Рекомендации и мероприятия по восстановлению водоема

ВВЕДЕНИЕ

Природный водоем представляет собой биологически сбалансированную экологическую систему настроенную на самоочищение и самовосстановление. Это естественное состояние биологического баланса закрытого или слабопроточного водоема: пруда, озера, может быть нарушено как в результате естественного старения водоема, накапливания в водоеме естественной органики донного ила: листвы, веток, экскрементов рыб и водоплавающих птиц, отмерших водных растений, так и в результате интенсивного загрязнения водоема органическими веществами и питательными (биогенными) элементами: мусор, ливневые сточные воды, нанос с полей и дорог, плохо очищенные промышленные сточные воды, канализация, навоз и удобрения доставляют в водоем органику, биогенные элементы и алохтонную микрофлору. Попав в водоем органические вещества частично растворяются в воде, частично опускаются на дно водоема, где из них формируется органическая биомасса ила донных отложений, подвергающаяся непрерывному разложению гнилостными бактериями и грибками. Гниение органических веществ ила донных отложений вызывает удаление из воды растворенного кислорода, и выделяет в воду продукты распада - питательные(биогенные) элементы азота, фосфора.

Явление перенасыщения водоема питательными веществами имеет научное название эвтрофикация. Биогенные элементы попадая в водоем вызывают массовой рост фитопланктона известный как цветение.

Защита от цветения сине-зеленых водорослей заключается в борьбе с эвтрофикацией водоема. Избыток в водоеме органических веществ и питательных элементов приводит сначала к нарушению биологического равновесия и подавлению биологического самоочищения водоема, а затем к изменению типа экосистемы прудов, озер на эвтрофный то есть к заболачиванию. Признаками интенсивного загрязнения являются высокий уровень донного илистого осадка, высокая мутность воды особенно в теплый период, пленка на поверхности водного зеркала, неприятный запах, активное газообразование, периодические заморы рыбы, неконтролируемое размножение фитопланктона: сине-зеленых водорослей, тины, ряски. Вспышки размножения сине-зеленых водорослей ( цветение водоема ) чередуются с заморами рыбы. Вероятность заморов рыбы резко повышается из-за предотвращения обогащения воды растворенным кислородом в ночное время. Отмирание сине-зеленых водорослей так же забирает из воды жизненно необходимый кислород и вырабатывает питательные элементы для нового массового цветения.

Загрязнение водоема в первую очередь отрицательно воздействует на биологическое равновесие и самоочищение водоема. Эвтрофикация и цветение одинаково действует как на озеро так и на водохранилище.

Число полезных микроорганизмов в 1 мл воды резко сокращается, обедняется и изменяется их видовой состав, в то же время в грязной воде активно развиваются потенциально опасные организмы функционирующие при 30-37, таким образом загрязнением подавляются микробное и другие виды самоочищения. Для спасения и восстановления водоема необходима интенсивная очистка воды и донных отложений от гниющей органики и биогенных элементов, восстановление кислородного режима и механизмов микробиологического самоочищения водоема. Борьба с эвтрофикацией, массовым цветением сине-зеленых водорослей, тины, ряски не должна рассматриваться отдельно от очистки водоема от органического и биогенного загрязнения водоема, мер по восстановлению санитарного режима водоема[1].

1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

1.1 Местоположение

Административный центр - посёлок городского типа Москаленки. Поселок расположен в 98 км от Омска.

По административному делению Москаленский район (общей площадью 2,5 тыс.км2) входит в состав юго-западной части Омской области (рис.1).

На севере он граничит с Называевским, на востоке - Любинским и Марьяновским, на юге- Полтавским районами. На западе граничит с Исилькульским районом. Имеет вытянутость в меридиональном направлении. Территория Москаленского района напоминает далекие предгорья. Пологие холмы то возвышаются, то плавно ниспадают. В ложбинах скапливающаяся вода образует озера.

Орография. Район характеризуется слегка волнистой лесостепной равниной с абсолютными отметками 56-132 м. Минимальные отметки отмечаются в котловине озера Эбейты, расположенного южнее района исследования, максимальные - на водораздельных пространствах в северо-северо-западной части района[2].

Район расположен в зоне перехода лесостепи к степи, характеризуется значительным развитием березовых колков. Вечная степь отсутствует.

Территория Камышловского лога представляет собой многоозёрную сухую равнину, которая приурочена к долине реки Камышловка. По устройству поверхности долина представляет собой низменную, слегка волнистую, слаборасчленённую равнину с большим количеством неглубоких западин, занятых озёрами. Долина имеет небольшой уклон к северо-востоку, что соответствует наклону подстилающих пород, представляющих собой в прошлом берег четвертичного пресноводного бассейна.

Рисунок 1 - Административное положение Москаленского района

В северной части района почти в широтном направлении прослеживается древняя Камышловская долина (ширина её достигает 4,5 км, глубина вреза - до 20 м), хорошо выраженная в рельефе, представлена цепью сильно - и слабоминерализованных озер, вытянутых с северо-запада на юго-восток и с запада на восток ( рис.2 ). Озера высокой минерализацией от 10 до 40 г/л, к востоку минерализация снижается. Вся цепь озер связана между собой протоками, заполняющимися в весеннее время. Характерная особенность озер этой группы - заболоченность берегов, местами слабо выделяющиеся береговые уступы, плавно переходящие в окружающую равнину, незначительная площадь зеркала воды и незначительнее развитие камышовой растительности. Озеро Рыбное, оно же Солёное в соседстве с озером Камышлово - являются объектами исследования данной работы.

Рисунок 2 - Географическое положение цепочки озер Камышловского лога

1.2 Почвы и растительность

Северная часть района относится к лесостепной зоне, характеризующейся обыкновенными слабо выщелоченными и карбонатными черноземами, главным образом тяжелого механического состава[3]. По понижениям всюду разбросаны березово-осиновые колки и степень лесистости довольно высокая. Под колками прослеживаются солоди, а на опушках и в западинах - солонцы и солонцеватые почвы (рис.3) [4].

Южная часть района относится к степной зоне, здесь развиты южные черноземы и солонцеватые почвы с глинистым и суглинистым механическим составом; мощность перегнойного слоя 40-50 см. В меньшей степени встречаются карбонатные черноземы с пестрой окраской верхних горизонтов, с глинистым механическим составом. На гривах черноземы имеют легкий механический состав. В западинных формах рельефа, в частности в прибрежных зонах исследуемых озёр, а так же в подтопляемых территориях вблизи полотна Транссибирской железной дороги встречаются солонцеватые почвы, солонцы и солончаки. Колки в этой части территории редеют, постепенно исчезая.

Рисунок 3 - Почвы и растительность вокруг озера Соленое

1.3 Климатическая характеристика исследуемой территории

Климат континентальный: суровая холодная зима, теплое, а в южной части даже жаркое, но непродолжительное лето, короткие весна и осень, короткий безморозный период (110-120 дней), резкие суточные и месячные колебания температур. Большое количество солнечной энергии и максимальное количество осадков приходится на летний период[5].

Абсолютная годовая амплитуда температур воздуха довольно значительна (80-90°). Среднегодовое количество осадков колеблется от 250-300 мм в южной части района до 300-350 мм в северной. Около половины годового количества осадков выпадает в летние месяцы.

Таблица 1 - Средняя месячная и годовая температура воздуха станция Исиль-Куль (t, 0С)

1.3.1 Снежный покров

Высота снежного покрова не превышает 300 мм. Держится покров 165-170 дней. Устанавливается он к началу ноября, снеготаяние начинается в апреле. Основное нарастание высоты снежного покрова приходится на первую половину зимы, но небольшая высота снежного покрова и неравномерное распределение его по поверхности приводит к глубокому и неравномерному промерзанию почвы (максимальная глубина промерзания 190 см). Неравномерно распределение снегозапасов в переделах водосборов, наибольшие скопления снегов приурочены к местам, защищённым от ветра, на возвышенностях и местах, лишённых растительности покров как правило отсутствует вследствие ветровой деятельности. Преобладающими ветрами являются западные и юго-западные, и только в летний период чаще других повторяются ветры северного и северо-западного направлений. Средние годовые скорости ветра не превышают 5 м/с.

Зима продолжительная. Первый зимний месяц ноябрь, в котором начинается период устойчивых морозов. Средняя температура января (самого холодного месяца года) - 19,-20°С, минимальная температура в отдельные дни этого месяца может достигать -48°С. Оттепели в зимнее время явление редкое, кратковременное. В феврале выгадает минимальное в году количество осадков: 7-10 мм - в северной части района и 3-7 мм - в южной. В течение всего зимнего периода преобладают ветры юго-западного направления, средние скорости их не превышают 6 м/с. А нередко максимальные значения скорости ветра превышают 15 м/с, достигая ураганной силы. Наибольшее количество метелей наблюдается с февраля по март.

Весна бывает преимущественно сухой, короткая (20-30 дней) особенно в южной части района, ветреной, нередко с пыльными бурями и суховеями. Заметно быстрое нарастание температуры в течение весны - до +0,5°С в день, что способствует развитию весенних процессов, но в конце апреля и в мае возможны похолодания а в отдельные годы даже снегопады (18-19 мая) Среднемесячные температуры апреля колеблются от -0,5° до +1°. Максимальные температуры могут наблюдаться до +30° минимальные до -22,-29°, Количество осадков в этом месяце колеблется от 12 до 22 мм. Особенно малое количество выпадающих осадков отмечается в южной части района (в отдельные годы осадки не выпадают совсем).

Лето жаркое, непродолжительное, сухое (не смотря на большое количество осадков), с большим количеством дней солнечного сияния. Последние весенние заморозки обычно прекращаются в конце мая. Средняя температура июля (самого теплого месяца года) 17-19°С; максимальная температура может достигать до 30-41°С В летний период выпадает большая часть осадков. Среднемесячное количество их достигает 70 мм. Дожди летом редкие, но сильные, нередко сопровождаются грозами. Наиболее часто выпадают дожди во второй половине лета. Преобладающее направление ветров - северное и северо-западное.

Осень ранняя, пасмурная, нередко дождливая. Среднемесячные температуры сентября (первого осеннего месяца) составляют 9-11°С В первой декаде сентября температура падает до +5°С, а при заморозках температура в сентябре может понижаться до -7,-11°С. Количество выпадающих осадков в осенний период составляет в лесостепной части 80-90 мм и 50-60 мм - в степной. Преобладающие ветры юго-западного и западного направлений, со средне годовой скоростью до 5,6 м/с. Во второй декаде октября происходит переход средней суточной температуры воздуха через 0°С и появляется снежный покров.

Таблица 2 - Среднее количество осадков с поправками (станция Москаленки)

1.3.2 Ветер

Преобладающими ветрами являются юго-западные и западные. Среднемесячные скорости ветра весной колеблются от 3 м/с - в северной части до 5 м/с - в южной части района. Наибольшая повторяемость дней с сильными ветрами наблюдается в мае. Для начала мая характерны возвраты холодов, В засушливые годы, как правило, весна бывает ранней. Обычно таким веснам предшествуют малоснежные зимы.

Таблица 3 - Средняя месячная и годовая скорость ветра (станция Исиль-Куль)

1.3.3 Влажность воздуха

Абсолютная влажность воздуха в пределах долины Камышловки в среднем значении составляет 6,5 мб, изменясь в диапазоне от 1,4 мб в январе до 14,7 мб в июле.

Относительная влажность в течение года более стабильна, составляя в максимуме 80% (холодный период) и в минимуме 54% (летние месяцы).В очень влажные годы осадки на севере долины достигают 600-650 мм., а на юге 450-550 мм., в засушливые же годы могут уменьшаться до 200 - 150 мм., соответственно.

2. ГИДРОГРАФИЯ И ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ

Поверхность водосбора в районе русла реки Камышловки ровная, пересечённая с общим уклоном в восточном направлении. Озёра Рыбное и Камышлово представляют собой часть цепочки озёр различных размеров и глубин, и различной степени минерализации. Оба озера, как и большинство озёр лога, бессточные, хотя отдельные озёра лога в очень многоводные годы переполняются талыми водами и становятся проточными. Озёра имеют низкие и пологие берега и при высоких подъёмах уровня воды затопляют большие площади вокруг себя. Водосборные площади озёр распаханы более чем на 60%.

Водоразделы слабо выражены, что делает затруднительным их чёткое определение по топографическим картам. Озёро Рыбное обладает основным внешним признаком отличия пресных озёр от солёных - сильно заросшая полупогружённой водной растительностью - тростником - прибрежная зона акватории со стороны южного и юго-западного берега озера.

Особенностью водного баланса данных озёр является отсутствие стока, поэтому приходная часть водного баланса определяется главным образом стоком талых снеговых вод с поверхности водосборов и атмосферными осадками непосредственно на поверхность акватории озёр. Осадки в виде дождя составляющие до 80% годовой суммы осадков в следствие жаркого лета и большой сухости грунтов, в основном просачиваются в почву и испаряются, не образуя практически никакого поверхностного стока с водосбора озёр. Ввиду глубины вреза чаш озёр они имеют грунтового питания. Основной расходной статьёй водного баланса озёр является прямое испарение с водной поверхности. В течение холодного периода испарение со снежной поверхности сравнительно невелико. В тёплый же период величина испарения может составить 550 - 630 мм. Пополнение озёр талыми водами начинается в первой половине апреля и продолжается в течение всего периода таяния снега - 10-12 дней, вплоть до первой декады мая. В этот период высота подъёма уровней воды в озерах составляет 0,3-0,4 м.В период с конца мая до октября происходит постепенное понижение уровня воды в озёрах, замедляемое осадками, наименьший уровень воды в озёрах обычно приходится на конец октября. Озеро Рыбное в этот период теряет в площади зеркала, вследствие пересыхания его небольшой части, расположенной в западной оконечности озера и отрезанной от него дамбой, которая служит единственным транспортным путём напрямую мимо озера, ввиду солонцеватости почв прибрежная часть озера непроходима для автомобильного транспорта.

