем поверхностного стока - WнпП.С, м3, дождевых, талых и моечных вод от населенного пункта определяется:
WнпП.С = Wнпд + WнпТ + Wнпм (2.1)
где Wнпд, WнпТ , Wнпм - годовые объемы дождевых, талых и поливомоечных вод соответственно, м3/год.
Wнпд = 10ЧhгдЧ?дЧFнп (2.2)
где hГ д- слой осадков за теплый период года, мм, определяется по климатологическим справочникам. В данной работе, для всех вариантов, коэффициент принимается по Новосибирской области, hГд=370 мм.
?д - коэффициент стока, зависит от рода поверхности, интенсивности и продолжительности дождя, для водонепроницаемых покрытий ?д =0,6ч0,8.
Fнп - площадь водосбора, га.
Wнпт = 10ЧhгтЧ?тЧFнп (2.3)
где hГ д- слой осадков за холодный период года, мм, определяется по климатологическим справочникам. В данной работе, для всех вариантов, принимается коэффициент по Новосибирской области, hГт=466 мм.
?т =0,5ч0,7.
Wнпм = Qтп (моек)Ч?м (2.4)
Qтп (моек) - таблица 2.4.1, ?м =0,5.
Расход сточных хозяйственно-бытовых вод от населенного пункта с учетом поверхностного стока, поступающий на очистные сооружения канализации (КОС) при общесплавной системе канализации составит:
QНП ст = Qнп max + WнпП.С (2.5)
Общая схема водопотребления и водоотведения населенного пункта представлена на рис. 2.1.
40
2.6 Определение расходов водопотребления и водоотведения для промышленного предприятия
Годовой расход воды рассчитывается отдельно по каждой категории водопотребления и водоотведения ПП, м3/год (Ч10n):
(2.6)
W - годовой объем производства, ед./год (Приложение Г);
qi - среднегодовой расход воды или стоков на единицу продукции, м3/ед. продукции (Приложение Г).
· Qпп об - оборотной воды;
· Qпп тех - технической воды;
· Qпп пр - воды питьевого качества для производственных целей;
· Qпп хп - воды для хозяйственно-питьевых целей;
· Qпп пр.ст - производственных стоков, требующих очистки;
· Qпп хб.ст - хозяйственно-бытовых сточных вод;
· Qпп ст - стоков, не требующих очистки;
· Qпп б.п. - безвозвратного потребления.
к - коэффициент изменения среднегодовых расходов воды по сезонам года, принимается равным 1.
Кроме воды, поступающей на ПП от соответствующих систем, необходимо учитывать поверхностный сток с территории промышленного предприятия - дождевые, моечные и талые воды.
Годовой объем поверхностного стока ПП (WппП.С.) рассчитывается по формулам (2.1-2.4) аналогично населенному пункту с учетом площади водосбора, в данном случае - площади ПП (Fпп).
Расход на механизированную мойку покрытий, м3/год, определяется по формуле:
Qпп моек =Fпп мЧqмЧКмЧ10 (2.7)
Нормы на мойку твердых покрытий принимаются согласно п. 2.3 [1]. Площадь покрытий, подвергающейся мокрой уборке на ПП в данной курсовой работе принимается 10% от общей площади предприятия для всех вариантов.
Общая схема водопотребления и водоотведения на ПП для оборотной системы представлена на рис. 2.2.
40
2.7 Земледельческие поля орошения
ЗПО - мелиоративная система по использованию предварительно очищенных сточных вод, для орошения и удобрения сельхозугодий, а также для доочистки стоков в естественных условиях.
При использовании сточных вод для полей орошения следует учитывать продолжительность вегетационного периода выращиваемых на ЗПО культур.
Годовое количество сточных вод, м3/год, необходимых для поля орошения, рассчитывается по формуле:
(2.8)
Fпо - площадь поля орошения, м2;
qуд - удельная нагрузка по сточным водам на площадь поля орошения принимается в зависимости от почвенно-мелиоративных условий. Для лесостепей - 12м3/гаЧсут, для зоны лиственных лесов - 8м3/гаЧсут, для тайги - 6м3/гаЧсут.;
nпол - количество дней поливок за вегетационный период (для всех вариантов в курсовой работе принимается 60 поливок).
2.8 Комплексное использование водных ресурсов
Для комплексной оценки различных систем водоснабжения рассчитываются 3 схемы водопотребления: прямоточная, оборотная и с повторным использованием (комбинированная).
1 схема. Прямоточная. Весь необходимый расход (Qист) для НП, поля орошения, ПП (включая оборотный расход) забирается из источника водозаборными сооружениями и после очистки подается на потребление насосами 2 подъема:
Qист = QНП год. max + ?Qппгод +Qор (2.9)
?Qппгод= Qпп хп+ Qпппр+Qпптех+Qнпоб+Qппбп (2.10)
Количество сточных вод, сбрасываемых в водоем после КОС (Qст):
Qст = Qист - Qнпбп - Qппбп + ?Wнп+ппт. + ?Wнп+ппд. (2.11)
Примечание: для более полного сравнения вариантов в данной схеме принимается допуск, что «оборотная» вода также каждый раз забирается из источника.
2 схема. Оборотная схема водоснабжения с локальными водооборотными циклами на предприятии. Оборотная вода замкнута в производственном цикле (рис. 2.2), а потери воды при обработке оборотной воды (охлаждение или очистка), перед возвратом в систему, учтитываются в расходе на безвозвратное потребление - Qппбп.
?Qппгод= Qпп хп+ Qпппр+Qпптех+Qппбп (2.12)
Для поля орошения используется вода из поверхностного источника, поэтому для расчета Qист и Qст справедливы формулы соответственно 2.9 и 2.11.
3 схема. Оборотная схема водоснабжения с повторным использованием. Для повторного использования подходят стоки, прошедшие очистку на КОС в качестве технической воды на предприятии и земледельческих полях орошения.
Qист = QНП год. max+?Qппгод (2.13)
?Qппгод= Qпп хп+ Qпппр+Qппбп (2.14)
Количество сточных вод - Qст, определяется в зависимости от принятой схемы повторного использования очищенных сточных вод.
2.9 Водохозяйственный баланс
Водохозяйственный баланс (ВХБ) закладывается в основу разработки водохозяйственных систем, позволяет оценивать эффективность отдельных решений проблемы, увязывать и корректировать эти решения для достижения оптимального использования водных ресурсов.
Составляющие водохозяйственного баланса сводятся в таблицу 2.2.
Таблица 2.2. Водохозяйственный баланс для трех схем водопользования.
Составляющие водохозяйственного баланса
м3/год
|
Схема водопользования
|
|
|
1
|
2
|
3
|
|
1. Расходная часть:
· Общий потребляемый расход - Qист;
· Общий расход, поступающий обратно в реку - Qст;
· Часть возвратного расхода, используемого повторно - Qповт.исп;
· Безвозвратные потери воды - Qбп.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Приходная часть (приложение Д):
· Расход воды в реке, поступающий на данную территорию - С;
· Расход воды от притоков с данной территории, ?С,
· Расход воды в реке, в замыкающем створе после НП и ПП - Сф.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Водохозяйственный баланс: В
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1, 2, 3, 4
|
|