Помощь студентам в учебе
Изучение состояния прибрежной полосы и водоохраной зоны и оценка качества воды прибрежной зоны Шершневского водохранилища
|
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Влияние состояния водосборной территории на состояние водных
объектов 11
1.2 Особенности водохранилищных экосистем 12
1.3 Эволюция методик оценки качества поверхностных вод 13
1.3.1 Распространенные методики оценки качества поверхностных
вод отраслевого значения 14
1.3.2 Метод комплексной оценки степени загрязненности поверх-ностных вод 20
1.4 Инвентаризация и ранжирование источников загрязнения Шершнев-
ского водохранилища 22
Выводы по разделу один 24
2 ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1 Климатическая характеристика г. Челябинска 25
2.2 Краткая историческая справка о Шершневском водохранилище 29
2.3 Особенности береговой линии Шершневского водохранилища 30
2.4 Обоснование выбора точек для отбора проб 30
Выводы по разделу два 34
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ШЕРШНЕВСКОГО
ВОДОХРАНИЛИЩА 36
3.1 Определение температуры воды 36
3.2 Определение активной реакции воды 36
3.3 Определение цветности 37
3.4 Определение растворенного кислорода 37
3.5 Определение азот содержащих веществ в воде 39
3.5.1 Определение содержания нитратов 39
3.5.2 Определение содержания ионов аммония 39
3.6 Определение ортофосфатов и полифосфатов в воде 40
3.7 Результаты качественных показателей воды Шершневского водохра-нилища 41
Выводы по разделу три 42
4 РАСЧЕТ ОБЪЕМА ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ТЕРРИТОРИЙ, ОКАЗЫ¬
ВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ШЕРШНЕВСКОЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ 43
4.1 Расчет поверхностных сточных вод с площади водосборных террито¬рий 44
4.2 Расчет поверхностного стока с территории населенного пункта на
примере п. Западный 49
4.3 Расчёт суточных слоёв осадков Нр различной обеспеченности (веро- 51
ятности превышения)
Выводы по разделу четыре 52
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 53
5.1 Структура затрат на проведение исследований 53
5.2 Расчет стоимости материалов 53
5.3 Расчет стоимости электроэнергии 54
5.4 Расчет амортизационных отчислений 55
5.5 Расчет фонда заработной платы и отчислений во внебюджетные
фонды 55
5.6 Расчет себестоимости исследований 55
Выводы по разделу пять 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
ПРИЛОЖЕНИЕ А Климатическая характеристика г. Челябинска 62
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Граница водоохраной зоны 64
ПРИЛОЖЕНИЕ В Состояние береговой линии на 20.04.2016 г 65
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Влияние состояния водосборной территории на состояние водных
объектов 11
1.2 Особенности водохранилищных экосистем 12
1.3 Эволюция методик оценки качества поверхностных вод 13
1.3.1 Распространенные методики оценки качества поверхностных
вод отраслевого значения 14
1.3.2 Метод комплексной оценки степени загрязненности поверх-ностных вод 20
1.4 Инвентаризация и ранжирование источников загрязнения Шершнев-
ского водохранилища 22
Выводы по разделу один 24
2 ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1 Климатическая характеристика г. Челябинска 25
2.2 Краткая историческая справка о Шершневском водохранилище 29
2.3 Особенности береговой линии Шершневского водохранилища 30
2.4 Обоснование выбора точек для отбора проб 30
Выводы по разделу два 34
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ШЕРШНЕВСКОГО
ВОДОХРАНИЛИЩА 36
3.1 Определение температуры воды 36
3.2 Определение активной реакции воды 36
3.3 Определение цветности 37
3.4 Определение растворенного кислорода 37
3.5 Определение азот содержащих веществ в воде 39
3.5.1 Определение содержания нитратов 39
3.5.2 Определение содержания ионов аммония 39
3.6 Определение ортофосфатов и полифосфатов в воде 40
3.7 Результаты качественных показателей воды Шершневского водохра-нилища 41
Выводы по разделу три 42
4 РАСЧЕТ ОБЪЕМА ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ТЕРРИТОРИЙ, ОКАЗЫ¬
ВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ШЕРШНЕВСКОЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ 43
4.1 Расчет поверхностных сточных вод с площади водосборных террито¬рий 44
4.2 Расчет поверхностного стока с территории населенного пункта на