3. ГЕОЛОГИЯ И ГИДРОГЕОЛОГИЯ

3.1 Геологическая структура района Камышловского лога

Территория района находится в пределах Иртышского артезианского бассейна, охватывающего обширную территорию на юге Западно-Сибирской равнины. Геологический разрез представлен следующими осадками (до глубин, изученных эксплуатационными скважинами)

Мезозойская группа

Меловая система:

Покурская овита К1-2pk

Кузнецовская свита К2kz

Илатовскзя свита К2ip

Слагородская свита К2sl

Ганькинская свита К2gn

Кайнозойская группа

Палеогеновая система:

Люлинворская cвита P2ll

Тавдинская свита P2-3td

Черталинская свита P3crt

Журавская свита P3gr

Неогеновая система:

Абросимовская свита N1ab

Тавопжанская cвита N1tv

Павлодарская свита N2pv

Кочковская свита N2kc

Четвертичная система:

Карасукская свита QII-IIIkrs

Аллювиальные отложения Камышловской долины 2QIII

Покровные отложения QIII

Современный отдел QIV

Практическое значение, как источник водоснабжения, имеют воды четвертичных, неогеновых, палеогеновых и меловых отложений. Водоносные горизонты, залегающие ниже покурской свиты и не имеющие практического применения на данной территории, не описываются.

.2 Подземные водоносные горизонты

Водоносность четвертичных отложений.

Четвертичные отложения имеют повсеместное распространение, перекрывая в виде покрова осадки Кочковской и Павлодарской свит на водоразделах, а также выполняя древнюю Камышловскую долину и котловину оз. Эбейты.

Подземные воды современных аллювиальных отложений логов характеризуются однообразием химического состава. Водовмещающими породами являются маломощные тонко-мелкозернистые пески, супеси, в нижней части суглинки с прослойками песков. Мощность обводненной толщи колеблется от 0,5 до 2,5 м. При размывании логами котловин озер происходит смешение вод пойменных отложений озер и вод пойменных отложений логов На таких территориях минерализация вод всегда более 5-7 г/л. Воды хлоридно-сульфатно-магниево-натриевые.

Питание вод аллювиальных отложений логов происходит за счет талых и дождевых вод, а также за счет дренированных вод пойменных террас, которые вытекают из нижней части уступов в бортах логов на поверхность поймы, образуя на ней заболоченные участки.

Грунтовые воды аллювиальных отложений логов используются местным населением для целей индивидуального водоснабжения путем строительства мелких запруд, в верховьях логов и в приустьевых частях логов эти воды вследствие интенсивного засоления не имеют практического значения.

Подземные воды низкой пойменной террасы оз. Эбейты. Отложения низкой пойменной террасы оз. Эбейты практически трудно отделимы от нижележащих осадков высокой пойменной террасы, водосодержащими породами являются пески, супеси в общей тоще суглинков и глин, пески серые, тонко- и мелкозернистые, преимущественно кварцевые. Супеси желтовато-серые, тяжелые, мощность обводненной толщи колеблется от 1,5 до 3-4 м. Отложения низкой пойменной террасы содержат грунтовые воды со свободной поверхностью. Уровень грунтовых вод колеблется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров (3-4 м) от дневной поверхности. В сторону озера Эбейты наблюдается постепенное снижение абсолютных отметок зеркала грунтовых вод от 59,5 до 57-56,3 м

Дебиты скважин ручного бурения до 0,003 л/с при понижении уровня 0,7 м. Коэффициенты фильтрации, рассчитанные по результатам кратковременных откачек, составляют 0,024-0,13 м/сутки.

Воды сильно солоноватые и соленые, с минерализацией 5,6-24,1 г/л, преобладающие значения 5-7 г/л. Увеличение минерализации происходит по мере приближения к оз. Эбейты, а также с глубиной, что свидетельствует о тесной связи озерных вод с грунтовыми водами отложений низкой поименной террасы. Солевой состав вод - хлоридно-сульфатно-натриевый и хлоридно-натриевый. Четность воды 13,0-96,03 мг.экв., рН 7,7-7,8. Температура воды в мае-июне 3,4-5,6°С, в июне-августе 7-10°С

Питание вод низкой пойменной террасы оз.3бейты происходит в основном за счет атмосферных осадков, талых вод и подтока соленых вод из осадков высокой поименной террасы. Грунтовые воды вследствие высокой минерализации не используются.

Воды верхнечетвертичных и современных озерно-болотных отложений западин. Озерно-болотные отложения, выполняющие западинные формы рельефа, содержат линзы пресных и солоноватых вод, водовмещающим породами являются желтовато-серые суглинки, глубина залегания уровня воды колеблется от 1,5 до 2,5 м от поверхности. В летний период наблюдается постепенное снижение уровней до 24 м. В период снеготаяния западинные формы полностью или частично заполняются водой.

Верхнечетвертичные покровные субаэральные отложения. Широко развиты, перекрывают отложения Павлодарской и Кочковской свит. На большей части территории покровные отложения водопроницаемы но практически безводны. Участками, где мощность покровных отложений достигает 6-8 м и сложены они легкими разностями серых, буровато- и сизовато-серых суглинков и супесей, к ним приурочены воды типа "верховодки", имеющие некоторое практическое применение в условиях общей неблагоприятной водообеспеченности района. Глубина залегания кровли водовмещающих слоев изменяется от 0,5 до 4,6 м. Мощность водовмещающих слоев незначительная - от 0,8 до 2,2 м.

Воды верховодки безнапорные. Статический уровень 0,5-4,6 м. Водообильность очень низкая: дебиты колодцев не превышают 0,05 л/с при понижении уровня 1 м. Воды верховодки пресные и солоноватые, минерализация изменяется от 0,3 до 2,8 г/л, реже достигает 5 г/л. Солевой состав вод разнообразный: гидрокарбонатно-натриевый, гидрокарбонатно-хлоридно-натриево-магниевый и натриево-кальциевый, рН 7,1-7,8, общая жесткость от 4,46 до 47,17 мг.экв.

Основным источником питания вод верховодки являются атмосферные осадки, сезонное распределение которых играет большую роль в режиме этих вод. Воды верховодки, имея незначительное распространение, играют существенную роль в мелком индивидуальном водоснабжении»

Водоносный горизонт верхнечетвертичных аллювиальных отложений второй надпойменной террасы Камышловской долины. Водовмещающими породами являются прослои песков и супесей в толще серых суглинков и плотных глин. Глубина залегания водовмещающих пород колеблется от 0,5 до 10 м, общая мощность их не превышает 4-5 м.

Воды горизонта безнапорные. Глубина залегания уровней изменяется от 0,5 до 15,0 м. Абсолютные отметки уровней уменьшаются по направлению к тальвегу долины от 113,1 до 91,8 м.

В центральных частях долины уровень грунтовых вод находится очень близко от поверхности земли, что приводит к интенсивному заболачиванию поверхности долины.Водообильность горизонта незначительная, Дебиты скважин и колодцев изменяются от 0,009 до 0,12 л/с при понижении уровня 0,5-0,8 м. Низкая водообильность осадков объясняется наличием иловатых разностей в разрезе и тонким гранулометрическим составом водовмещающих пород. Воды преимущественно соленые, минерализация 49,8-59,6 г/л; пресные воды с минерализацией 0,4-0,6 г/л приурочены к бортовым склонам долины. Солевой состав вод разнообразный, преобладают хлоридно-натриевые и хлоридно-супьфатно-натриево-магниевые, рН 7,1-7,9, общая жесткость 7,76-120,12 мг·экв.

Питание водоносного горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков, талых вод, а также подтока вод из отложений павлодарской и тавопжанской свит.

Воды аллювиальных отложений Камышловской долины вследствие высокой минерализации и незначительных водопритоков для водоснабжения не используются. Водоносный горизонт средне-верхнечетвертичных озерно аллювиапьных отложений карасукской свиты QII-III krs . Отложения свиты выполняют глубокую озерную депрессию - оз. Эбейты. В центральной части котловины они перекрываются осадками высокой и низкой пойменных террас оз. Эбейты, а на склонах котловины - делювиальными покровными отложениями» Подстилаются осадки карасукской свиты комплексом осадков неогена и палеогена (абросимовская, журавская и черталинская свиты). По всей площади распространения водоносный горизонт имеет тесную гидравлическую связь с нижележащими водоносными горизонтами»

Водовмещающие породы представлены прослоями песков, суглинков и алевритов. Породы серого, желтовато-серого, сизоватого цвета. Пески разнозернистые, кварцевые, участками глинистые, слюдистые. Суглинки средние, слабослюдистые. Алевриты песчаные, прослоями глинистые. Глубина залегания кровли водовмещающих пород изменяется от 1,2 до 24,3 м. Общая мощность водовмещающих пород колеблется от 4,9 до 8,7 м.

Воды горизонта напорные, величина напора 9,4-22,8 м. Глубина залегания уровней изменяется от 2,0 до 13,7 м. Абсолютные отметки уменьшаются по направлению к оз. Эбейты о 77,2 до 64,3 м.

Дебиты скважин составляют 0,34-0,42 п/о при понижениях уровней 10-12,2 м, удельные дебиты 0,03-0,034 л/с,м. Коэффициент фильтрации 0,49-0,9 м/сутки, водопроводимость 42,8-53,6 м2/сутки. Минерализация вод 0,5-2,7 г/п. Преобладают пресные воды с минерализацией до 0,7 г/п, приуроченные к верхней части разреза свиты, в нижней части разреза воды более минерализованные, что объясняется подтоком солоноватых и соленых вод из нижележащих отложений некрасовской серии».

По солевому составу преобладают воды гидрокарбонатно-кальциево- магниевые и гидрокарбонатно-хлоридно-кальциево-магниевые, реже хлоридно-сульфатно-натриевые.

Питание горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков и талых вод, а также частично за счет подтока вод из отложений тавопжанской свиты и некрасовской серии. Разгрузка происходит в оз, Эбейты.

Подземные воды карасукской свиты широко используются в прилегающих к оз. Эбейты селах и аулах для сельскохозяйственного и питьевого водоснабжения.

Водоносность неогеновых отложений

На территории района подземные воды неогеновых отложений имеют широкое распространение.

По условиям залегания и стратиграфической принадлежности среди них выделяются: водоносный горизонт верхнеплиоценовых отложений кочковской свиты, воды спорадического распространения нижне-среднеплиоценовых отложений павлодарской овиты, водоносный горизонт среднемиоценовых отложений таволжанской свиты и повсеместно - нижнемиоценовый водоносный горизонт аброси-мовской свиты.

Водоносный горизонт верхнеплиоценовых отложений кочковской свиты. Отложения кочковской свиты распространены в северной части территории района и представлены: в верхней части - суглинками и глинами, в нижней - переслаиванием суглинков, супесей и песков. Города бурого, желто-бурого, сизоватого цвета. Водоносный горизонт приурочен к нижней части отложений и вскрыт многочисленными колодцами» В кровле отложения свиты перекрыты верхнечетвертичными покровными отложениями, подстилаются они повсеместно глинистыми породами павлодарской свиты.

Воды горизонта безнапорные. Уровень воды отмечается на глубинах 1-4 м. Абсолютные отметки уровней 118,7-133,4 м, снижение абсолютных отметок уровней происходит по направлению к Камышловской долине, максимальные отметки - на повышенных участках водораздельной равнины в северной части района,

Водообильность горизонта невысокая, Дебиты шахтных колодцев составляют от 0,002 до 0,01 л/с при понижении уровня 1,0-0,4 м, удельные дебиты до 0,02 п/с,м.

Воды слабосолоноватые, с минерализацией 2,0-3,8 г/л, встречаются воды с минерализацией до 9,5 г/п. Солевой состав характеризуется преобладанием гидрокарбонатно-натриевых и гидрокарбонатно-кальциево- натриевых вод, реже воды сульфатно-хлоридно-кальциево-натриевые. Жесткость воды изменяется от 3,69 до 45,78 мг·экв, рН 7,2-7,8.

Питание водоносного горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и талых вод через маломощную (до 1,5 -3,0 м) толщу водопроницаемых покровных отложений. Движение подземного потока направлено в сторону Камышловской долины.

Воды горизонта широко используются местным населением для индивидуального водоснабжения

Воды спорадического распространения нижне-среднеплиоценовых отложений павлодарской свиты (N2pv).

Воды отложений павлодарской свиты имеют почти повсеместное распространение, отсутствуют лишь в котловине оз. Эбейты и Камышловской долине» Толща павлодарокой свиты перекрывается на большей части территории субаэральными покровными отложениями, в северной части - осадками кочковской свиты, подстилается - глинистыми осадками таволжанской свиты. Глубина залегания кровли свиты, как правило, незначительная (1,5-2 м), зависит от мощности перекрывающих ее покровных отложений. В северной части района, где павлодарская свита перекрыта осадками кочковской овиты, глубина залегания ее может достигать 3-10 м.

Озерно-болотные отложения павлодарской свиты представлены глинами серыми, темно- и желто-серыми, маломощными прослоями -зеленовато-серыми, жирными, реже песчаники, с подчиненными прослойками желто-серых слюдистых лесков; характерно присутствие в большом количестве плотных и рыхлых известково-мергелистых конкреций размером от 0,5 до 10-15 см в поперечнике и бурых гидроокислов железа, встречающихся в виде пятен и прожилков различной формы и величины.

Подземные воды приурочены к линзовидным прослоям песков в толще глин. Обводненными являются также скопления известково-мергелистых включений в глинах. Мощность водоносных прослоев и линз колеблется от нескольких десятков сантиметров до 3-3,5 м, вскрываются они на глубинах 3,7-15,0 м. Суммарная мощность водовмешающих прослоев составляет 5-15% от общей мощности свиты» На отдельных участках вся толща свиты сложена жирными глинами.

Воды слабо напорные. Уровни устанавливаются на 2-12 м ниже поверхности земли. Абсолютные отметки уровней колеблются в широких пределах, уменьшаясь по направлению к Камышловской долине и котловине оз. Эбейты,

Водообильность отложений незначительная. Дебиты колодцев обычно не превышают десятые доли литра в секунду. Дебиты скважин 0,07-0,16 п/о при понижении уровня 15-20,4 и, удельные дебиты 0,005-0,008 л/с,м

Воды слабо- и сильно солоноватые, минерализация колеблется от 0,5 до 7,2 г/л; преобладающие значения для северной половины района - от 1,2 -1,5 г/л до 3 г/л, в южной половине района воды более минерализованые (3,2-4,7 г/л), встречаются колодцы с минерализацией до 7,0 г/л. Солевой состав вод разнообразный. В северной половине района большим распространением пользуются воды гидрокарбонатно-хлоридно-натриевые, гидрокарбонатно-хлоридно-кальциевые и кальциево-магниевые. В южной половине - воды преимущественно сульфатно-хлоридно-натриево-магниевые, сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатно-натриево-магниевые. На площадях с повышенной минерализацией преобладают воды хлоридно-сульфатио-натриево-магниевого состава. Источниками питания вод павлодарской свиты являются атмосферные осадки и талые воды. Воды отложений павлодарской свиты используются для индивидуального водоснабжения лишь в северной части территории района, где водоносные прослои и линзы характеризуются сравнительно небольшой минерализацией и залегают неглубокого от поверхности. Для крупного водоснабжения эти воды непригодны в связи с их незначительными дебитами и пестрой минерализацией.

