Комплексное использование и охрана водных ресурсов

                                      h_пр(луг)=0,72h_пр(п) – 0,07,                                     (4.15) 

    h_пр(луг)=0,72^. 1,3 – 0,07=0,866 м.                                                           

                                                                 

    Большую роль в формировании стока играет водопроницаемость почв. Она изменяется в широких пределах, что связано не только с механическим составом почвогрунтов, но и наличием растительности, ее видов, антропогенным воздействием и т.п. Например, в лесу фильтрующая способность почвы выше по сравнению с полевыми участками при совершенно одинаковых по механическому составу и генетическому типу почвах. Поэтому рекомендуется сначала определить (примерно) пределы коэффициента фильтрации для СФК водосбора, а затем в процессе расчета уточнить их значения. Для этого нужно иметь за расчетный период среднюю величину весеннего стока в замыкающем створе (либо из наблюдений, либо снять с карт изолиний).

    По  вышеприведенным формулам для верхнего и нижнего пределов коэффициентов  фильтрации рассчитывается сток и сравнивается с фактическим стоком (наблюденным). В случае расхождения (обычно 0,1 мм) вычисления повторяются для средних значений коэффициента фильтрации. При отсутствии данных коэффициент фильтрации можно принять в зависимости от G (максимальной гигроскопичности) или содержания глинистых частиц в почве (таблица 1.6).

    Сток  со всего водосбора h, м, определится как средневзвешенная величина 

                                                                                                         (4.16) 

где y_i – сток с i-го СФК, м;

    f_i –  площадь i-го СФК, км²;

    F - полная площадь водосбора, км². 

                                                         (4.17) 

      =7,9 мм.

    Объем годового стока W, млн.м³, рассчитывается по формуле 

                                                                                                            ( 4.18) 

где y – суммарный сток СФК, м.

   Расчет  приведен в таблице 4.1.(приложение Б, таблица Б1 ) 
 
 

4.2 Расчет стока в естественных условиях (при отсутствии антропогенного воздействия)

   Расчет  ведется аналогично п. 4.1 и приведен в таблице 4.2 (приложение Б,таблица Б2). Но для оценки влияния хозяйственного освоения водосброса на среднегодовой сток выполняется расчет для естественного фона, и сравниваются полученные значения первого и второго варианта. Пашня заменяется лугом, на территории нет населенных пунктов и нет выпаса скота.  

   Таким образом, слой стока при отсутствии антропогенного воздействия увеличился на 2,3 мм, а общий объем СФК увеличился на 24,1 млн.м³ по сравнению со стоком в реальных условиях(при антропогенном воздействии). 

    5 РАСЧЕТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ  РЕКИ БИОГЕННЫМИ  ЭЛЕМЕНТАМИ 

     Источниками биогенных элементов служат:

– сельскохозяйственные территории;

– фермы (крупные и мелкие подворья);

– коммунально–бытовые отходы из населенных пунктов;

    Наибольшее  загрязнение территорий идет с сельскохозяйственных территорий: азота в среднем поступает  в 3 раза больше, а фосфора в 10 раз  больше, чем с городских территорий. 

5.1  Вынос биогенных  элементов с сельскохозяйственных  угодий с поверхностным и твердым стоком

       Основными биогенными элементами (биогенами), способствующими евтрофированию  водоемов, являются азот и фосфор. Они поступают в воду в виде нитратов, нитритов, аммония и фосфатов. Для оценки количества биогенов, выносимых с сельскохозяйственных угодий используется методика [2], в соответствии с которой, концентрация биогенных веществ рассчитывается по формуле 

                                           C = C_y + C_m ,                                                            (5.1) 

где С – концентрация биогенов, мг/л;

    С_у – концентрация водно-растворимых форм, мг/л;

    С_т – концентрация абсорбированных форм, выносимых твердых

стоком, мг/л. 

