Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець (стр. 3 из 5)
Із загального обсягу води, що була використана у 1997 р. (1,96 км3), частка окремих споживачів становила: господарчо-питні потреби – 51%, виробничі – 40%, зрошення – 4%, сільгоспводопостачання – 4%. Приблизно такою ж залишилося співвідношення у 1998 р., хіба що об’єм використаної води зменшився до 1,57 км3.
Значне водокористування Сіверського Дінця починається ще у верхів’ї річки в межах Росії – тут розташована низка перегороджуючи споруд. На цій ділянці Донець та його притоки (р.Оскіл) приймають води, що відкачуються при видобутку залізної руди. Майже межує з Україною Бєлгородське водосховище (його об’єм 76 млн. м3), що має комплексне використання. Після того, як річка опиняється в межах України, вона на значній довжині (65 км) являє собою Печенізьке водосховище. Площа дзеркала водосховища – 86,2 км2, повний об’єм – 383 млн м3. З водосховища поблизу с.Старий Салтів бере початок водовід на Харків. Дещо нижче від гідровузла на правому березі річки поблизу с.Кочеток бере початок інший водовід (його пропускна здатність 8,6 м3/с), що слугує для забезпечення питних потреб міста. У 1997 р. ним було передано 232 млн. м3 води.
Нижче по течії у Сіверський Донець впадає р.Уди, що є основним водоприймачем стічних вод м.Харкова. Тільки 1997 р. у річку відведено 279 млн. м3 води [13].
Об’єктом, що забирає воду із Сіверського Дінця, є Зміївська ТЕС, розташована поруч з оз.Лиман (воно і є водоймою-охолоджувачем). Підпитка водойми здійснюється з Дінця; в річку ж відводиться вода під час «продувки» водойми.
У межах Харківської області розташоване і найбільше в басейні річки Червонооскільське водосховище на р.Осколі. Одна із цілей його створення – поповнення стоку Сіверського Дінця у посушливі місяці року, коли природні витрати води в річці не в змозі покрити потреби каналу Сіверський Донець – Донбас.
Помітною гідротехнічною спорудою на Сіверському Дінці є розташована неподалік від Слов’янська Райгородська гребля, збудована у 1958 р. у комплексі з водозабором каналу Сіверський Донець – Донбас. Гребля споруджена з метою підйому води в річці регулювання рівня на вході у канал. Основні характеристики греблі є такими: довжина – 120 м, кількість прольотів – 6, ширина прольотів – по 16 м. Санітарні витрати води на греблі взимку дорівнюють – 14-16 м3/с, влітку – 25 м3/с.
Канал Сіверський Донець – Донбас бере початок на правому березі річки трохи вище Райгородської греблі. Ще донедавна забір води в канал становив 1,0 км3. В останнє десятиліття водозабір дещо зменшився, зокрема, у 1998 р. з річки забрано 794 млн. м3.
Вище Райгородської греблі, але вже на лівому березі річки бере початок ще кілька водопровідних об’єктів. Зокрема, тут знаходиться один із двох водозаборів Західної фільтрувальної станції (ЗФС), що була збудована у 1993 р. Від водозабору вода подається до селища Білогорівки, розташованого трохи нижче по течії. Тут знаходиться другий водозабір ЗФС. Залежно від обставин, зокрема забрудненості річки, більше використовується то один, то другий водозабір. Після очистки на очисних спорудах вода подається для потреб міст Лисичанська, Первомайська, Кіровська [1].
Трохи нижче від місця впадіння в Сіверський Донець р.Казенний Торець вода забирається для технологічних потреб Слов’янської ТЕС.
На прилеглій ділянці річки беруть початок і кілька водопровідних об’єктів: Другий Донецький водовід (його довжина – 150 км), Південно - Донбаський водовід тощо.
Велика кількість водогосподарських об’єктів розташована нижче Лисичанська. Приблизно в 20 км від міста знаходиться – Світличанський водозабір. Сюди ж доходить трубопровід із Західної фільтрувальної станції. Звідсіль вода подається для водопостачання м.Стаханова та ще кількох населених пунктів, розташованих на правому березі Дінця.
Слід зазначити, що в багатьох випадках використання води для питних потреб здійснюється з річки лише частково. Звичайно до води, що забирається з Дінця, додається вода з підземних джерел. У більшості випадків забір здійснюється з родовищ підземних вод, що розташовані на лівому березі.