примере п. Западный 49
4.3 Расчёт суточных слоёв осадков Нр различной обеспеченности (веро- 51
ятности превышения)
Выводы по разделу четыре 52
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 53
5.1 Структура затрат на проведение исследований 53
5.2 Расчет стоимости материалов 53
5.3 Расчет стоимости электроэнергии 54
5.4 Расчет амортизационных отчислений 55
5.5 Расчет фонда заработной платы и отчислений во внебюджетные
фонды 55
5.6 Расчет себестоимости исследований 55
Выводы по разделу пять 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
ПРИЛОЖЕНИЕ А Климатическая характеристика г. Челябинска 62
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Граница водоохраной зоны 64
ПРИЛОЖЕНИЕ В Состояние береговой линии на 20.04.2016 г 65
Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения оптимальных условий водопользования; качества поверхностных и подземных вод в состоянии, отвечающем санитарным и экологическим требованиям; защиты водных объектов от загрязнения и истощения; а также сохранения биологического разнообразия водных экосистем [1].
Расширение территорий городской застройки за пределы существующих границ населенных мест оказывает отрицательное влияние на водные объекты не только в городской черте, но и за ее пределами. Увеличивающаяся антропогенная нагрузка приводит к возникновению неблагоприятной обстановки не только в самом водном объекте, но и на прилегающей территории - в водоохранной зоне и прибрежной защитной полосе. Сокращение площадей береговой зоны за счет развития застроенных территорий, транспортных загрязнений, неорганизованного отдыха горожан приводит к деградации озелененных территорий береговых зон и прибрежных полос.
Изменение состояния бассейна водосбора отражается на формировании поверхностного стока, и, следовательно, на состоянии качества воды водного объекта, куда поступает поверхностный сток.
С развитием жилищного строительства на территории г. Челябинска и отсутствием свободных территорий, пригодных для возведения новых жилых микрорайонов, все большей интерес и привлекательность представляет левовобережная сторона Шершневского водохранилища. В настоящее время территория все больше застраивается различными жилыми районами типа Залесье, Вишневая горка, Женева, Просторы.
Возрастающая нагрузка на прилегающие к водохранилищу территории приводит также к увеличению воздействия на акваторию, примыкающую к береговой зоне, и способствует снижению качества воды. В связи с этим анализ и оценка экологического состояния водного объекта и состояния прибрежной полосы представляется актуальной задачей.
Кроме того, одной из важных региональных экологических проблем является состояние водоемов, являющихся источниками хозяйственно-питьевого назначения. Оценка состояния водоема базируется на анализе качества воды и состоянии водной экосистемы. Под действием антропогенной нагрузки экосистемы теряют свою структурно-функциональную организацию. Водохранилище - это искусственный водоем, для которого характерны особые процессы функционирования экосистем (генезис). Экосистема водохранилищ формируется преимущественно за счет зарегулирования речного стока, вследствие чего изменяется степень воздействия природных и антропогенных факторов. Увеличение антропогенного воздействия на экосистемы водохранилища создает проблемы обеспечения водой населения и промышленных предприятий, а также возможность рекреационного использования водоема.
В этой связи особую актуальность приобретают характеристика и оценка качества воды этих водоемов как интегрального показателя их экологического состояния. Состав и свойства воды определяют пригодность ее как для жизни водных организмов, так и для различных видов водопользования, в том числе для хозяйственно-питьевых целей.
Основным средством для проведения оценки экологического состояния водоема являются показатели качества воды. Показатели, характеризующие экологическое состояние водных объектов, включены в стандарт [2] и применимы для контроля качества природных вод по физическим, химическим и гидробиологическим показателям. Однако стандарт не применяется при контроле качества вод антропогенно-нагруженных водоемов (используемых для промышленных нужд, сброса сточных вод, нужд гидроэнергетики и т.д.).
