169137 (Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець)

Курсова робота

На тему: «Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець»

Одеса-2010

Зміст

Вступ

1 Обгрунтування вибраних параметрів

1.1 Загальна характеристика р. Сіверський Донець

1.2 Гідрологічний режим р. Сіверський Донець

1.3 Гідрохімічна характеристика р. Сіверський Донець

1.4 Водогосподарське використання р. Сіверський Донець

2 Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець

2.1 Опис методу розрахунку

2.2 Моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК5 та швидкості вітру

2.2.1 Похідні дані для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК5 та швидкості вітру

2.2.2 Розрахунки для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК5 та швидкості вітру

2.3 Прогнозування значення максимальної нестачі кисню в р. Сіверський Донець на найближчий час

Висновок

Список літератури

Вступ

Серед розчинних речовин, що потрапляють в океан із суші, велике значення для мешканців водного середовища мають не тільки мінеральні, біогенні елементи, але й органічні залишки. Винесення в світовий океан органічної речовини оцінюється в 300—380 млн т/рік.

Стічні води, які містять суспензії органічного походження або розчинену органічну речовину, згубно впливають на стан водойм. Осідаючи, суспензії заливають дно і затримують розвиток або зовсім припиняють життєдіяльність мікроорганізмів, які беруть участь у процесі самоочищення вод. При гнитті цих осадів можуть утворюватися шкідливі сполуки й отруйні речовини, такі як сірководень, що призводять до забруднення усієї води в ріці. Наявність суспензій ускладнює також проникнення світла в глиб води і сповільнює процес фотосинтезу.

Однією з основних санітарних вимог, що висуваються до якості води, е вміст у ній необхідної кількості кисню. Шкідливий вплив мають усі речовини, які так чи інакше сприяють зниженню вмісту кисню у воді. Поверхнево-активні речовини - жири, олії, мастильні матеріали - утворюють на поверхні води плівку, яка перешкоджає газообміну між водою й атмосферою, що знижує ступінь насиченості води киснем. Значний обсяг органічних речовин, більшість з яких не властива природним водам, скидається в ріки разом із промисловими й побутовими стоками. Інтенсивне забруднення водойм і водостоків спостерігається у всіх промислових країнах. У зв'язку зі швидкими темпами урбанізації і порівняно уповільненим будівництвом очисних споруд або їхньою незадовільною експлуатацією водні басейни й ґрунт забруднюються побутовими відходами. Особливо відчутним є забруднення у водоймах з уповільненою течією або непроточних (водосховища, озера). Розкладаючись у водному середовищі, органічні відходи можуть стати середовищем для патогенних організмів.

Вода, забруднена органічними відходами, стає практично непридатною для пиття й інших потреб. Побутові відходи небезпечні не тільки тим, що є джерелом деяких хвороб людини (черевний тиф, дизентерія, холера), але й тим, що вимагають для свого розкладання багато кисню. Якщо побутові стічні води надходять у водоймище в дуже великих кількостях, то вміст розчинного кисню може впасти нижче рівня, необхідного для життя морських і прісноводних організмів.

1 Обґрунтування вибраних параметрів

1.1 Загальна характеристика р. Сіверський Донець

Сіверський Донець є найбільшою річкою на сході України. Водночас це найбільша притока Дону. Загальна довжина річки становить 1053 км, площа басейну - 98900 км2, середній похил до гирла – 0,00018 (18 см на 1 км) [6, 9].

Українська частина басейну за своїми розмірами і впливом на стік є головною; її довжина становить 723 км, площа басейну – 54500 км2 (55 % повної площі водозбору). Останній населений пункт перед виходом річки за межі країни – х. Попівка (222 км від гирла).

Назва річки пов’язується з тим, що у верхів’ї її басейну свого часу мешкало плем’я сіверян [14]. Серед місцевих жителів річку найчастіше називають просто Донець.

Річка бере початок на південному схилі Середньоруської височини. Основний напрямок верхньої течії – на південь, нижче м. Змієва – південний схід. Значна частина правобережжя відноситься до Донецького кряжу.

У цілому басейну річки притаманна складна геологічна будова. Важливою його особливістю є висхідні неотектонічні рухи, які сприяють врізанню річкових долин, активізації ерозійних процесів. Еродованість території, поширеність ярів - невід’ємні риси басейну річки [8, 10].