Водоносный горизонт средне-миоценовых отложений тавопжанской свиты (N1tv) Отложения тавопжанской свиты на территории района распространены почти повсеместно. Отсутствуют лишь в котловине оз. Эбейты. Они согласно и без перерыва залегают на отложениях абросимовской свиты неогена и перекрываются отложениями павлодарской свиты. Глубина залегания свиты 10-22 м. Представлена она глинами зеленовато-серыми, серыми, светло-серыми, песчаными и алевритовыми, с линзами и прослоями алевритов и песков. Породы, как правило, содержат большое количество известково-мергепистых конкреций. Водосодержащими породами являются выдержанные по площади прослои и линзы алевритов и тонкозернистых песков. Горизонт является первым постоянным водоносным горизонтом, водоносные прослои вскрываются на глубинах 9,8-27,4 м. Наименьшая глубина залегания наблюдается в Камышловской долине и вблизи котловины оз. Эбейты. Мощность водовмещающих пород колеблется от 1,8 до 7,4 м. Суммарная мощность обводненных пород свиты составляет от 15 до 35-40 м. В кровле водоносный горизонт на большей части территории перекрыт плотными глинами павлодарской свиты, в Камышловской долине - аллювиальными верхне четвертичными осадками. В подошве горизонта залегают глинисто-песчано-алевритовые породы абросимовской свиты. В подошве горизонта иногда наблюдается переход песчано-алевритовых разностей тавопжанской свиты в алевритовые и песчаные фации некрасовской серии. На таких участках водоносный горизонт тавопжанской свиты имеет гидравлическую связь с водоносным комплексом абросимовской свиты.

Подземные воды тавопжанской свиты напорные, пьезометрические уровни их устанавливаются на глубинах от 1,75 до 14,25 м при глубине залегания кровли водовмещающих пород 9,8-19,7 м. Абсолютные отметки уровней 83-124 м. Снижение уровней происходит по направлению к Камышловской долине. Максимальные величины абсолютных отметок зафиксированы в северной части территории района. Коэффициенты фильтрации, рассчитанные по результатам откачек, изменяются от 0,02 до 1,73 м/сутки, преобладающие значения 0,1-0,3 м/сутки. Водопроводимость водовмещающих пород низкая, от 0,2 до 12,2 м2/сутки, обычно не превышает 7-8 м2/сутки.

Водообильность отложений тавопжанской свиты невысокая. Дебиты скважин изменяются от 0,007 до 0,4 л/с при понижении уровня 15,1-19,0 м, удельные дебиты 0,004-0,087 л/с·м»

Минерализация вод колеблется от 0,3 до 3,4 г/л, преобладает до 1,3 г/л. Иногда встречаются воды с минерализацией от 6,1 до 9,0 г/л. Солевой состав воды преимущественно гидрокарбонатно-катриево-магниевый и гидрокарбонатно-сульфатно-хлоридно-натриево-магниевый. Для вод о минерализацией от 1 до 2,5 г/л характерен сульфатно-гидрокарбонатно-натриево-магниевый и хлоридно-гидрокарбонатно-натриево-магниевый состав. Воды более минерализованые имеют хлоридно-сульфатно-натриевый и сульфатно-хлоридно-натриевый состав.

Воды широко используются для хозяйственного и питьевого водоснабжения. Значительным препятствием для эксплуатации горизонта в цепях крупного водоснабжения является невысокая водообильность отложений, однако дебита скважин, по-видимому, могут быть значительно увеличены за счет рациональной конструкции скважин.

4. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ

4.1 Уменьшение поверхностного стока

Поверхностный сток с водосбора, не смотря на то, что в летний период он незначителен, так как почвы успевают впитать в себя практически всю влагу, а оставшаяся испаряется, в период весеннего таяния снегов влияет огромную роль в формировании основного объёма запасов воды в озере. Понижения земной поверхности, в которых находятся озёра Рыбное и Камышлово имеет плавный уклон в чашам озёр с редкими повышениями в виде подъёмов поверхности на 0,5 - 2,0 м. Площадь водосбора в естественном состоянии озёр была достаточно большой по сравнению с существующей сегодня. Уменьшение площади водосбора связано с развитием инфраструктуры Омской области. Постройка Транссибирской железной дороги привела к уменьшению естественной площади водосбора с южной стороны этой части Камышловского лога - он даёт довольно ощутимый изгиб именно в районе р.п. Москаленки, пересекая железнодорожное полотно в двух местах - в 10 километрах восточнее и в почти 9-ти километрах западнее р.п. Москаленки, что привело к существованию замкнутой системы поверхностного стока, ограниченной с северной, восточной и западной сторон естественными возвышениями земной поверхности, являющимися "берегами" р. Камышловки, а с южной стороны - насыпью железнодорожного полотна, высотой в 5 метров, сложенной из мелких по гранулометрическому составу грунтов и шлако - щебёночной смеси, которая после уплотнения представила собой мощный водоупор на пути поверхностного стока. Одновременно вторым действующим фактором на уменьшение водосборной площади стала автострада - Омск-Новосибирск, (основание полотна которой выполнено из глинистых пород - что, при высоте в 1,5 метра, дало эффект искусственной практически водонепроницаемой дамбы) отрезавшая с северной стороны водосборной площади почти 60% площади естественного стока. Ещё одним фактором в уменьшении и нарушении естественного стока в озёра и уменьшении водосборной площади стало развитие инфраструктуры посёлка Москаленки - строительство сети окружных дорог вокруг посёлка привело к разбиванию окружающих их земель на ограниченные "квадраты" лишённые стока и задерживающие талые воды и осадки. Часть дорог оборудована сооружениями для пропуска стока, но подавляющее большинство представляют собой непреодолимую преграду на его пути. В результате озера оказались лишёнными огромной части поверхностного притока воды, в добавок ещё и разделены между собой, что исключает возможность перераспределения стока между ними, обновления или разбавления воды.

4.2 Загрязнение сточными водами

Развитие промышленности и рост населения с. Ольгино, а в последующее время р.п. Москаленки привело к необходимости отведения сточных вод из посёлка, приёмником которых стало озеро Рыбное. Существовавшие первоначально очистные сооружения, которые представляли собой два пруда накопителя, совмещённых с испарителями, справлялись со своим назначением, но со временем их забросили и в последние три года они находятся в состоянии, оставляющем желать лучшего. В настоящее время производится сброс сточных вод коммунального хозяйства и канализации открытым способом напрямую в озеро Рыбное, практически без предварительной очистки (выполняется только очистка от твёрдых стоков). В сочетании с уменьшением поверхностного стока, понижением уровня воды в нём это привело к повышению минерализации воды в озере Рыбное, загрязнению её химическими продуктами деятельности человека и вымирании фауны озера. В настоящий момент озеро Рыбное находится в состоянии близком к быстрой деградации, из перелётных птиц на озере в настоящее время останавливаются только утки (а в недалёком прошлом гнездились лебеди), рыба отсутствует полностью, при северо - западных направлениях ветра в летний период в посёлке отчётливо ощущается запах сточных вод, доносимый с акватории озера. Озеро Камышлово, в виду своей удалённости, не стало объектом внимания как приёмник сточных вод, однако так же пострадало от уменьшения площади водосбора, что привело к понижению уровней воды в нём, и, как следствие, к большему засолению.

5. ВОДНЫЙ БАЛАНС ОЗЕРА РЫБНОЕ

Водный баланс озер, не связанных с грунтовыми водами.

Для данного типа озер их водный баланс в течение года, учитывая, что летние осадки практически не образуют стока и пренебрегая конденсацией, достаточно прост. Приходную часть составляют приток талых вод с водосборной площади, осадки, выпадающие на водную поверхность за теплый период года и запас воды в снеге. Расходную часть водного баланса озер составляют: испарение с водной поверхности испарение с замерзшей поверхности водоема и изменение уровня воды в озере. Испарение с водной поверхности следует считать наиболее изученной составляющей водного баланса водоемов.

При достаточно густой сети метеорологических станций на территории Северного Казахстана выявление нормы осадков за теплый период не составляет затруднений. Однако этого не требуется, поскольку в ближайшем будущем нельзя составить карту запасов воды в снеге, сносимого в озерные котловины и задерживающегося за замерзшей поверхности озер. Данное обстоятельство вынуждает при составлении водного баланса искусственных и естественных водоемов вместо осадков теплого периода и запасов воды в снеге вводить годовые суммы осадков. Такая замена приводит к тому, что приходная часть водного баланса в действительности будет несколько больше расчетной, что, в общем, положительно скажется на эксплуатации водоема.

Однако соблюдается это правило только при одном условии: тростник и другая надводная растительность зимой сохраняется. В этом случае снег, сносимый с водосборов, задерживается тростником и мощность покрова достигает весьма существенных величин. Отсюда следует, заготовляя в водоемах, являющихся источниками сельскохозяйственного водоснабжения, тростник для отопительных и строительных целей, водоем не следует полностью оголять, часть тростника необходимо оставлять, что улучшает водный баланс водоемов.

Водный баланс озер, не имеющих гидравлической связи с грунтовыми водами, вскрывает основные причины, определяющие наполнение и высыхание естественных и искусственных водоемов данного типа.

Из уравнения водного баланса следует, что наполнение озер в первую очередь определяется величиной стока талых снеговых вод. Наполнение озер, их многоводье отмечается в годы, когда величина весеннего стока заметно превышает норму. При этом иногда высокий весенний сток одновременно наблюдается на всей или почти всей территории Северного Казахстана, и тысячи его озер быстро наполняются водой.

Тесная зависимость водного режима озер от величины весеннего стока подсказывает пути управления этим режимом; в первую очередь необходимо увеличить приток талых вод в естественные и искусственные водоемы, что достигается мелиорацией логов, балок, лощин, ложбин и других понижений рельефа, по которым происходит сток талых снеговых вод. Дело в том, что одной из особенностей микрорельефа Северного Казахстана является наличие многочисленных западин и дочерних котловин. На заполнение этих многочисленных полубессточных понижений расходуется много талых вод, ежегодно недополучаемых конечным водоприемником - озером или рекой. Кроме того, наличие множества полубессточных понижений приводит к тому, что в разные по водности годы активная водосборная площадь озер и рек не остается постоянной. В маловодные годы активная водосборная площадь конечного водоприемника сокращается, так как часть талых снеговых вод задерживается в многочисленных полубессточных микропонижениях и в последующем испаряется. В многоводные же годы полубессточные микропонижения переполняются вешними водами и часть их сбрасывается в конечный водоприемник, его водосборная площадь увеличивается. В литературе отмеченные полубессточные понижения получили наименование полубессточных областей. Качественная сторона указанного явления полностью применима и для условий Северного Казахстана.

Мелиорация логов, ложбин и других понижений рельефа для достижения более устойчивого водного баланса естественных и .искусственных водоемов в Северном Казахстане применяется пока что в ограниченных масштабах, освоение огромного массива целинных и залежных земель и проведение на них агротехнических мероприятий, направленных к задержанию на полях снега, ранее сдуваемого ветром в овражно-балочную сеть, повлечет уменьшение стока талых вод. В результате и без того неустойчивый водный режим озер Северного Казахстана будет еще более неустойчивым. Особенно важна мелиорация в маловодные годы, когда в отдельных водосборах талые воды почти полностью аккумулируются в верхних западинах и озерках, а в низовье озера воды поступает очень мало или совсем не поступает. Данная особенность распределения талых вод по микропонижениям рельефа приводит к одной, на первый взгляд, парадоксальной особенности водного режима озер, когда два рядом расположенные озера одновременно переживают различные стадии: одно стадию наполнения, а другое стадию обмеления или даже совсем остается без воды.

Следующим источником поступления вод в рассматриваемый тип озер являются дожди, выпадающие на поверхность озера. Роль невелика, поскольку осадки теплого периода малы и они дают всего 5-10% расходной части водного баланса озер. Дожди могут лишь приостановить процесс усыхания озер, но бессильны сколько-нибудь заметно повысить их уровень. При этом следует иметь ввиду, что некоторое приостановление процесса усыхания озер в основном происходит не за счет ливней, выпадающих на водную поверхность, а за счет ливневого стока, в отдельные годы имеющего место на территории Северного Казахстана.

Зимние осадки невелики, и их влияние на водный режим естественных и искусственных водоемов было бы совсем незначительно, если бы не рассмотренное выше перераспределение снега ветром. Это перераспределение позволяет добиться более устойчивого водного баланса естественных и искусственных водоемов с помощью весьма дешевых, простых и весьма эффективных мероприятий по снегозадержанию на замерзшей поверхности водоемов. Снегозадержание следует проводить повсеместно и на возможно больших площадях, прилегающих к озеру, не ограничиваясь его поверхностью. На последнем целесообразнее всего устанавливать щиты или снежные валы, ориентируя их перпендикулярно к направлению господствующих ветров.

Расчеты и наблюдения показывают, что за счет снегозадержания на замерзшей поверхности озер, прудов и водохранилищ можно дополнительно получать до 200-350 мм талых снеговых вод. Последняя цифра равняется годовой сумме осадков в северной части Северного Казахстана. Здесь количество талых вод, которое можно получить за счет снегозадержания и количество осадков, выпадающих за теплый период года, почти полностью компенсирует потери на испарение с водной поверхности искусственных и естественных водоемов.

Снегозадержанию способствуют также лесонасаждения и посадка кустарниковой растительности вокруг водоемов. Такие посадки не только способствуют снегонакоплению и несколько уменьшают бесполезные потери на испарение, но и уменьшают количество наносов, поступающих в естественные и искусственные водоемы. А как выяснилось при полевых работах 1954-1956 гг., в результате подъема целины в Северном Казахстане заметно усилилась ветровая и водная эрозия, что повлекло за собой более энергичное заиление озер, прудов и водохранилищ.

Если приток талых вод определяет фон наполнения озер, то-величина испарения определяет общий фон падения уровней. Именно более высокое испарение на юге Северного Казахстана в сочетании с более низкими здесь величинами стока талых вод лежит в основе особенности, что в Северном Казахстане раньше высыхают озера на юге. Этому способствует и морфометрическая особенность озер, обыкновенно на юге они менее глубоки.