Единственным источником хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения г. Челябинска и Челябинского промузла является Шершневское водохранилище.
В 2002-03 годах кафедрой проводилась работа по теме: «Изучение экологического состояния и разработка математической модели прогноза качества воды водохранилищ (Долгобродского, Кыштымского, Аргазинского, Шершневского)», в которой было показано, что возросшие масштабы хозяйственной деятельности в прибрежной зоне и акватории Шершневского водохранилища обусловили нарушение экологического равновесия водоема: отмечались изменения качественного состава, гигиенических и органолептических свойств воды. В работе было показано, что 4 классом качества воды («загрязненная») характеризуется правый берег водохранилища, подвергаемый самой интенсивной нагрузке, как в прибрежной зоне, так и на акватории. Участки с меньшей нагрузкой, где систематическое загрязнение прибрежной зоны было значительно ниже, характеризовались 3 классом качества воды («удовлетворительной чистоты»). Сюда относилась практически вся акватория водохранилища, прилегающая к левому берегу.
Цель работы: анализ состояния левобережной части прибрежной полосы водохранилища, рекреационной нагрузки,определение физико-химических показателей качества воды в береговой зоне (экологические показатели)
1. Обследование береговой линии и прибрежной зоны акватории водохранилища Шершневского водохранилища.
2. Выбор и обоснование контрольных створов для отбора проб.
3. Анализ физико-химических показателей воды водохранилища
4. Определение объема поверхностного стока с водосборной площади рекреационной нагрузки
Расширение территорий городской застройки за пределы существующих границ населенных мест оказывает отрицательное влияние на водные объекты не только в городской черте, но и за ее пределами. Увеличивающаяся антропогенная нагрузка приводит к возникновению неблагоприятной обстановки не только в самом водном объекте, но и на прилегающей территории - в водоохранной зоне и прибрежной защитной полосе. Сокращение площадей береговой зоны за счет развития застроенных территорий, транспортных загрязнений, неорганизованного отдыха горожан приводит к деградации озелененных территорий береговых зон и прибрежных полос.
Изменение состояния бассейна водосбора отражается на формировании поверхностного стока, и, следовательно, на состоянии качества воды водного объекта, куда поступает поверхностный сток.
С развитием жилищного строительства на территории г. Челябинска и отсутствием свободных территорий, пригодных для возведения новых жилых микрорайонов, все большей интерес и привлекательность представляет левовобережная сторона Шершневского водохранилища. В настоящее время территория все больше застраивается различными жилыми районами типа Залесье, Вишневая горка, Женева, Просторы.
Возрастающая нагрузка на прилегающие к водохранилищу территории приводит также к увеличению воздействия на акваторию, примыкающую к береговой зоне, и способствует снижению качества воды. В связи с этим анализ и оценка экологического состояния водного объекта и состояния прибрежной полосы представляется актуальной задачей.
Кроме того, одной из важных региональных экологических проблем является состояние водоемов, являющихся источниками хозяйственно-питьевого назначения. Оценка состояния водоема базируется на анализе качества воды и состоянии водной экосистемы. Под действием антропогенной нагрузки экосистемы теряют свою структурно-функциональную организацию. Водохранилище - это искусственный водоем, для которого характерны особые процессы функционирования экосистем (генезис). Экосистема водохранилищ формируется преимущественно за счет зарегулирования речного стока, вследствие чего изменяется степень воздействия природных и антропогенных факторов. Увеличение антропогенного воздействия на экосистемы водохранилища создает проблемы обеспечения водой населения и промышленных предприятий, а также возможность рекреационного использования водоема.
В этой связи особую актуальность приобретают характеристика и оценка качества воды этих водоемов как интегрального показателя их экологического состояния. Состав и свойства воды определяют пригодность ее как для жизни водных организмов, так и для различных видов водопользования, в том числе для хозяйственно-питьевых целей.