                                      ,                                   (5.2) 

                                                     (5.3)

где a – параметр растворимости, для азота а = 0,144 кг/л, для фосфора

а = 0,002 кг/л;

    D_n – содержание подвижных форм в почве, для фосфора для южной подтайга принимается D_n = 50 мг/кг; для азота при типе почв подзолистые

 D_n = 18 мг/кг;

    b – параметр перехода удобрений в сток, зависит от сроков и способов внесения удобрений. Осенью по мерзлой почве (поверх.) величина b равна для азота и фосфора, соответственно, 0,216; 0,510 мгга/лкг;

    D_y – доза удобрений, принимаемая равной для азота и фосфора, соответственно, 80;60 кг/га ;

    К_а – эмпирический коэффициент (константа). Для озимых зерновых эта величина принимается 0,7;1,1 для азота и фосфора соответственно.

    W_ф – вынос фосфора с пашни, кг/га;

    F – площадь СФК, км²;

    W_год – среднегодовой объем стока в замыкающем створе, млн.м³.

    С твердым стоком в основном выносится  фосфор. Вынос азота незначителен, поэтому расчет выноса с твердым  стоком выполняется обычно только для  фосфора. Рекомендуется следующая  эмпирическая зависимость: 

       ,                                                    (5.4) 

где  G_m – модуль смыва почвы весенним стоком (т/га), зависит от годового слоя стока и от грунта почв.

      Годовой слой стока h_в, мм, рассчитывается по формуле 

                                                                                                           (5.5) 

где y_i – годовой слой стока i – СФК, мм;

       D,B – эмпирические коэффициенты, равные соответственно 7,5;1,4.

    Почвы – черноземы, для них величина  G_m  равна 0,05 т/га;

Твердый фосфор выносится только с пашни.

Масса выносимого фосфора М_ф, кг, определяется по формуле 

(5.6)

                 

Расчет  приведен в таблице 5.1. 

Таблица 5.1 – Расчет концентрации фосфора, выносимого твердым стоком

№ СФК	Fi, га	yi, мм	hв, мм	Gт, т/га	Wф, т/га	Мф, т	Wi, млн. м3	Ст, мг/л
1	2	3	4	5	6	7	8	9
19	10,875	0,051	0,092	0,75	0,017	0,1841	0,556	0,330819
20	47	0,048	0,087	0,75	0,017	0,7955	2,265	0,351257
21	2,75	0,056	0,100	0,75	0,017	0,0465	0,153	0,304631
22	18,125	0,011	0,020	0,75	0,017	0,3068	0,200	1,536466
23	16,875	0,010	0,018	0,75	0,017	0,2856	0,173	1,653728
24	2,5	0,018	0,032	0,75	0,017	0,0423	0,045	0,944194
25	70,975	0,005	0,009	0,75	0,017	1,2014	0,346	3,469767
26	15,3375	0,029	0,053	0,75	0,017	0,2596	0,448	0,579734
∑	184,438					3,1219	4,185	0,745909

 

    Далее считается вынос биогенных элементов  с угодий. Для расчета принимаются  следующие величины:

    Луг пойменный: а = 0,144кг/л; К_а = 0,7;D_y = 0 (удобрение не вносятся);

D_п = 49 мг/кг (фосфор); D_п = 20 мг/кг (азот). Величина С_у определяется по формуле 5.2.

      Лес: C_y = 0,4 мг/л для азота; C_y = 0,015 мг/л для фосфора.

      Болото: C_y = 1,58 мг/л для азота; C_y = 0,04 мг/л для фосфора.

Общий вынос биогенных элементов рассчитывается в таблице 5.2 
 
 
 

Таблица 5.2 – Вынос биогенных элементов  с угодий

Угодье	Fi, га	Wi, млн. м3	Азот		Фосфор (ж.)		Фосфор (тв.)		Фосфор (общ.)
			СN, мг/л	МN, т	СP, мг/л	МP, т	СP, мг/л	МP, т	МP, т	СP, мг/л
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
пашня	18443,8	4,185	19,872	83,17	30,7	128,48	0,746	3,12	31,446	0,385
лес	77843,8	74,280	0,4	29,71	0,015	1,114	-	-	1,114	0,014
луг пойм	3714	1,230	2,016	2,479	0,16	0,197	-	-	0,197	0,002
болото	3750	2,026	1,58	3,201	0,04	0,081	-	-	0,081	0,001
∑	103751,5	81,721	1,4508	118,5	1,5893	129,88	0,038	3,12	133,00	1,628