Говоря о потерях на испарение в течение года, следует учитывать, что таковое происходит не только с водной поверхности озер, но воду испаряют и обсыхающие участки дна. Насыщенные водой и сильно нагреваемые солнцем, они, по-видимому, испаряют не меньше, если не больше, чем водная поверхность (к сожалению, этот процесс пока почти совсем не изучен). Следовательно, испарение обусловливается не только гидроклиматическими показателями, но тесно связано и с морфометрией: с глубинами и размерами естественных и искусственных водоемов.

Из уравнения водного баланса озер следует, что высыхание озер может быть определено сочетаниями притока талых вод в озера и испарением: озера начинают высыхать, если несколько лет подряд наблюдаются маловодные годы, в течение которых приток талых вод в озеро систематически не восполняет потерь на испарение. Таким образом, режим колебания уровня озер, не имеющих гидравлической связи с грунтовыми водами, определяется вариациями притока, осадков и испарения. Из этих трех компонентов только одни осадки являются часто климатическим показателем, а сток талых вод и испарение, как показано выше, являются функциями многих, в том числе климатических факторов.

В заключение коротко остановимся на водном балансе озер, связанных с грунтовыми водами.

Оценка удельного веса грунтовых вод в питании озер Северного Казахстана не производилась, но такие исследования были осуществлены на прилегающих к Северному Казахстану территориях, в частности на озерах Барабы. Здесь грунтовые воды весьма обильны, и не удивительно, что в приходной части водного баланса озер Барабы удельный вес грунтовых вод составляет до 30 и более процентов. В Северном Казахстане нет таких благоприятных гидрогеологических условий, как в Барабе, следовательно, нет оснований полагать, что удельный вес грунтовых вод в приходной части водного баланса озер Северного Казахстана будет больше, чем на озерах Барабы. Вероятней всего, лишь при особо благоприятных гидрогеологических условиях, на отдельных озерах с повышенным питанием грунтовыми водами, их удельный вес может достигать до 15-20% приходной части водного баланса. А это значит, что влияние грунтовых вод на процесс высыхания озер Северного Казахстана примерно такое же, как влияние осадков, то есть грунтовые воды в состоянии несколько затормозить процесс высыхания озер, но не могут сколько-нибудь значительно повысить их уровень.

5.1 Метод расчёта водного баланса озёр

Оценка водного баланса и элементов увлажнения бассейна р. Камышловки проводились ранее в научных исследованиях В. С. Мезенцева, И. В. Карнацевича, Б. М. Братченко и других сотрудников ныне факультета водохозяйственного строительства ОмГАУ в прошлом гидромелиоративного факультета ОмСХИ.

Водные ресурсы любой территории зависят от ресурсов ее атмосферного увлажнения (атмосферных осадков) и теплообеспеченности (прихода энергии от солнца и от теплых воздушных масс). Водные ресурсы участка суши выражаются в виде слоя воды, которая поверхностным и подземным путем стекает с данного участка за единицу времени (год или месяц). Водные ресурсы речного бассейна зависят также от площади водосбора, с которой вода собирается и отводится речной системой. Чем больше площадь водосбора, тем больше расход воды в замыкающем (гидрометрическом или проектном) створе.

Помимо влаги в процессах формирования стока из осадков важную роль играют тепловые ресурсы территории - чем они больше при одинаковом атмосферном увлажнении, тем больше воды испаряется и меньше успевает стечь. Тепло и влага в их взаимодействии определяют тип ландшафта, растительность, тип почвы, водные ресурсы территории и направления их хозяйственного использования.

Из курса школьной географии известно, что за счет энергии солнца на планете в одних местах происходит процесс испарения воды с поверхности суши и океанов, а в других районах в это же время идет дождь и снег. За одну минуту в среднем лучи солнца поднимают в атмосферу гигантскую массу воды - около 1 млрд. т. За эту же минуту под влиянием гравитации в других местах на землю падает 1 млрд. т сконденсированной при остывании воды, разрушая горные породы и снося в океан по речным системам за 10 млн. лет всю сушу. Так продолжается уже 1,5 - 2,0 млрд. лет.

На любой участок суши в течение среднего по увлажнению года из атмосферы поступает слой осадков X (мм). Эти осадки частично испаряются (Z, мм), а частично стекают (Y,мм). Между поступлением влаги (X) и ее оттоком с поверхности (Z + Y) существует точное равенство, выражаемое уравнением водного баланса [6]:

= Z + Y                                                                                           (1)

Это равенство справедливо только для среднего (по многолетним данным) года. Дело в том, что влажность почвы в данной местности в течение столетий не меняется - в пустыне Сахара в историческое время не возникала ни разу тундра или тайга, а на полуострове Ямал не образовывались тропические леса или степная растительность. Это подтверждают многочисленные факты, говорящие о том, что климат планеты стабилен уже в течение, по крайней мере, 6-8 тыс. лет.

При рассмотрении уравнения водного баланса за внутригодовые периоды водными ресурсами стока и испарения нельзя считать атмосферные осадки, потому что при их отсутствии (например, в Омске в апреле и мае может не быть дождей) процессы испарения и стока происходят за счет высыхания почвы, то есть за счет изменения содержания почвенной влаги. В отдельные годы и сезоны (весной) влажность почвы повышается, а это может иметь место только в том случае, если X > Z + Y. В другие сезоны и годы содержание влаги в почве понижается по сравнению со средним его значением, то есть X < Z + Y . Значит, в общем случае ресурсами испарения и стока является сумма осадков и почвенных влагозапасов, а не атмосферные осадки. В этом можно также убедиться, если в жаркие летние месяцы без осадков измерить влажность почвы в начале и конце засушливого периода - она значительно уменьшится за счет испарения.

Поэтому в общем случае для любого интервала времени уравнение водного баланса записывается так[6]:

= X + W1 - W2 = Z + Y                                                                 (2)

где Н - суммарное увлажнение, то есть для естественных условий (без орошения) - это атмосферная влага вместе с изменением запасов влаги в почво грунтах;и W2 - запасы влаги в начале и в конце расчетного интервала (месяца, декады, суток).

Влагоресурсами испарения и стока за внутригодовые интервалы являются не атмосферные осадки, а суммарное увлажнение Н.

В уравнении (1) важнейшим для земледельцев элементом водного баланса является суммарное испарение, то есть испарение с поверхности суши: с полей, лесов, снежного покрова зимой, с открытых водных поверхностей озер, луж, болот, водохранилищ - летом. Величина Z включает помимо физического испарения еще и транспирацию - физиологическое испарение через организмы растений. Именно за счет транспирации создается биомасса, то есть урожай, а в конечном итоге - цивилизации, наука и культура.

Гидротехники, имеющие дело лишь с речным стоком, несколько пренебрежительно называют суммарное испарение «потерями стока», забывая о том, что величайший процесс испарения создал жизнь, фитомассу (растительность), животный мир, человека и цивилизацию.

Величина испарения связывает формально уравнения водного и теплового балансов. Это выражается математически уравнением связи В.С. Мезенцева[6]:

                                                           (3)

где n - параметр, значения которого зависят от условий стока: n = 3.0 - для равнин теплых стран и n < 3.0 - для горных областей и холодных стран.

Уравнение связи (3) позволяет определить годовую норму суммарного испарения по известным осадкам и теплоресурсам, а затем по уравнению водного баланса (1) можно определить сток, зная осадки и испарение.

5.2 Тепловой баланс

В уравнении водного баланса (2) фигурирует величина Z, обозначающая суммарное испарение с водосбора или участка суши. Эта величина никогда не может превысить суммарное увлажнение Н, которое является для нее верхним пределом (пределом влагоресурсов). Количественная оценка испарения необходима для определения стока по уравнению (2), для расчетов оросительных и осушительных норм и для других важных расчетов.

Испарение зависит не только от влагоресурсов, но также от тепловых ресурсов климата в данной местности и не может превысить их. Тепловые ресурсы расходуются на нагревание и таяние снега и почвенного льда, на испарение и нагревание воздуха и почвы. Это выражается уравнением теплового баланса:

Tк = Tкрио+ LZ + P + B                                                                (4)

где Тк - теплоэнергетические ресурсы (ТЭР) климата;

Ткрио - ежегодные сезонные затраты тепла на нагревание и таяние снега и почвенного льда;- затраты тепла на суммарное испарение;

Р - затраты тепла на нагревание воздуха;

В - затраты тепла на нагревание почвогрунтов.

На суммарное испарение воды с земной поверхности в зонах достаточного и избыточного увлажнения (в лесах, тундрах, полярных странах) расходуется огромное количество тепла. Например, в Омске в средний год из 400 мм осадков стекает в реки лишь 24 мм, а остальная влага, то есть 376 мм испаряется.

Как известно, на испарение 1 кг воды (то есть миллиметрового слоя воды на площади 1 м2) расходуется 2,51 МДж тепловой энергии. Эта постоянная величина называется удельной теплотой парообразования L = 2,51 МДж/(м2×мм). Подсчитаем, сколько тепла уходит в районе Омска на испарение за год слоя воды в 376 мм:= 2,51×376 = 944 МДж/м2.

Суммарное испарение с водосбора или значительного участка суши нельзя измерить подобно тому, как измеряют приборами сток воды в реках или атмосферные осадки. Правильный же расчет испарения можно сделать лишь в том случае, если известны теплоресурсы.

1.      Объём атмосферных осадков.

Равен произведению слоя стока на площадь водосбора:

Wkx=KX*F, м³                                                                              (5)

Где KX - атмосферные осадки, мм

F - площадь водосбора, км²

С учетом переводы единиц, получим расчётную формулу:

Wkxn=KX*F*10-3 млн. м³.                                                           (6)

При площади водосбора F=6650 км², имеем:

WkxI=22*6,65=146,3 м³.

WkxII=18*6,65=119,7 м³.

WkxIII=24*6,65= 159,6 м³.

WkxIV=32*6,65= 212,8 м³.

WkxV=39*6,65= 259,35 м³.

WkxVI=62*6,65= 412,3 м³.

WkxVII=85*6,65= 565,25 м³.

WkxVIII=57*6,65= 379,05 м³.

WkxIX=44*6,65= 292,6 м³.

WkxX=38*6,65= 252,7 м³.

WkxXI=34*6,65= 226,1 м³.

WkxXII=30*6,65= 199,5 м³.

Просуммировав значения за все месяцы, получим объём стока, поступающий за счёт атмосферных осадков.

Wkx= 3225,25 м³.

2.      Испарение с водосбора.

Величина испарения является связующим звеном между метеорологическими и гидрологическими характеристиками водосборного бассейна. Поступившие на водосборную площадь атмосферные осадки частично испаряются, подвергаясь физическому и биологическому испарению, частично в виде поверхностного и подземного стока поступают в водные объекты. Водные ресурсы водосборного бассейна напрямую зависят от количества поступивших осадков и от количества теплоэнергетических ресурсов данной территории.

Zm - величина максимально возможного испарения с поверхности воды, всегда превышает величину испарения.

Zm=Tz/L , мм                                                                                 (7)

Tz - теплоэнергоресурсы испарения, МДж/м²

L - удельная теплота парообразования воды, МДж/мм*м²

Величина испарения рассчитывается как за годовой интервал, так и за внутригодовые интервалы. При расчёте за годовой интервал расчёты строятся на предположении. Что влажность почвогрунтов на начало и конец расчётного периода равны: W1=W2, а значит, W1-W2=0

При расчёте по внутригодовым интервалам необходимо учитывать изменения во влажности почвогрунтов.

По взятому с карты изолиний значению теплоэнергоресурсов испарения найдём:

Zm=Tz/L=1660/2,512=661 мм

С учётом того, что расчёт ведётся за годовой интервал, найдём величину испарения с поверхности данного водосбора.

                                                   (8)

мм

Данная величина рассчитана по уравнению теплового баланса. Так же величину испарения можно определить по уравнению водного баланса. Суть уравнения в равенстве приходных и расходных статей.

Приходной статьёй являются атмосферные осадки. Расходной - сток и испарение. KX=Z+Y

Величина стока может быть найдена по карте:

Y =25,0 мм

Теперь достаточно данных, чтобы найти величину испарения:

Z=KX-Y Z=485-25,0=460,0

Структура водного баланса озера Рыбное показана на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структура водного баланса озера Рыбное

. Важной характеристикой водосборного бассейна является коэффициент стока, характеризующий тип дренирования водного бассейна, т.е. тип распределения осадков:

η=Y/KX=25,0/485=0,052 или 5,2%

η>0,5 - >50% атмосферных осадков перераспределяется в виде стока, в этом случае тип дренирования водосборного бассейна гравитационный;

η<0,5 - >50% атмосферных осадков расходуется на испарение, а тип дренирования водосборного бассейна - тепловой.

В данном случае имеет место тепловой тип дренирования.

5.3 Теплоэнергетические ресурсы климата - Тк

1)   Теплоэнергетические ресурсы климата - Тк.

Тк=R + P +С                                                                                  (8)

Где: R - коротковолновой радиационный баланс, МДж/м²

P - адвективный перенос тепла воздушных масс над холодной земной поверхностью

С - приход в деятельный слой почвы тепла от конденсации капель дождя и снежинок. Ввиду его незначительности он в данной работе не учитывается.

Тк=R + P = 1980+20=2000 МДж/м²

2)   Тк могут быть вычислены по формуле:

Тк=1910+52,6*tпочвы                                                                  (9)

Температура почвы приближённо равна среднегодовой температуре воздуха.

Тк=1910+52,6*(0,2)=1920,52 МДж/м²

3)   Снимем Тк с карты теплоэнергоресурсов[7]: Тк=2000 МДж/м²

Как видно из результата, все значения лежат в одной довольно узкой области.

.4 Нефтяной эквивалент

Величина Нz тонн/га представляет собой массу нефти в тоннах, при сжигании которой выделяется столько же энергии, сколько приходит на гектар за год от солнца[7].

Нz =400 т/га

.5 Теплоэнергетические ресурсы испарения и нагревания воздуха

Значительная часть теплоэнергоресурсов климата ежегодной весной в холодных странах затрачивается на нагревание и таяние снега и льда в деятельном слое почвогрунтов. Величину криогенных сезонных затрат (воздействий холода) можно подсчитать как сумму затрат энергии на таяние снега и льда.