У межах України басейн річки умовно може бути поділений на кілька частин. Перша – розташована в Харківській області. Зазначена територія, хоча і належить частково до Лісостепу, але насправді є майже безлісою рівниною. Невеличкі ділянки лісів складені з дуба. У південній частині області на правому березі здіймаються пагорби, що часто складені з крейдяних порід. На цій ділянці спостерігаються карстові явища. Наявність карстових порід притаманна і для основних притоків: Оскола, Айдару, Деркула.

В тій частині, де до річки притискується Донецький кряж, відмінності між правою та лівою частинами басейну стають більшими. Лівобережжя тут є рівнинним; що ж для правобережжя, то для нього характерний пагорбовий рельєф. Лівий схил річкової долини тут здебільшого пологий, правий – високий та крутий. Де-не-де на схилах долини можна побачити виходи корінних порід на поверхню (мергель, крейда). Заплава річки – здебільшого лівобережна; у багатьох місцях вона має старичні озера.

На ділянці, де річка тяжіє до Донецького кряжу, вона має доволі значну висоту берегів – у межінь вона становить близько 5 м. На всій цій ділянці вздовж лівого берега до кордону з Росією тягнеться широка смуга лісів (ближче до русла – дуб, далі – сосна). Значною мірою вони мають штучне походження. Деревна рослинність зустрічається і в ярах.

Після того, як Сіверський Донець полишає Донбас, відмінності між його ліво- і правобережними частинами знову нівелюються.

Основним типом грунтів у басейнів Сіверського Дінця є чорноземи – у верхній частині середньогумусні, у нижній – мало гумусні. Поблизу самої річки на лівому березі більш поширені піщані грунти, на правому – більш важкі щебенчасті [10].

Кліматичні характеристики басейну річки мають певні особливості, зумовлені розташуванням на сході держави. У цілому для термічого режиму притаманна прохолодна зима (інколи холодна) і тепле (інколи спекотне) літо. Зокрема, у Харкові середня багаторічна (період 1961 – 1990 рр.) температура у січні становить -6,9º, липні 20,3º. У Луганську ці характеристики є такими: -5,9º і 21,7º. Басейну Дінця притаманна доволі мала кількість опадів, на рівні 500 мм. У Харкові і Луганську середня річна кількість опадів відповідно становить 519 і 473 мм [15]. Порівняно з басейнами інших великих річок басейн Сіверського Дінця відзначається переважанням сухих вітрів зі сходу. Тут також менша відносна вологість повітря (особливо влітку). Звичайно, що ці фактори, не можуть не впливати на умови формування річкового стоку. Модуль стоку в басейні Дінця є меншим, ніж, наприклад, у басейні Дніпра.

Русло Сіверського Дінця є доволі покрученим. Його ширина при виході річки на територію України (с.Огірцеве) становить 25-30 м, характерна глибина – 1 м. У районі м. Лисичанська (найбільше місто на річці) ширина в межінь становить 60-70 м. В тих місцях, де русло притискується до високих пагорбів на правому березі, ширина зменшується до 50 м. Максимальна глибина русла в межінь становить 2,0 – 2,5 м. Водночас можливі випадки, коли глибина сягає 4 м. Що ж до перекатів, то тут глибина падає до такої, що річку в межінь можна перетнути убрід. Деяке зростання розмірів річки відбувається після того, як вона приймає такі важливі притоки, як Айдар і Деркул.

Русло Дінця здебільшого складено з піску. Де-не-де трапляються виходи корінних порід. У руслі зустрічаються корчі; вздовж берегів доволі часто зустрічається смуга повітряно-водної та водної рослинності.

Вода в річці має слабкий зеленуватий відтінок.

Характерними ознаками Сіверського Дінця, що виділяють його з-поміж інших великих річок України, є велика кількість водозабірних споруд, які можна зустріти через кожні кілька кілометрів. Значне водоспоживання відповідно супроводжується водовідведенням. На додаток до цього, Сіверський Донець та його притоки приймають велику кількість шахтних вод. Ці фактори зумовлюють значний вплив на якісні характеристики. Порівняно з іншими великими річками України якість води у Сіверському Дінці є найгіршою.

Невисока якість води у Дінці впливає не тільки на можливість водоспоживання, але й на біологічні ресурси. Риби в річці порівняно мало і вона здебільшого не встигає досягти великих розмірів. Причиною цього є періодичні скиди забруднюючих речовин, аварії на очисних спорудах.