Щоб уникнути надмірного спрацювання запасів підземних вод, виконується їх підпитування. Для цього проводиться ціла низка заходів. Одним з них є підкачка води з Дінця. Таким способом підживлюється одне з найбільших заплавних озер – Боброве, що знаходиться на лівому березі річки нижче м.Лисичанська. Ще один спосіб полягає в розкритті дамб під час повені і їх відновленні після її проходження. Нарешті, на Сіверському Дінці 1993 р. знайшов поширення такий захід, як штучний паводок. Сутність заходу полягає в організації скиду води з Печенізького, Червонооскільського та Червонопавлівського водосховищ (останнє входить у водогосподарський комплекс Дніпро – Донбас) з тим, аби хвилі підйому наклалися одна на другу і зумовили затоплення заплави. Реалізація паводку виконується із врахування гідрометеорологічної ситуації – тоді, коли на річці проходить водопілля.
Серед важливих промислових об’єктів у нижній течії річки слід згадати Луганську ТЕС, що також використовує воду з річки.
Окрім того, що вода із Сіверського Дінця широко використовується для задоволення промислових та господарчо-питних потреб, певну роль відіграє забір води на зрошення. Основні водозабори розташовані нижче м.Лисичанська. Зокрема, на цій ділянці розташовані водозабори цілої низки невеличких зрошувальних систем: Литвинівської, Должанської, Кримської, Раєвської, Ново-Аннівської, Кружилівської, Краснодонської, Молодогвардійської, Суходольської. У цілому потужність зазначених водозаборів є малою: на рівні 1-2 м3/с. В останні роки через вихід з ладу частини обладнання, інші чинники забір води на зрошення зменшився. Водночас, з огляду на численність зрошувальних систем, вони спроможні зумовлювати певний вплив на водність річки, насамперед у посушливі місяці.
Інші види господарського використання Сіверського Дінця: в гідроенергетиці, для судноплавства – використання не знайшли. На самій річці нема жодної ГЕС. Може бути згадана порівняно невелика Червонооскільська ГЕС, що збудована на р.Осколі. Її потужність – 3,7 тис.кВт.
Щодо транспортного використання річки, то в межах України судноплавство відсутнє. Це зумовлено порівняно малими розмірами річки, наявністю в руслі виходів корінних порід, поширеністю корчі. Фактично на річці неможливо зустріти навіть моторний човен. У кількох місцях існують лише поромні переправи.
Як уже зазначалося, Сіверський Донець є доволі бідним на рибні ресурси. Більш багатими на рибу є розташовані на річці водосховища, насамперед – Червонооскільське.
В останні роки значно зменшилося використання річки для рекреації. Більшість будинків для відпочинку, таборів для дітей, що стоять на берегах річки (насамперед на правому березі) не працюють. Причина цього – важкий економічний стан більшості підприємств Донбасу.
Останнім часом ситуація з водогосподарським комплексом, що склався у Сіверському Дінці, свідчить про зростаючу небезпеку техногенних аварій. У багатьох підприємств нема коштів для належного утримання гідротехнічних об’єктів, очисних споруд. Деякі з перегороджуючих споруд на річках басейну залишилися без нагляду, деякі – списані з балансу. Зустрічаються випадки, коли розпочате будівництво якоїсь греблі так і не завершено. Зокрема, здійснена розчистка русла р.Казенний Торець на пропуск повені 1% - вої забезпеченості фактично не доведена до кінця, оскільки перегороджувальні споруди не реконструйовані.
2 Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічномузабрудненні р. Сіверський Донець
2.1 Опис методу розрахунку
У випадках забруднення річкової води органічними відходами, розкладання відходів відбувається під дією бактерій, що використовують розчинений у воді кисень. Концентрацією відходів вимірюють біохімічним споживанням кисню (БСК), що являє собою кількість кисню на одиницю об’єму води, необхідної для розкладання відходів. Одиниця виміру БСК – кількість кисню в мг/дм3.
Швидкість розкладання відходів пропорційна їх концентрації за умови, що у воді присутня достатня кількість кисню для підтримки процесу. Для опису БСК використовуємо символ В, і швидкість розкладання відходів виразимо формулою:
, (1)де k1 – постійна добору кисню, вимірюється в одиницях 1/д. При відсутності відходів концентрація кисню коливається біля рівноважного значення ср:
, (2)При наявності відходів реальна концентрація кисню с буде нижче рівноважної і зниження концентрації кисню D визначається як:
, (3)Змінна D може збільшуватися згодом внаслідок окислювання відходів і зменшуватися внаслідок поглинання кисню поверхнею води:
, (4)де перший член у правій частині рівняння характеризує процес окислювання відходів, а другий член аерацію; k2 є коефіцієнт аерації і вимірюється в одиницях з розмірністю 1/д.