После растаивания снега и льда остальная часть энергии затрачивается на аккумуляцию в почвогрунтах, величина эта - годовой сезонный теплооборот.

Обозначается Всез. или Вг МДж/м²

Вг=114,0 МДж/м² (снятый с карты) [7].

Тz=Тк-Вг=LZ+Р +Iт                                                                       (10)

Где: L*Z - фактические затраты энергии на суммарное испарение с поверхности водосбора;

Р - затраты энергии на нагревание воздуха;

Iт - ночное эффективное излучение.

Водный эквивалент теплоэнергоресурсов испарения вычисляется по формуле

Zв=Тz/L                                                                                          (11)

Где L - коэффициент, который показывает, сколько энергии расходуется на испарение 1 кг. или 1 мм слоя воды на площади 1м²; L=2,51 МДж/м²*мм

Выражает слой воды, который мог бы испариться, если все теплоэнергоресурсы климата были бы затрачены на испарение.

Zфакт.<Zmax так как часть энергии затрачивается на нагревание воды почвы и транспорт пара.

) Тz - снимем с карты Тz=1660 МДж/м²[5]

2) Тz можно рассчитать по формуле:

Тz=17,6*∑t>0+400=17,6*75,1+400=1721,76 МДж/м²

3)   Zв - рассчитаем по формуле:

Zв=Тz/L=1721,76/2,51=685,96 МДж/м²

4) Zm=7*∑t>0+160=7*75,1+160=685,7 МДж/м²

5) Снимем с карт максимальное значение испарения:

Таблица 4. Среднемесячное и годовое значения Zm, мм.

) Криогенный показатель территории.

Показывает долю тепла от Тк затраченную на нагревание воздуха (снятый с карты[7]).

5.6 Диаграмма водного баланса

Х=Z+Y Z - фактическое испарение,

Y - сток.

                                                           (12)

Формула профессора Мезенцева для вычисления фактического испарения.

n - параметр, комплексно характеризующий местные условия стока, в данном случае n=3.

КХ - атмосферные осадки с поправками, (из таблицы 1 за год).

Z=1660/2,51*(1+(485/661)^-3)^(-1/3)=661*(1+2,53)^(-1/3)=436,3 мм.

Доля осадков, приходящаяся на сток равна: Y=X-Z

Y=485-436,3=48,7 мм

βн=КХ/Z если: βн>1 - зона переувлажнения;

βн<1 - зона недостаточного увлажнения;

βн=1 - зона оптимального увлажнения.

βн=485/436,3=1,11

Т.к. βн>1 то в данной зоне имеет место переувлажнение.

Диаграмма водного баланса представлена на рисунке 5.

КХ= 485 мм

Y= 48,7 мм

Z= 436,3 мм

Рисунок 5 - Диаграмма водного баланса

5.7 Структура теплового баланса

(По данным, взятым из таблиц и с карт[7])

Тк=R + P + С, С=0.

Тz=Тк-г=LZ+Рв

Тz=LZ+Р

=1980 МДж/м²

Р=20 МДж/м²

Тк=2000 МДж/м²

Тz=1660 МДж/м²

LZ=1096 МДж/м²

Рв=564 МДж/м²

Рисунок 6 - Структура теплового баланса

5.8 Изолинии осадков (изогиеты)

Для получения наглядной картины об осадках в районе посёлка Москаленки, в маловодный и многоводный годы, выделим ряд метеостанций и по месячным данным об осадках определим годовые суммы. Маловодным годом является 1974 год, а многоводным - 1994 г.

Таблица 5 - Данные об осадках за маловодный - 1974 год.

Изогиеты представляют собой линии равных осадков проведённые на участке исследования.

Таблица 6- Данные об осадках за многоводный - 1994 год.

6. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО СТОКА ПРИ ПОЛНОМ ОТСУТСТВИИ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Расчет максимального расхода воды весеннего половодья QP% (м3/с) заданной процентной ежегодной вероятностью P % следует определять по формуле[8]:

                                           (13)

где  - параметр, характеризующий дружность весеннего половодья(;

 - расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грунтового питания) ежегодной вероятностью превышения Р% (мм);

                                                                                   (14)

где

По картам атласа и по страницам Пособия определяем[7] [9]:

Cv = 1,1; Cs = 2Cv , следовательно  = 5,05;

 = 3 мм;

 - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды (;

 - коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озер (;

 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных бассейнах;

                                                                                  (15)

где  - параметр, учитывающий расположение леса на водосборе (a = 1,0),

 - залесенность территории ( = 10%).

 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в заболоченных бассейнах;

                                                                           (16)

где  - коэффициент, учитывающий тип болот ( = 0,7).

 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в следствии распашки водосбора под с/х угодья ( = 1,0);

 - площадь водосбора (F = 6650 км2);

n - показатель степени редукции (n = 0,25);

b - эмпирический параметр, учитывающий снижение интенсивности редукции модуля максимального стока с уменьшением площади водосбора (b = 2 км2).

Расчетный расход:

Расчет максимальных расходов дождевых паводков при отсутствии измерений стока в реке.

                                                 (17)

где  - модуль максимального расхода воды ( =0,1 м3/(с км2),

 =1,0.

Расчетный расход:

Вывод: Дождевой паводок 1 раз в 100 лет дает расхода в 3 раза больше чем весеннее половодье.

7. РАСЧЕТ ГОДОВОГО СТОКА ПРИ ПОЛНОМ ОТСУТСТВИИ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Целью расчета годового стока является определение средних годовых расходов воды в исследуемом створе и соответствующих объемов годового притока к створу в средний год и годы расчетных обеспеченностей[8].

Расчет ведется для самых невыгодных условий - маловодных лет повторяемостью 1 раз в 5 лет (Р=80%), 1 раз в 10 лет (Р=90%) и т.п.

Величина испарения зависит от ресурсов влаги и теплоэнергетических ресурсов испарения.

Норма стока реки в гидрометрическом створе определяется по формуле:

, м3/с                                                                               (18)

где F - площадь водосбора реки до гидрометрического створа (км2)

М - модуль годового стока, характеризующий средний удельный расход воды, снятый по карте Атласа[7], равен 0,2

Средний годовой расход воды в год расчетной обеспеченности определяется по формуле:

                                                                                      (19)

где  - модульный коэффициент

м3/с

 м3/с

 м3/с

 м3/с

Объем годового стока для лет различной обеспеченности определяется по формуле:

 м3                                                                             (20)

 м3

 м3

 м3

 м3

8. РЕКОМЕНДАЦИИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОЧИСТКЕ ОЗЕР

Существует четыре основных способа очистки воды: механический, биологический, химический и с помощью ультрафиолетового излучения. Механическая очистка водоема позволяет избавиться от механического мусора. Биологическая нормализует содержание в воде биогенных веществ. Воздействие ультрафиолетовым излучением убивает бактерии и одноклеточные водоросли. Химическая очистка водоема нормализует химический состав водоема[10].

8.1 Механическая очистка. Очистка водоемов землесосными снарядами

Механическая очистка пруда - самый простой и дешевый процесс, позволяющий избавиться от излишнего количества водных растений.Очистка водоемов землесосными снарядами включает разработку донных отложений засасыванием из-под воды, гидротранспортирование по системе пульпопроводов и намыв их в гидроот-вал-илохранилище. Технологическая схема очистки водоема от донных отложений землесосными снарядами показана на рисунке 7.

водоем землесосный аэрация баланс

Рисунок 7- Технологическая схема очистки водоема землесосными снарядами: 1 - плотина; 2 - линия деления водоема на ленты разработки; 3 - урез воды; 4- водохранилище; 5, 8, 10- береговой, распределительный, плавучий участки пульпопровода; б -ограждающая дамба; 7- илохранилище; 9 - колодцы для сброса осветленной воды; - забой земснаряда; 12- земснаряд

Разработка донных отложений землесосными снарядами

Для прямого засасывания донных отложений из-под воды в зоне входного отверстия всасывающего трубопровода грунтового насоса, установленного на землесосном снаряде, создают скоростной режим, при котором скорость подхода воды к входному отверстию всасывающего трубопровода vn больше неразмывающей скорости v для конкретного вида разрабатываемых донных отложений. При vn> 1,5...2,0 м/с происходит интенсивный размыв донных отложений и их переход во взвешенное состояние. Такие условия обеспечивают приближением всасывающего трубопровода к поверхности донных отложений при работающем грунтовом насосе землесосного снаряда. В результате этого образуется воронка размыва размером, соответствующим скоростным режимам, обеспечивающим взвешивание твердых частиц и засасывание их с водой во всасывающий трубопровод грунтозаборного устройства земснаряда, в котором образуется пульпа - механическая смесь грунта и воды. Принципиальная схема землесосного снаряда показана на рисунке 8.

Интенсивность засасывания донных отложений из-под воды висит от гранулометрического состава, связности грунта и, как следствие, сопротивления грунта размыву, параметров потока на входе во всасывающий патрубок и высоты забоя. Отличительная особенность разработки донных отложений - уменьшение интенсивности их засасывания за счет "армирования" верхних слоев корнями водной растительности. В таких случаях их предварительно разрыхляют специальными механическими рыхлителями, [смонтированными на раме грунтозаборного устройства в зоне всасывающего патрубка грунтового насоса землесосного снаряда[11].

Рисунок 8- Принципиальная схема землесосного снаряда:

- грунтозаборное устройство; 2- всасывающий трубопровод; 3 - грунтовой насос; 4- напорный трубопровод; 5-свайно-опорный механизм; 6- корпус; 7-плавучий пульпопровод; Нр - глубина разработки донных отложений

Основным оборудованием, используемым для засасывания донных отложений и последующего транспортирования образующейся пульпы, служат специальные центробежные грунтовые насосы, приспособленные для работы с гидросмесями или пульпами. Для выполнения земляных работ всасыванием из-под воды грунтовые насосы устанавливают на понтонах. Перемещают землесосный снаряд с помощью системы тросов, которые одним концом запасованы в барабаны электрических лебедок, расположенных на борту понтона, а другим - прикреплены к анкерным опорам или якорям.

Многие землесосные снаряды, кроме тросового оборудования, в кормовой части имеют свайный механизм, предназначенный для обеспечения относительно равномерного смещения корпуса и грунтозаборного устройства в направлении разработки грунта. Использование двух носовых якорных тросов с лебедками и свайно-опорного механизма обеспечивает "веерное" рабочее перемещение (папильонирование) землесосного снаряда.

При выборе снаряда кроме напора и подачи необходимо учитывать возможную глубину разработки, размеры водоема и землесосного снаряда, его осадку при полной загрузке, длину плавучего пульпопровода и другие технические показатели землесосных снарядов, которые приведены в приложении.

8.2 Биологическая очистка. Сооружения искусственной аэрации воды

Биологическая очистка основана на биохимическом разложении органических веществ (белков, жиров, углеводов) до метана, сероводорода и углекислоты. Осуществляется аэробными и анаэробными бактериями в специальных устройствах.

Классификация способов аэрации

Классифицировать способы аэрации предпринимали попытки ряд исследователей. Однако такие, классификации были неполными, так как они не включали в себя биологические и химические способы, а рассматривали только физико-механические, обычно называемые техническими способами. Кроме того, в основу этих классификаций было положено разделение по смешанным конструктивно-технологическим признакам (предметно-функциональная классификация). Причем в физико-механических способах аэрации две группы: гидродинамическое перемешивание и изменение физических параметров - не выделяли.

Анализ приведенных данных позволил нам предложить функциональную классификацию, охватывающую все известные способы аэрации и разделяющую их по главным технологическим процессам, которые они осуществляют (рис. 9).

Приведенная классификация не допускает дальнейшего дробления и детализации способов, хотя это и нашло отражение в данных литературы, рассматривающих конкретные способы и устройства аэрации. Такая детализация касается частных конструкторских вопросов, например способов распыления воздуха, подаваемого в воду, или дробления воды при подаче ее в воздух и в общей функциональной классификации не имеет права на существование.

Конкретные аэрационные устройства, получившие применение в промышленности, редко осуществляют только одна какой-то способ аэрации в "чистом виде". Как правило, в них используют несколько способов в различных сочетаниях.

Биологические способы аэрации

Биологические способы аэрации основаны на регулировании фотосинтеза водных растений, в основном фитопланктона. Это достигается созданием оптимальных условий для его развития, В процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды образуется органическое вещество и выделяется свободный кислород по уравнение:О2 + Н20 + энергия света = I/6(C6HI206) + 02.

Интенсификации фотосинтеза можно добиться следующими способами!

. Регулированием концентрации фитопланктона, т.е. поддержанием его биомассы на уровне, обеспечивающем максимальную продукцию. По некоторым данным; биомасса должна составлять 15-30 мг/л безвольного вещества. Этот способ можно осуществлять, например, посадкой в водоемы белого и пестрого толстолобиков - потребителей фитопланктона, детрита и бактерий или разведением в водоеме зоопланктона. Регулированием содержания в воде основных минеральных и органических питательных веществ для водорослей (азот, фосфор, калий, железо, аминокислоты и др.); например, для фитопланктона рыбоводных водоемов оптимальной концентрацией азота и фосфора является соответственно 2 и 0,5 мг/л. Возможности воздействия этого способа на кислородный режим водоемов очень велики.

. Регулированием освещенности.

Минимальная интенсивность освещения, при которой возможен фотосинтез, очень невысока. Например, для глубоководных морских водорослей она составляет10-7 - 10-5 от полной интенсивности солнечного света.

При росте освещенности продуктивность водорослей быстро растет. Однако, например, у хлореллы вульгарно при освещенности 45 клк продуктивность выходит на плато. Последующее увеличение освещенности не приводит к приросту продуктивности, иногда наблюдается тенденция к ее уменьшению. Очевидно, что энергоемкость такого способа велика и при большой сложности осуществления, особенно на больших площадях, его эффективность очень низкая.

В зимнее время фотосинтез водорослей можно интенсифицировать без больших энергетических затрат. Для этого следует содержать участки льда, свободные от снега. Площадь этих участков составляет около 30% площади водоема. Положительный эффект способа основан на разнице отражательной способности льда и снега.

На фотосинтез растений влияет спектральный состав света.

По данным Т. Энгельмана, максимумы интенсивности фотосинтеза у зеленых водорослей наблюдаются при длине волны света 680, а у красных - 570 мкм. Такой способ может найти применение только в лабораторных и полупроизводственных условиях из-за сложности осуществления.