Основным средством для проведения оценки экологического состояния водоема являются показатели качества воды. Показатели, характеризующие экологическое состояние водных объектов, включены в стандарт [2] и применимы для контроля качества природных вод по физическим, химическим и гидробиологическим показателям. Однако стандарт не применяется при контроле качества вод антропогенно-нагруженных водоемов (используемых для промышленных нужд, сброса сточных вод, нужд гидроэнергетики и т.д.).
Единственным источником хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения г. Челябинска и Челябинского промузла является Шершневское водохранилище.
В 2002-03 годах кафедрой проводилась работа по теме: «Изучение экологического состояния и разработка математической модели прогноза качества воды водохранилищ (Долгобродского, Кыштымского, Аргазинского, Шершневского)», в которой было показано, что возросшие масштабы хозяйственной деятельности в прибрежной зоне и акватории Шершневского водохранилища обусловили нарушение экологического равновесия водоема: отмечались изменения качественного состава, гигиенических и органолептических свойств воды. В работе было показано, что 4 классом качества воды («загрязненная») характеризуется правый берег водохранилища, подвергаемый самой интенсивной нагрузке, как в прибрежной зоне, так и на акватории. Участки с меньшей нагрузкой, где систематическое загрязнение прибрежной зоны было значительно ниже, характеризовались 3 классом качества воды («удовлетворительной чистоты»). Сюда относилась практически вся акватория водохранилища, прилегающая к левому берегу.
Цель работы: анализ состояния левобережной части прибрежной полосы водохранилища, рекреационной нагрузки,определение физико-химических показателей качества воды в береговой зоне (экологические показатели)
1. Обследование береговой линии и прибрежной зоны акватории водохранилища Шершневского водохранилища.
2. Выбор и обоснование контрольных створов для отбора проб.
3. Анализ физико-химических показателей воды водохранилища
4. Определение объема поверхностного стока с водосборной площади рекреационной нагрузки
В последние годы наблюдается интенсивное строительство новых жилых микрорайонов на территориях, примыкающих к левой стороне водоохраной зоны Шершневского водохранилища (Вишневая горка, Залесье, Женева, Просторы, Западный, Холм, Белый хутор). Для большинства территорий в настоящее время не решены вопросы сбора и удаления поверхностных вод.
При обследовании территории водоохраной зоны было обнаружено следующее.
1. Анализ распределения растительных сообществ и их видового состава выявил, что развитие древесной растительности на всех участках нормальное, но плотность ее различна (лесопосадки представлена в основном березой, кленом, ивой, тополем).
Видовое разнообразие трав в целом невелико и представлено дерновозлаковой растительностью (подорожник, различного вида клевер и т.п.). Травянистая растительность в весенний период нормального развития, образует плотный растительный покров, но в летний период (максимальной антропогенной нагрузки) отмечается угнетенное состояние (вытаптывание).
Санитарное состояние неудовлетворительное - наблюдается несанкционированное размещение бытового мусора.
Дно водохранилища при снижении уровня воды на обследованной территории представлено илистыми отложениями.
2. Физико-химический анализ проб воды показывает, что значительных изменений в качестве воды по анализируемым характеристикам не отмечено - в 20152016 годах анализируемые показатели согласуются с данными 2002 -2003 г.г.
Отмечается увеличение зоны эвтрофикации акватории прибрежных участков, что связано с интенсивной рекреационной нагрузкой береговой зоны рассматриваемой территории.
3. Объем прогнозируемого годового поверхностного стока с водосборной территории, имеющей уклоны рельефа в сторону исследуемых территорий водо- хранной зоны Шершневского водохранилища, согласно проведенным расчетам, будет составлять ~ 143 000 м3/год.
Максимальный объем поверхностного стока будет наблюдаться раз в 20 лет с вероятностью обеспеченности Роб = 4,9 %; минимальный - раз в 0,22 года с вероятностью Роб = 99 %.