Найбільшою лівою притокою річки є р. Оскіл. Його довжина становить 472 км, площа басейну – 14800 км2 [6, 12] (за іншими даними [7] – 14680 км2). Впадає р.Оскіл у Донець в 580 км від гирла. Особливістю Осколу до зарегулювання була значна мінливість стоку. Після короткої повені більшу частину року водність річки звичайно була невеликою. Нині стік дещо вирівнявся. Серед найбільших лівих притоків також виділяються річки Айдар (довжина – 264 км, площа водозбору – 7420 км2) і Деркул (163 км і 5180 км2) [6].

Найбільшою правою притокою Сіверського Дінця є р. Казенний Торець. Його довжина – 134 км, площа басейну – 5410 км2 [6]. Особливістю цієї притоки є розташування на ній цілої низки промислових міст: Краматорська, Слов’янська, Дружківки. З огляду на цей факт, використання річки (насамперед для промислового водопостачання) є дуже значним. На р. Казенний Торець збудовано кілька водо підпірних споруд, за якими утворено невеличкі водоймища. На жаль, деякі із споруд мають незадовільний технічний стан і давно потребують реконструкції.

Р.Казенний Торець є водоприймачем великої кількості промислових підприємств; її верхів’я знаходиться під впливом шахтних вод. Зазначені фактори не тільки зумовили значні зміни гідрохімічних характеристик, але й призвели до порушення термічного режиму. Річка замерзає лише у суворі зими.

З інших правих притоків Дінця слід згадати р. Лугань (довжина річки – 198 км, площа водозбору – 3740 км2), на якій розташовано м. Луганськ [12].

1.2 Гідрологічний режим р. Сіверський Донець

Той факт, що Сіверський Донець упродовж століть широко використовувався для господарських потреб, не могло не вплинути на вивченість річки. Тільки в межах України на ній розташовано 10 водпостів, на яких вимірюються витрати води. Водпостами, які відзначаються найбільшою тривалістю спостережень, є: Зміїв (відстань від гирла – 793 км, площа басейну – 16600 км2), Ізюм (602 км, 22600 км2) та Лисичанськ (430 км, 52400 км2). Замикаючим водо постом на річці є Кружилівка (263 км, 73200 км2).

З основних даних про стік Сіверського Дінця випливає, що на в/п Лисичанськ середня багаторічна витрата води становить 104 м3/с (3,28 км2), при переході річки з території України у Росію (в/п Кружилівка) – 137 м3/с (4,32 км2).

Зважаючи на географічне положення річки (схід України), її стік має доволі значну мінливість. Максимальна середня річна витрата води на в/п Лисичанськ становила 261 м3/с, мінімальна – 22,5 м3/с.

Фізико-географічні чинники, а також вплив господарювання зумовлюють певні особливості водності річки по її довжині. Зустрічаються ділянки, де має місце не зростання водності, а її зменшення.

Невеличке падіння стоку відбувається між водпостами Зміїв і Протопопівка, що розташовані відповідно в 793 і 650 км від гирла. Більш значне зменшення стоку спостерігається на ділянці Єремівка – Райстародубівка (573 і 510 км).

У першому випадку факт зменшення стоку може бути пояснений розташуванням на зазначеній ділянці карстових порід. Певну роль відіграє і господарська діяльність, зокрема, підпитка водойми-охолоджувача Зміївської ТЕС. Що стосується ділянки річки між водопостами Єремівка – Райстародубівка, то в цьому випадку чинником, що зумовлює зменшення водності, є відбір у води у канал Сіверський Донець – Донбас. Перевищення відбору над припливом інколи має місце і на ділянці Райстародубівка – Лисичанськ.

Помітне зростання водності Сіверського Дінця спостерігається на ділянці Протопопівка – Ізюм. Зазначений факт насамперед зумовлений тим, що саме на цій ділянці в річку надходить вода з каналу Дніпро – Донбас. Зокрема, цим каналом 1998 р. у басейн Дінця подано 120 млн.м3 води, що відповідає витраті близько 4 м3/с [3].

У внутрішньорічному розрізі своєю водністю виділяється весняна повінь. Вона спостерігається зазвичай з початку березня до середини травня. Незважаючи на короткочасність, упродовж повені проходить 2/3 річного стоку річки.

Пік повені зазвичай спостерігається наприкінці березня – початку квітня. В окремі весни інтенсивність підйому може сягати 1 м за добу. Середня багаторічна витрата, що відповідає піку повені на в/п Лисичанськ становить 1100 м3/с.