. Регулированием температуры. Так, например, у люпина и кукурузы максимальная интенсивность роста, а, следовательно, и выделения кислорода составляет соответственно 28 и 33°С. Для водорослей хлорелла вульгарно она также лежит в этом диапазоне.

При управлении кислородным режимом биологическими способами следует иметь в виду, что фотосинтез может проходить только в светлое время суток в ограниченном прозрачностью годы фототрофном слое. А потребление кислорода происходит при деструкции органического вещества во всей массе воды и иловых отложений круглосуточно. Поэтому для всех евтрофных водоемов характерны резкие изменения содержания кислорода - от пересыщения днем до почти полного исчерпания ночью. В результате при любом фотосинтезе кислородный баланс водоемов зависит от продолжительности дня, интенсивности солнечной радиации и некоторых других погодных характеристик.

Таким образом, биологические методы регулирования кислородного режима не снимают зависимости его от погодных условий и, следовательно, не обладают универсальностью. Их экономическая эффективность не определена.

Химические способы аэрации

Химические способы аэрации основаны на внесении в водоем веществ, которые, взаимодействуя с водой, выделяют кислород. Все эти способы используют разложение перекиси водорода на воду и кислород:

Н202 à 2Н20 + 02

Для выделения 1 кг кислорода требуется внести в воду 2,1 кг перекиси водорода, или около 7 кг 30%-ного раствора перекиси, называемого пергидролью. Однако перекись водорода в чистом виде для аэрации воды не применяется, так как она проявляет ярко выраженное токсическое действие на гидробионтов даже в концентрациях порядка 0,001%. Практическое применение нашли перекиси и соли надкислот, являющихся производными от перекиси водорода, распад которых протекает довольно медленно без образования токсичных концентраций перекиси водорода.

Способы, основанные на внесении солей надкислот

Соли надкислот, например K2C2O8 или Na2S2O8, разлагаются в воде с образованием перекиси водорода. Примером осуществления такого способа является метод, предложенный И.Астаповичем /5/ - вносить в прудовую воду надсернокислый аммоний (NH4)2S2O8 в количестве 10-50 мг на I л воды. Это повышает содержание O2 в воде на 1,5-5 мг при температуре 10-15°С, а при 0,5-2,5°С - на 2,5-7 мг/л. Концентрация кислорода держится повышенной 7-10 суток.

Способы, основанные на внесении перекисей

Перекиси - это кислородные соединения, в которых атомы кислорода соединены между собой. Перекиси являются промежуточными соединениями при окислении многих органических и неорганических веществ.

Реакция протекает следующим образом:

Са(ОН)+2Н20+2СаО2+О2+4Н2Оà2Са(0Н)2+2Н202-2Са(ОН)2

Отсюда следует, что для выделения I кг кислорода нужно внести в воду 4,5 кг перекиси кальция. Достоинством этого способа является то, что одновременно с выделением кислорода в воде образуется 4,6 кг гидрата окиси кальция, называемого гашеной известью, широко применяемого для известкования рыбоводных водоемов.

Химические способы аэрации развиты крайне слабо, имеются единичные примеры их осуществления. Однако даже приведенные примеры показывают большую перспективность их применения, так как можно совместить обогащение воды кислородом с удобрением водоемов азотом, серой и др. С этой точки зрения вышеуказанный способ аэрации внесением перекиси кальция предпочтителен и, несомненно, имеет большое будущее. К сожалению, экономическая эффективность химических способов аэрации, как и биологических, никем не оценивалась.

Физико-механические способы

Физико-механические способы основаны на усилении массообмена воды с воздухом или кислородом при их смешивании. В процессе смешивания кислород воздуха растворяется в воде.

Усиления массообмена можно добиться: увеличением площади контакта воды с воздухом; возрастанием времени контакта воды с воздухом; обеспечением смены слоев поверхности абсорбции воды и воздуха; усилением абсорбирующей способности воды.

Физико-механические способы могут быть разделены на четыре группы в зависимости от основной технологической операции, обеспечивающей аэрацию.

. Аэрация подачей воды в воздух.

Осуществляется путем внедрения массы воды в атмосферу. При этом происходит абсорбция кислорода водой во время пребывания ее в воздухе, падения в водоем, бурления и увлечения пузырей воздуха на глубину. В этой группе различают три отдельных способа, отличающихся по характеру дробления массы воды, подаваемой в воздух:

а)      нераздробленной струей, проходящей в воздухе значительное расстояние (до 100 м) и образующей в месте ее падения в водоем очаги бурления, ценообразования и течения;

б)      каплями, проходящими в воздухе расстояния, обычно в» превышающие 20 м, и не образующими в месте своего падения заметных очагов бурления, однако создающими значительное увеличение поверхности контакта воды с воздухом;

в)      в виде аэрозоля, представляющего собой мелкодиспергированную взвесь воды в воздухе и обеспечивающего увеличение длительности и площади контакта частиц воды с воздухом.

. Аэрация подачей воздуха в воду.

Осуществляется внедрением массы воздуха в воду, дроблением его на мелкие пузырьки и увеличением времени его нахождения в воде, а следовательно, и контакта с водой. Процесс аэрации происходит во время пребывания воздуха в воде, при бурлении поверхностного слоя воды и ее перемешивания в результате движения пузырьков воздуха. В воде растворяется до 7% воздуха, поданного в воду. Роль перемешивающего эффекта потоком всплывающих пузырьков значительно возрастает при аэрации водоемов с малыми глубинами от 0,1 до 1 м.

Осуществление аэрации подачей воздуха в воду производится двумя способами:

инжекцией, т.е. подачей воздуха в воду под давлением, как правило, в ее придонные слои, содержащие минимальное количество кислорода; инжекция осуществляет аэрацию воды непосредственно контактирующей с пузырьками воздуха, а также перемешивание слоев воды, в результате чего усиливается эффект атмосферной аэрации;

эжекцией, или подсосом воздуха в воду, происходящим за счет разрежения образующегося в потоке воды, при достижении достаточных скоростей движения; при этом происходит значительное дробление пузырьков воздуха, перемешивание воды и ее аэрация.

. Аэрация гидродинамическим перемешиванием при свободном контакте воды с атмосферой.

Естественная ветроволновая аэрация является наглядным примером этой группы способов. Рассмотрим физические процессы, происходящие яри этом.

Если парциальное давление кислорода в атмосфере больше, чем равновесное парциальное давление кислорода в воде, то происходит переход молекул кислорода в воду. Скорость газового переноса обусловлена в основном диффузией кислорода через поверхностный пограничный слой. Турбулентное перемешивание в атмосфере обеспечивает достаточно быструю подачу кислорода к поверхности воды. В воде даже в достаточно малых водоемах также существует турбулентное перемешивание, по крайней мере конвективное.

Лимитирующей является главным образом диффузия газов через тонкий ламинарный поверхностный слой воды, поскольку скорость молекулярной диффузии в атмосфере на три порядка выше, чем в воде (соответственно 3 и 10 м/с). Толщина ламинарного поверхностного слоя океана в зависимости от скорости ветра и характера волнения колеблется от 5-10 до 0,1 см, в среднем около 0,01 см, или 10 молекулярных диаметров. Волны постоянно разрушают этот ламинарный слой, и уже скорость ветра более 3 м/с ускоряет обмен и значительно сокращает толщину поверхностной пленки.

Аэрация гидродинамическим перемешиванием может осуществляться как воздействием на воздух, так и воздействием на воду. Способов и средств аэрации, основанных на воздействии на воздух, хотя в принципе такие устройства нетрудно осуществить, на пример, установив какие-нибудь "ветродуи", производящие перемешивание воды и воздуха. Но такие устройства не получили распространения для аэрации водоемов, поскольку коэффициент передачи энергии ветра в воду невелик. Однако для изучения процессов волнообразования в лотках такие устройства применяются. Способов аэрации, использующих гидродинамическое перемешивание, основанных на воздействии на воду, известно три:

образованием течений, сопровождающихся перемещением больших объемов воды, при этом движение частиц воды осуществляется по замкнутым, сильно вытянутым траекториям, размеры которых соизмеримы с размерами водоема, плоскость, в которой перемещаются частицы, как правило, вертикальная;

образованием вихрей, характеризующихся движением частиц воды по круговым траекториям, расположенных в горизонтальных плоскостях, такое перемешивание обычно сопровождается образованием воронок в центре вращения;

образованием волнения, возникающего в результате возмущения поверхности водоема и сочетающего в себе круговое движение частиц в вертикальной плоскости и течение (Стоксово течение).

. Аэрация воды изменением физических параметров состояния воды и воздуха.

Эта группа способов основана на использовании свойств воды и воздуха изменять скорость и величину абсорбции кислорода при воздействии на их физические характеристики.

Увеличивать скорость и величину абсорбции кислорода можно:

а)      изменением давления; как известно, растворимость газов в во
де прямо пропорциональна парциальному давлению каждого газа в от
дельности над раствором; следовательно, повышая парциальное давление кислорода, можно насытить им воду значительно выше нормального,
это достигается повышением давления или обогащением газовой смеси
кислородом; смешивание воды с воздухом или кислородом при повышен
ном давлении осуществляют в замкнутых резервуарах, после чего пере
насыщенную кислородом воду возвращают обратно в водоем;

б)      изменением температуры; растворимость кислорода в воде зависит не только от давления, но и от температуры; при изменении температуры воды от 0 до 30°С при нормальном давлении растворимость кислорода снижается от 14,2 до 7,5 мг/л. Способы аэрации, основанные
на изменении температуры вода, не нашли распространения, так как
вода имеет высокую теплоемкость и для изменения температуры требует больших энергетических затрат.

Физико-механические способы аэрации нашли наибольшее применение в различных отраслях промышленности. Для аэрации сточных вод, небольших водоемов и изолированных объемов воды могут успешно применяться различные способы и их комбинации. Аэрация больших акваторий возможна только способами гидродинамического перемешивания, позволяющими воздействовать на большие массы воды. Среди них особо следует отметить способы перемешивания образованием течений и волнений, создающими крупномасштабную турбулентность, соизмеримую размерами водоема. Они применимы на любых водоемах, независимо от их морфометрии, характера использования, развития фитопланктона, времени сезона, суток и т.д. Их осуществление связано с вводом в водоем извне энергии, необходимой для перемешивания воды с воздухом.

8.3 Предлагаемые аэраторы

. Трубный аэрационный модуль IFU Type Module RK (рисунок 9).

Длина аэрационной поверхности от 1,25 до 15 метров[13].

Предназначен для минимизации длины распределительных труб, т.к. модуль является одновременно аэратором и распределительной трубой.

Не требует донной воздухораспределительной системы.

Технические параметры:

Диаметр: 63 и 75 мм;

Регулятор расхода воздуха: Нет

Периодическая работа: Да

Тип стоков: Муниципальные и индустриальные

Тип аэрационных решеток: Стационарные и подъемные

Потери давления: 35-65 mbar +/ - 10 mbar

Расход воздуха:Оптимальный 3-12 нм³/час,максимальный 20нм³ /час

Перенос кислорода: до 24,5 г/ нм³ на 1 м глубины установки

Размер пузырьков: 1,0-3,0 мм

Рисунок 9- Трубный аэрационный модуль

. Аэратор- дегазатор

Тысячекратно ускорена очистка воды без применения громоздкого и сложного оборудования (рисунок 10).

Растворенные в обычной воде двуокись углерода, сероводород, радон и т.д. разъедают оборудование, трубопроводы, и наносят трудноисчислимый ущерб[14].

При умягчении воды нужно тратить дополнительно реагенты на нейтрализацию двуокиси углерода, а неприятные запахи также не приносят радости.

Авторы предложили очищать воду от газов и запахов с помощью вакуума. Вода в вакууме быстро «отдает» растворенные в ней газы. До настоящего времени вакуум получали с помощью сложных насосов.

Устройство представляет из себя ряд эжекционных головок и вакуумных камер.

Воду разгоняют под давление 3…4 атмосферы, до 180 км/ч, при этом в вакуумной камере создается глубокое разряжение. Растворенные в воде газы мгновенно выделяются. Поток воды засасывает в устройство окружающий воздух, отчего капли воды дробятся и газы выделяются еще интенсивнее. Зрелище впечатляющее: вода как бы вскипает, затем становиться белой, как молоко. Сочетание вакуумирования и дробления капель ускоряет процесс в 1500...3000 раз! Газы удаляются за доли секунды. И всё это без дополнительного оборудования и без дополнительных затрат энергии - вода как бы сама себя очищает. Да и качество очистки значительно выше прежнего.

Таких устройств ранее не было. Их модификации нужно применять в разнообразных технологических процессах: дегазация, аэрация, кавитация, дезинтеграция, идеальное смешивание, создание акустических колебаний воды и т.д. Производительность аэратора/дегазатора может быть от 0,3 м.куб/ч и до 200 м.куб/ч и более.

Разработчики применили эти устройства в водоочистных установках таких как:

·    аэраторы/дегазаторы при обезжелезивании подземной воды "Деферум";

·              дегазаторы при умягчении воды "Джет";

·              для аэрации/окисления сточных вод "Биорем"

·              для быстрого и эффективного смешения реагентов и воды;

·              для получения акустических колебаний воды с целью идеального смешивания, интенсификации процессов обеззараживания воды и уменьшения расхода хлора в 2 раза...

При схлопывании пузырьков газа в объёме воды, внутри каждого пузырька развивается давление до 1000 атмосфер (кавитация), что приводит к нагреванию воды и появлению многих радикалов и окислителей (перекись водорода, озон и т.д.), которые также оказывают своё влияние на качество воды и изменяют её свойства. Поверхность твёрдых частичек находящихся в воде в момент схлопывания пузырьков, мгновенно очищается и становиться активной к различным химическим и физическо-химическим воздействиям. Имеется много других интересных и полезных свойств воды при такой её обработке в нашем устройстве.

Дисковый аэратор IFU O2-Gigant.

При длительной эксплуатации аэраторы должны выдерживать воздействие различных экстремальных стрессовых факторов: сточные воды различные по химическому составу, окислительный потенциал воздуха, повышенная температура и давление, знакопеременные механические нагрузки.

Благодаря материалам высочайшего качества, детальной проработке конструкции, совершенным технологиям производства и непрерывному контролю качества аэраторы IFU отвечают всем этим требованиям и обладают непревзойденной эксплуатационной долговечностью.

Аэраторы IFU прекрасно соответствуют технологиям современных очистных сооружений с участками нитри-/денитрификации, требованием эффективной аэрации и возможности изменять интенсивность аэрации в широких пределах.