4. По степени и источникам воздействия на территорию водоохранной зоны на исследуемом участке следует выделить:
1. Захламление территории бытовым мусором, особенно в несанкционированных местах отдыха.
2. Выход ливневой канализации с территории коттеджной застройки к территориям, имеющим уклон рельефа в сторону берега водохранилища и течение ливневых и талых вод по поверхности водоохранной зоны, на которой аккумулируются загрязняющие вещества.
Для снижения нагрузки на водоохранную зону Шершневского водохранилища, улучшения санитарного состояния рекомендуется проведение недорогостоящих природоохранных мероприятий:
1. установка водоохранных знаков в характерных местах: возможных местах подъезда к водоему, моек машин, пастьбы скота, установки палаточных городков и т.д [38]
2. проведение мероприятий по предупреждению попадания в водные объекты сосредоточенных и рассеянных загрязнений с водосборной площади, предусматривающие проведение агротехнических мероприятий по борьбе с эрозией почв и грунтов и для задержания поверхностного стока, содержащего загрязняющие вещества
- сохранение естественной травянистой растительности лесопосадок прибрежной зоны, при необходимости - высев трав для укрепления грунтов и предотвращающих поступление загрязняющих веществ.
При обследовании территории водоохраной зоны было обнаружено следующее.
1. Анализ распределения растительных сообществ и их видового состава выявил, что развитие древесной растительности на всех участках нормальное, но плотность ее различна (лесопосадки представлена в основном березой, кленом, ивой, тополем).
Видовое разнообразие трав в целом невелико и представлено дерновозлаковой растительностью (подорожник, различного вида клевер и т.п.). Травянистая растительность в весенний период нормального развития, образует плотный растительный покров, но в летний период (максимальной антропогенной нагрузки) отмечается угнетенное состояние (вытаптывание).
Санитарное состояние неудовлетворительное - наблюдается несанкционированное размещение бытового мусора.
Дно водохранилища при снижении уровня воды на обследованной территории представлено илистыми отложениями.
2. Физико-химический анализ проб воды показывает, что значительных изменений в качестве воды по анализируемым характеристикам не отмечено - в 20152016 годах анализируемые показатели согласуются с данными 2002 -2003 г.г.
Отмечается увеличение зоны эвтрофикации акватории прибрежных участков, что связано с интенсивной рекреационной нагрузкой береговой зоны рассматриваемой территории.
3. Объем прогнозируемого годового поверхностного стока с водосборной территории, имеющей уклоны рельефа в сторону исследуемых территорий водо- хранной зоны Шершневского водохранилища, согласно проведенным расчетам, будет составлять ~ 143 000 м3/год.
Максимальный объем поверхностного стока будет наблюдаться раз в 20 лет с вероятностью обеспеченности Роб = 4,9 %; минимальный - раз в 0,22 года с вероятностью Роб = 99 %.
4. По степени и источникам воздействия на территорию водоохранной зоны на исследуемом участке следует выделить:
1. Захламление территории бытовым мусором, особенно в несанкционированных местах отдыха.
2. Выход ливневой канализации с территории коттеджной застройки к территориям, имеющим уклон рельефа в сторону берега водохранилища и течение ливневых и талых вод по поверхности водоохранной зоны, на которой аккумулируются загрязняющие вещества.
Для снижения нагрузки на водоохранную зону Шершневского водохранилища, улучшения санитарного состояния рекомендуется проведение недорогостоящих природоохранных мероприятий:
1. установка водоохранных знаков в характерных местах: возможных местах подъезда к водоему, моек машин, пастьбы скота, установки палаточных городков и т.д [38]
2. проведение мероприятий по предупреждению попадания в водные объекты сосредоточенных и рассеянных загрязнений с водосборной площади, предусматривающие проведение агротехнических мероприятий по борьбе с эрозией почв и грунтов и для задержания поверхностного стока, содержащего загрязняющие вещества
- сохранение естественной травянистой растительности лесопосадок прибрежной зоны, при необходимости - высев трав для укрепления грунтов и предотвращающих поступление загрязняющих веществ.