В случаях периодической аэрации и при аварийных остановках аэраторы IFU предотвращают проникновение воды в распределительную систему (принцип обратного клапана), обеспечивая нормальный старт воздуходувного оборудования[15].

8.4 Увеличение поверхности стока

Предусматривается следующий комплекс мероприятий по охране озер от загрязнения и увеличению поверхности стока:

–       соблюдения планово-регулярной очистки территории от жидких и твердых отходов;

–       ликвидация несанкционированных свалок;

–       благоустройство улиц и дорог, газонное озеленение;

–       разработка проекта организации водоохранных зон и прибрежных защитных полос, расчистка территории озера Рыбное;

–       биологическая очистка почв и воздуха за счет увеличения площади зеленых насаждений всех категорий;

Отведение поверхностного и подземного стока в чашу озёра.

Так как рельеф водосбора представляет собой череду небольших подъёмов и понижений, что, с учётом условий, описанных в п 4.1, представляет собой серьёзные препятствия на пути поверхностного стока в озеро.

Данная ситуация может быть решена путём создания сетей сбора и отведения поверхностного стока и системы дренажей для сбора подземного стока.

9. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

9.1 Безопасность жизнедеятельности при строительстве и реконструкции

.1.1 Ответственность за безопасность жизнедеятельности на объекте строительства

Организационная работа должна включать в себя: обучение безопасным методам ведения работ; обеспечение работников спецодеждой, спецобувью и индивидуальными средствами защиты, дезинфицирующими и моющими средствами, спецпитанием; разработку инструкций по охране труда и обеспечение ими работающих; расследование и учет производственного травматизма; оборудование уголков по охране труда и пунктов по оказанию первой медицинской помощи и другие мероприятия.

Основную ответственность за охрану труда на производственных участках должен нести главный инженер, прораб, мастера и бригадиры.

9.1.2 Требования к персоналу, допускаемому к строительным и эксплуатационным работам

К выполнению строительных работ, к эксплуатации строительной (землеройной) техники должны допускаться лица мужского пола не моложе 18 лет. На малоопасные и легкие строительные машины могут быть допущены женщины и подростки.

Рабочие должны пройти предварительное медицинское обследование для выявления состояния здоровья на право выполнения того или иного вида работ. Медицинское обследование они должны проходить ежегодно. Обязательно обучение профессии перед работами, для их выполнения работник должен быть обеспечен соответствующей спецодеждой, спецообувью и индивидуальными средствами защиты.

Все работники должны проходить инструктаж по технике безопасности. Вновь принимаемые на работу проходят вводный инструктаж. Его проводит главный инженер по охране труда со всеми трудящимися, независимо от их образования, стажа работы по данной профессии и должности. О проведении вводного инструктажа должна быть сделана запись в журнале его регистрации, с обязательной подписью инструктируемого и инструктирующего.

После проведения вводного инструктажа все работники должны пройти первичный инструктаж на рабочем месте с последующей обязательной стажировкой на рабочем месте в течение первых 2-14 смен. Инструктаж и стажировку проводит руководитель работ и делает соответствующие записи в журнале регистрации инструктажей. Не реже раза в полугодие должен проводиться повторный инструктаж.

При введении в действие новых или усовершенствованных стандартов, правил, при нарушении работающими требований безопасности труда, по требованию органов надзора и т.п. работники должны пройти внеплановый инструктаж. Его проводит руководитель работ с обязательным документальным оформлением в журнале.

9.1.3 Правила доставки людей на работу и с работы

Доставка людей к месту работы должна осуществляться при помощи автобусов или специально оборудованного автомобиля с бортовой платформой при наличии сидений, закрепленных на расстоянии не менее 0,3 м от верхнего края борта. Перевозить людей могут водители, имеющие удостоверение на право управления транспортными средствами и стаж управления этими средствами не менее 3 лет.

Сидения, расположенные вдоль заднего и боковых бортов, должны иметь спинки. Число перевозимых людей не должно превышать числа оборудованных для сидения мест. Автомобиль должен быть оборудован тентом, лесенкой со стороны заднего борта и электрическим освещением внутри кузова. Скорость движения автомобиля не должна превышать 60км/ч.

Начинать движение можно из условия обеспеченности безопасности перевозки. Водитель обязан сажать и высаживать пассажиров только после полной остановки транспортного средства, а начинать движение только с закрытыми дверьми и не открывать их до полной остановки.

9.1.4 Санитарно-бытовое обеспечение при строительстве объекта

На каждом строительном участке должны быть помещения для обогрева, отдыха, еды: гардеробные, уборные, умывальные, душевые, укрытия от солнечных лучей и атмосферных осадков, места отдыха и курения. Состав и количество санитарных помещений и устройств определяются санитарно-гигиеническими требованиями.

Для укрытия от солнца и осадков устраиваются кабины, тенты-навесы. В местах укрытия должны быть установлены кушетки для оказания первой помощи, должна иметься аптечка и всегда не менее 3л кипяченой воды.

Работающие должны быть обеспечены питьевой водой: летом 3-3,5л на человека, зимой 1-1,5л. Температура воды должна быть не выше 20о и не ниже 8оС. Питьевая вода должна храниться в специальных бачках в закрытом виде и меняться ежедневно.

Должны быть оборудованы специальные помещения для личной гигиены.

На каждом участке должен быть оборудован уголок по технике безопасности.

Полевой стан должен располагаться на расстоянии не ближе 100 м от участка работ, в защищенном от ветра и паводковых вод со знаками безопасности на ровной поверхности, очищенной от хвороста, камней, вдали от обрывистых и осыпающихся склонов, ущелий, сухих русел, речных долин. Проходы на полевом стане должны быть свободными, ровными, а колодцы и ямы, устраиваемые для технических целей, ограждены. В ночное время территория должна освещаться.

9.1.5 Противопожарные мероприятия

В целях противопожарной безопасности вагончики на полевом стане должны быть расставлены с интервалами, соответствующими противопожарным требованиям, вплотную устанавливать вагончики запрещено. Каркас электрифицированного вагончика должен быть заземлен. На полевом стане обязателен пожарный пост с огнетушителями, пожарным инвентарем, ящиками с песком, бочками с водой и пр.

Для курения должны быть отведены специальные места, оборудованные средствами пожаротушения. Курение в вагончиках категорически запрещается.

Место стоянки техники (также как и площадка размещения топливо и смазочных материалов) должно располагаться на расстоянии 100м от построек, лесных складов и лесонасаждений. Площадка должна быть очищена от сухой травы и пахана кругом полосой в 1 м.На территории полевого стана запрещена стоянка и проезд машин, складирование любых материалов, выполнение сварочных работ.

.1.6 Техника безопасности при проведении земляных работ

Земляные работы выполняются сложной мелиоративной техникой и требуют повышенного внимания к безопасности труда.

До начала работ следует установить знаки, указывающие места расположения подземных коммуникаций. Не разрешается разрабатывать грунт в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций при помощи машин, ударных механизмов. Эти работы должны выполняться только при помощи лопат, без резких ударов. Рытье котлованов, траншей может проводиться с вертикальными стенками, которые необходимо крепить, или с откосами. Грунт, выброшенный из-под котлована, следует размещать на расстоянии не ближе 0,5 м от их бровок. Запрещается разрабатывать грунт способом подкопа. В случае наличия на откосах выемки валунов, рабочих необходимо вывести из опасных мест. После этого удалить валуны и камни. Запрещается установка и движение машин в пределах обрушения призмы обрушения грунта выемки без ее крепления. Для крепления вертикальных стенок котлованов глубиной до 3 м применяют инвентарные конструкции.

9.2 Безопасность жизнедеятельности при чрезвычайных ситуациях

К числу основных законов по ЧС следует отнести закон «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 11 ноября1994 года и закон «О гражданской обороне» от 12 февраля 1998 года. Согласно статье 14 закона «О защите населения и территории от ЧС природного и техногенного характера» администрация обязана:

спланировать и осуществить необходимые меры для защиты работников организации от ЧС,

спланировать и провести мероприятия по повышению устойчивости функционирования организаций и обеспечению жизнедеятельности ее работников в ЧС,

обеспечить создание, подготовку и поддержание в готовности к применению сил и средств по предупреждению и ликвидации ЧС, обучение работников способам защиты и действию в ЧС в составе невоенизированных формирований,

создать локальные системы оповещения о ЧС и оповещать работников об угрозе возникновения или о возникновении ЧС,

организовать проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ на подведомственных объектах и на прилегающих к ним территориях в соответствии с планами предупреждения и ликвидации ЧС.

В случае возникновения ЧС согласно ГОСТ Р 22.03.03-94 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита населения» администрация должна провести следующие основные мероприятия:

укрыть людей в приспособленных под нужды защиты населения помещениях производственных, общественных и жилых зданй, а также в специальных защитных сооружениях,

эвакуировать население из зон ЧС,

использовать средства индивидуальной защиты органов дыхания и кожных покровов,

провести мероприятия медицинской защиты,

провести аварийно-спасательные и другие неотложные работы в зонах ЧС.

Укрытие населения в приспособленных помещениях и в специальных защитных сооружениях следует проводить по месту постоянного проживания или временного нахождения людей непосредственно во время действия поражающих факторов источников ЧС, а также при угрозе их возникновения.

Эвакуацию населения из зон ЧС следует проводить в случае угрозы возникновения или появления реальной опасности формирования критических условий для безопасного нахождения людей. Эвакуацию следует осуществлять путем организованного вывода населения в близлежащие безопасные места, заранее подготовленные по планам и оборудованные в соответствии с требованиями и нормативами временного размещения, обеспечения жизни и быта людей.

В качестве средств индивидуальной защиты органов дыхания следует использовать общевойсковые, гражданские и промышленные противогазы, респираторы и простейшие подручные средства. В качестве средств индивидуальной защиты кожи следует использовать общевойсковые защитные комплекты, различные костюмы промышленного изготовления и простейшие средства защиты кожи.

Мероприятия медицинской защиты населения при ЧС следует проводить с целью предотвращения или снижения тяжести поражений здоровья и жизни людей под воздействием опасных и вредных факторов стихийных бедствий, аварий и катастроф, а также для обеспечения эпидемического благополучия в районах ЧС и в местах дислокации эвакуированных. Эти цели должны достигаться применением профилактических медицинских препаратов, современным оказанием квалифицированной медицинской помощи пораженным, и проведением других противоэпидемических мероприятий.

Аварийно-спасательные и другие неотложные работы в зонах чрезвычайной ситуации проводятся с целью срочного оказания помощи населению, которое подверглось непосредственному или косвенному воздействию разрушительных и вредоносных сил природы, катастроф и для ограничения масштабов, возникших при этом чрезвычайных ситуаций. Комплекс аварийно-спасательных работ должен обеспечить поиск и удаление людей за пределы зон действия опасных и вредных для их жизни и здоровья факторов, оказание неотложной помощи пострадавшим и их эвакуацию.

10. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА

10.1 Нормативно - правовая документация по охране окружающей среды

Огромное воздействие человек оказывает на природу в результате своей антропогенной деятельности. В настоящем процессе производственной деятельности происходит естественный процесс изъятия из природы веществ, в результате, которого создалась реальная угроза истощения большинства ресурсов, вся биосфера Земли находится под воздействием радиоактивных осадков, ядохимикатов, отходов производства, угрожающих здоровью человека, экономике и нормальному функционированию биосферы.

В соответствии с Конституцией Российской Федерации каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, которые являются основой устойчивости развития, жизни и деятельности народов, проживающих на территории Российской Федерации.

Закон « Об охране окружающей среды » регулирует отношения в сфере взаимодействия общества и природы, возникающие при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, связанной с воздействием на природную среду как важнейшую составляющую окружающей среды, являющуюся основой жизни на земле, в пределах Российской Федерации, а также на континентальном шельфе и в исключительной зоне экономической зоне Российской Федерации[16].

Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую и благоприятную водную среду; поддержания оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям; защиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения; предотвращения или ликвидации вредного воздействия вод, а также сохранения биологического разнообразия водных экосистем[17].

10.2 Воздействия на окружающую среду

Специализированное понятие «экологическая безопасность» - одно из составляющих безопасности - относится и к «нечеловеческим», природным сообществам: к живым организмам, экосистемам, всей биосфере Земли. Поэтому экологическая безопасность в самом общем смысле понятия определяется нами как возможность сохранения пригодных для нормального функционирования жизни условий биосферы, а тем самым и самой биосферы. Реализация возможности в действительность, как показал В.И.Вернадский, происходит посредством не прекращающих свою работу функций биосферы. Они представляют собой вечно длящиеся процессы и результаты деятельности сообщества живых организмов биосферы-биогеохимические функции живого вещества.

Естественная эволюция озер от момента их возникновения является длительным процессом, который заканчивается обмелением водоема при накоплении донных отложений, зарастанием водной растительностью и постепенным превращением в болото. Сказанное объясняется тем, что озера являются аккумулирующими природными системами с замедленным водообменном. Первым этапом начала деградации умирания озер является их эвтрофирование, то есть увеличение уровня биопродуктивности, связанное в первую очередь с накоплением в озерах питательных веществ.

Естественный ход процесса обмеления и зарастания озер в современный период ускоряется в десятки и сотни раз из-за антропогенного воздействия как на само озеро, так и на его водосбор. Интенсификация сельского хозяйства, возрастание транспортных потоков, процессы урбанизации, создание промышленных и энергетических объектов оказали существенное влияние на все естественные компоненты природы, в том числе и на озера. Вырубка лесов, распашка земель, бесконтрольное внесение удобрений, осушительно-оросительная мелиорация со сбросом в водоемы дренажных вод, углубление русел водотоков и создание дренажной сети губительно действуют на малые озера, так как нарушают естественные условия формирования стока на водосборе, способствуют усилению эрозионных процессов и увеличению выноса в озера биогенных и загрязняющих веществ. В результате хозяйственной деятельности озера теряют свое значение в качестве источников чистой воды. Появляется новая глобальная проблема - дефицит пресной воды, так как пресноводные озера деградируют и исчезают со все более увеличивающейся скоростью.

Некоторые озера прекратили свое существование в связи с развитием мелиоративных работ на водосборе, понижением уровня воды, поступлением большого количества продуктов эрозии. Поступление в водоемы биогенных элементов, вызванное интенсификацией сельского хозяйства и увеличением объемов сброса сточных вод, приводит к резкому увеличению уровня биологической продуктивности, что является основной причиной эвтрофирования и деградации озер. Антропогенное эвтрофирование озер стало массовым явлением и охватывает значительные территории.

10.3 Меры по обеспечению благоприятного состояния окружающей среды

Охрана природы - это плановая система государственных, международных и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, охрану и восстановление природных ресурсов, на защиту окружающей среды от загрязнения и разрушения для создания оптимальных условий существования человеческого общества, удовлетворения материальных и культурных потребностей ныне живущих и грядущего поколения.

Перечисленные ранее факты свидетельствуют о необходимости срочного принятия мер, направленных на снижение интенсивности обмеления, зарастания и деградации озер, на восстановление озерной экосистемы в целом. В настоящее время, когда озера и их водосборы подвержены значительному антропогенному воздействию, восстановление следует понимать не как возврат экосистемы к ее начальному состоянию в далеком прошлом, а прежде всего как снижение антропогенной нагрузки на озеро, удаление биогенных и загрязняющих веществ, повышение самоочищающей способности водоема.

Проблема восстановления озер может быть решена в результате реализации комплекса мер, проводимых как в отношении самого озера, так и в отношении его водосбора. В настоящее время Институтом озероведения РАН разработана научная концепция восстановления озерных экосистем, основу которой составляют такие понятия, как природный потенциал озер, их трофический статус и устойчивость. Существенно улучшить состояние озера могут следующие мероприятия:

Восстановительные меры на озерах

. Инженерные:

• реконструкция озера в водохранилище.

• дноуглубление, добыча сапропелей.

• изоляция донных отложений.

• аэрация гиполимниона.

• оксигенация гиполимниона.

• сбор и изъятие из водоема биомассы, макрофитов, водорослей, рыбы.

• разведение растительноядных рыб, водоплавающей птицы.

• создание зарослей водного гиацинта в притоках озера

. Химические:

• осаждение биогенных элементов.

• предупреждение избыточного подкисления поверхностных вод внесением извести.

Восстановительные меры на водосборах

. Агромелиоративные:

• использование почвозащитных севооборотов.

• полосное размещение культур.

• создание буферных полос из многолетних трав.

• выращивание зеленых удобрений.

. Лугомелиоративные:

• залужение опасных земель.

• создание биологических фильтров.

. Лесомелиоративные:

• организация водоохранных зон, прибрежных, овражно- болотных, стокорегулирующих лесополос

. Гидротехнические:

• строительство водоемов-регуляторов, прудов, хвостохранилищ.

• строительство навозохранилищ

. Стокоочистные:

• строительство новых очистных сооружений.

• модернизация существующих за счет использования современных

технологий.

. Почвоводоохранные:

• использование распылителей стока.

• строительство водозадерживающих валов-канав и валов-террас.

. Закрепительные:

• внесение удобрений по снегу и мерзлой почве.

• хранение удобрений на полях.

. Рекомендательные:

• применение дробного и локального способов внесения удобрений.

• использование капсулированных форм удобрений.

Очевидно, что выбор тех или иных мер восстановления диктуется состоянием озера, особенностями его гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов, а также существующими нагрузками биогенных и загрязняющих веществ. Перечисленные факторы можно установить лишь после серьезного изучения современного состояния озерных экосистем и их водосборов. Каждое озеро требует индивидуального подхода, что в свою очередь предусматривает его предварительное исследование с целью получения характеристики состояния, уровня антропогенной нагрузки, соотношения продукционно-деструкционных процессов и трофических связей как показателя стабильности озерной экосистемы.

Мероприятия по восстановлению экосистем озер должны осуществляться комплексно как на водосборе, так и в самом водоеме. Регулярные наблюдения за экологическим состоянием озерных экосистем дают возможность выявить ранние стадии их деградации и быстрее применять соответствующие мероприятия по управлению озерными процессами. В таких случаях эти мероприятия более эффективны и обходятся значительно дешевле.

Большое внимание и повышение требований к качеству пресных вод в настоящее время наблюдается во всем мире. Показано, что вкладывать финансовые средства в сохранение и восстановление окружающей среды, в том числе и озер, выгодно.

11. ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ МЕТОДОМ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

1. Разработка грунта 2 группы плавучими землесосными снарядами дизельными производительностью 80 м/ч

. Дополнительная транспортировка грунта 2 группы стационарными землесосными станциями перекачки при работе совместно с плавучими землесосными снарядами, производительность станций перекачки 80 м/ч[18].

11.1 Гидромеханизация земляных работ

Сущность гидромеханизации и условия ее применения. Гидромеханизация - это способ производства земляных работ, при котором разработка, транспортировка и укладка грунта осуществляются с помощью воды.Широкое применение гидромеханизации объясняется многими положительными качествами этого способа: простотой оборудования, большой производительностью, возможностью разработки грунта под водой[12].

При разработке грунта засасыванием его из-под воды нет необходимости проводить водоотлив и поддерживать выемку в осушенном состоянии. Так как пульпа транспортируется по лоткам или трубам, отпадает необходимость в устройстве землевозных дорого и упрощается организация транспортных операций .

К недостаткам гидромеханизированного способа следует отнести потребность в больших количествах воды, возможность разработки в основном несвязных и мало связных грунтов, большую энергоемкость в связи с перекачкой воды, трудность применения при рассредоточенных объемах работ.

Гидромеханизацию применяют для выполнения следующих видов работ: разработки грунта в котлованах и каналах с транспортировкой его в отвалы; разработки грунта в карьерах с перемещением и укладкой в профильные насыпи - плотины, дамбы; очистки каналов и отстойников от наносов; добычи песка и гравия в горных и русловых карьерах с транспортировкой и материала на месте складирования.

Основные операции при гидромеханизации - разработку, транспортировку и укладку грунта - можно выполнять разными способами и средствами, в зависимости от назначения объекта, вида разработки и природных условий. На практике применяют: разработку размывом струей воды и размыв засасыванием; транспорт самотечный и напорный; укладку в отвалы и профильные насыпи.

Разработку размывом струей воды (мониторный способ) применяют в забоях, не затопленных водой. При этом способе на источнике водоснабжения строят временную насосную станцию, от нее по водоводам вода подается по гидромониторам - механизмам для формирования компактной струи - в забой. Размытый струей воды грунт в виде пульпы собирается в приямок, из которого откачивается с помощью землесосной станции и подается по пульповодам к месту укладки в профильную насыпь или отвал.

При разработке грунта засасыванием из под воды (рефулерный способ) грунт в карьере или выемки (канал, котлован) разрабатывается плавучей землесосной установкой. Для этого место разработки (карьер или деловая выемка) должно быть затоплено водой. Пульпа вначале по плавучему, затем по магистральному пульповоду направляется на место укладки в насыпь.

Применимость гидромеханизации определяется наличием воды и свойствами подлежащих разработке грунтов.

При оценке свойств грунтов, кроме обычных показателей (механический состав, плотность, связность, пористость), приходится учитывать средний диаметр частиц грунта, коэффициент неоднородности механического состава, гидравлическую крупность частиц (скорость оседания частиц в стоячей воде), абразивные свойства (способность истирать металлические части оборудования и трубы).

11.2 Разработка грунта засасыванием из-под воды (рефулерный способ)

С помощью плавучих земснарядов разрабатывают грунт в подводных забоях: в крупных котлованах под гидротехнические сооружения, подводящих и отводящих каналах, пойменных и русловых карьерах, при очистке от наносов крупных каналов, отстойников, водоемов и регулировании русел рек водоприемников[12].

Размеры разрабатываемых выемок и забоев зависят от габаритов корпуса и всасывающих устройств земснаряда, которые, в свою очередь, связаны с основным параметром используемых машин - их производительностью.

Производительность земснарядов - величина весьма неопределенная, связанная не только со свойствами грунта, консистенцией пульпы, размерами забоя, но и с режимом работы землесоса. Поэтому производительность земснарядов часто характеризуют условной расчетной величиной, оценивающей производительность по грунту при средней консистенции пульпы 1:10. Рабочие перемещения плавучих земснарядов осуществляются системой тросов, концы которых закреплены. Для разработки грунта в профильных выемках, когда требуется обеспечить точные размеры их по глубине и ширине, корпус земснаряда удерживается в заданном положении, кроме тросов, якорными сваями в кормовой части понтона.

На крупных землесосных снарядах в носовой части устанавливают гидромониторы, которые используют для обрушения размывом грунтав надводной очистки забоя, если имеется реальная угроза образования козырька.

Особенности работы землесосных снарядов, характеризуемые перемещением рабочего органа - фрезы рыхлителя и всаса - в одной горизонтальной плоскости, не позволяют получить профильные выемки. Поэтому при разработке грунта перемещением фрезы нужно обеспечить такую ширину разработки по дну, чтобы после уположения откосов площадь сечения с естественными откосами была равна проектной площади.

11.3 Гидравлический транспорт грунта

Гидротранспорт грунта осуществляют самотечным (по лоткам и каналам) или напорным (по тубам) способом. В качестве пульповодов при самотечном транспорте пульпы используют земляные каналы и лотки, при напорном - трубы. Лотки для самотечного транспорта пульпы бывают деревянные, металлические или железобетонные прямоугольной или другой удобной формы сечения. Истирание пульповодов значительно сокращает срок их службы. Так как интенсивному истиранию подвержены нижние части стенок трубы, где выше консистенция пульпы, то необходимо в процессе эксплуатации периодически поворачивать их примерно на одну треть окружности.Для подачи пульпы от плавучих земснарядов служат плавучие пульповоды, состоящие из звеньев труб, смонтированных на металлических понтонах. Звенья соединяются шарнирными шаровыми соединениями, позволяющими земснаряду перемещаться в зоне разработки грунта. Вычислим объем разрабатываемого грунта плавучими землесосными снарядами:

 м3                                                                              (21)

где - глубина разработки донных отложений, м

 - площадь озера, м2

 м3

12. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Прямые затраты устанавливаются по сборникам территориальных единичных расценок в базовых ценах 2001 года ( ТЕР-2001 ), в зависимости от объемов, наименования и характеристики работ.

Накладные расходы и сметная прибыль определяются по сметным нормативам к фонду оплаты труда.

Фонд оплаты труда определяется суммой сметных затрат на оплату труда в составе прямых затрат с учетом поясного (территориального) коэффициента и суммой страхового взноса.

Где - сумма сметных затрат на оплату труда с учетом поясного (территориального) коэффициента

- сумма страхового взноса.

Сумма страхового взноса определяется федеральным законом о страховых взносах в пенсионный фонд, фонд социального страхования, федеральный и территориальный фонды обязательного медицинского страхования.

Экономические расчеты проведены на основании данных «Территориальные единичные расценки для определения стоимости строительства в городе Омске Омской области». Для получения необходимых для проекта данных был использован сборник №1.

Все полученные данные сведены в таблицу 7

Таблица 7 - Территориально-единичные расценки в базовых ценах 2001 года

Прямые затраты в базовых ценах 2001 года[18].

Земляные работы:

Затраты на оплату труда рабочим:

, руб.                                                                    (22)

где  - объем разрабатываемого грунта грунта, м3,  = 14000

руб.

Затраты на машины:

, руб.                                                                 (23)

руб.

Затраты на оплату труда механизаторов:

, руб.                                                                           (24)

 руб.

Расход неучтенных материалов:

, руб.                                                                  (25)

руб.

Прямые затраты:

 = 6318,9+68557,86+8402,5+8904,4=92183,26 руб

Все полученные данные сведены в таблицу 8.

Таблица 8 - Прямые затраты в базовых ценах 2001 года

Индекс удорожания сметной стоимости оплаты труда составляет 17,08, затраты на машины 5,99, на материалы 3,97.[18].

Затраты на оплату труда рабочим:

, руб.                                                           (26)

руб.

Затраты на машины:

, руб.                                                           (27)

руб.

Затраты на оплату труда механизаторов:

, руб.                                                         (28)

 руб.

Расход неучтенных материалов:

, руб.                                                           (29)

 руб.

Прямые затраты:

 = 107926,8+410661,6+143515+35350,55=697454 руб.

Все полученные данные сведены в таблицу 9.

Таблица 9 - Прямые затраты в ценах по состоянию на 4 квартал 2011 года

Фонд оплаты труда:

 руб.                                                                           (30)

руб.

Накладные расходы:

 руб.                                                                         (31)

 руб.

Сметная прибыль:

 руб.                                                                                     (32)

 руб.

Сметная стоимость строительно-монтажных работ:

 руб.                                                                           (33)

 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Озеро Соленое р.п. Москаленки Омской области необходимо восстанавливать, так как проблемы загрязнения и истощения озера стоят очень остро в настоящее время. Загрязнение водоема в первую очередь отрицательно воздействует на биологическое равновесие и самоочищение водоема. Для спасения и восстановления водоема необходима интенсивная очистка воды и донных отложений от гниющей органики и биогенных элементов, восстановление кислородного режима и механизмов микробиологического самоочищения водоема.

В данном проекте были изучены климатические особенности территории, а также особенности рельефа местности. Были произведены гидрологический, балансовый расчеты.

Также предложены мероприятия по восстановлению водоема, и по увеличению поверхностного стока.

Данным дипломным проектом предусмотрены: раздел безопасности жизнедеятельности при проведении земляных работ, экологическая безопасность, технология строительных работ и экономические расчеты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Ресурсы поверхностных вод СССР том 15, выпуск 2. - Ленинград.: Гидрометеоиздат, 1972.

. Ресурсы поверхностных вод СССР том 15, выпуск 3. - Ленинград.: Гидрометеоиздат, 1973.

. Справочник по климату СССР выпуск 17 часть II. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1965.

. Методические указания к практическим занятиям по курсу «Гидрология» часть 2. - Омск. - 1999.

5. Атлас расчетных гидрологических карт и номограмм. Приложение 1 к «Пособию по определению расчетных гидрологических характеристик» Гидрометеоиздат, 1986.

6. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Ленинград.: Гирометеоиздат, 1984.

. СП 33-101-2003 Определение основных расчетных гидрологических характеристик. М. 2004.

. Гидромеханизация разработки грунтов/ С.П. Огородников - Москва.: Стройиздат,1986.

. Организация и технология гидромелиоративных работ/ В.Г Ясинецкий, Н.К. Фенин - Москва.: Агропромиздат, 1986-352 с.

. Федеральный Закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 г.№ 7-ФЗ

. Водное Законодательство Российской Федерации

. Сборник №1 «Земляные работы», ТЕР 81-02-01-2001, Омск , 2002.