Развитие водного хозяйства как отрасли народного хозяйства

Система поддержки принятия решений в  водном хозяйстве

Настоящая глава посвящена  построению системы моделей, охватывающей основные формализуемые проблемы водного  хозяйства. Анализируется методология  построения соответствующих математических задач и методов их решений, а  также возможность получения  решений комплексных проблем. Общая  структуризация водных проблем проводится сначала по блокам и подсистемам  задач, затем отдельные подсистемы подразделяются на конкретные задачи. Для этих задач дается их детальная  смысловая (проблемная) постановка, а  затем — математическая формулировка. После этого описываются информационные связи и необходимые банки  данных, а также процесс поиска решений, выявляются возможности использования  элементов существующих компьютерных технологий и программ. На основании  всех этих этапов формулируются основные требования к постановкам, моделям, информации, программам и техническому обеспечению. Далее обсуждаются  системные компоненты поддержки  принятия решений, и излагается общая  концепция системы. При детализации  компонент выявляются особенности  и специальные требования, противоречия, не полностью формальные моменты, а  также вопросы, требующие дополнительных исследований. В большей степени  это относится к информационному  обеспечению водохозяйственного моделирования, критериям принятия решений и  анализу действий ЛПР, а также  к юридическим и экономическим  аспектам. Общая концепция системы  поддержки принятия решений состоит  в изложении ее структуры и  описании функционирования на основе глобальной схемы взаимодействия моделей  при поиске решений. Эта схема  названа нами «метамоделью». Кроме  того, в настоящей главе показаны направления развития СППР в отрасли.[ ...]

Системные представления  или компоненты СППР были введены  в разделе 1.5. Они группируются по следующим направлениям: отраслевое (организационная, юридическая, финансово-экономическая, кадровая компоненты); материально-техническое (техническая компонента) ; проблемно-методическое (проблемная, математическая, программная компоненты); функционально-технологическое (технологическая, методическая, информационная компоненты).

Развитие водного хозяйства  как  отрасли народного хозяйства

Водное хозяйство         

отрасль народного хозяйства, занимающаяся изучением, учётом, планированием  комплексного использования водных ресурсов, охраной поверхностных  и подземных вод от загрязнения  и истощения и транспортировкой их к месту назначения (потребления). Основная задача В. х. — обеспечение  всех отраслей народного хозяйства  водой в необходимом количестве и соответствующего качества. По характеру использования водных ресурсов отрасли народного хозяйства делятся на водопотребителей, которые часто безвозвратно изымают воду из её источников (рек, водоёмов, водоносных пластов), — промышленность, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство (для промышленного, бытового и с.-х. водоснабжения (См. Водоснабжение), орошения (См. Орошение), обводнения (См. Обводнение)), и водопользователей, которые обычно используют не самоё воду, а её энергию или водную среду, — гидроэнергетика, водный транспорт, рыбоводство и др. (см. Водопользование).        

 Отрасли народного  хозяйства предъявляют к водным  ресурсам разные требования, поэтому  вопросы водохозяйственного строительства  наиболее целесообразно решать  комплексно, учитывая особенности  каждой отрасли и те изменения  в режиме подземных и поверхностных  вод, которые возникают при  строительстве гидротехнических  сооружений и их эксплуатации  и которые нарушают сложившиеся  в природе связи. Комплексное  использование водных ресурсов  позволяет наиболее рационально  удовлетворять потребности в  воде каждой отрасли народного  хозяйства, оптимально сочетать  интересы всех водопотребителей и водопользователей, экономить средства на строительство сооружений.

Лимит водопотребления

(водоотведения) - установленный  абоненту органами местного самоуправления  предельный объем отпущенной (полученной) питьевой воды и принимаемых  (сбрасываемых) сточных вод на  определенный период времени  (Постановление Правительства Российской  Федерации от 12.02.99 N 167 "Об утверждении  Правил пользования системами  коммунального водоснабжения и  канализации в Российской Федерации").

. Влияние мелиорации на окружающую среду 
Мелиоративные мероприятия наибольшее влияние оказывают на почву (землю), воду, естественную растительность и животный мир, рыбные запасы, воздушную среду, ландшафты и памятники природы. Процесс этот не был особенно заметным, когда мелиорированные земли занимали небольшую часть площадей водосборов рек. Однако широкомасштабные мелиорации поставили в число самых актуальных вопросы рационального использования и охраны природных ресурсов от истощения, деградации, загрязнения.Вместе с тем мелиорация земель, ставшая материальной потребностью жизни общества, должна быть направлена на улучшение природы, повышение ее материальной и эстетической значимости для человека, создание культурных ландшафтов. Глубокие изменения в природной среде происходят не только в пределах зоны применения мелиораций, но и на прилегающих к мелиоративным системам террриториях, которые становятся более доступными к освоению. Рассмотрим кратко возможное влияние отдельных видов мелиораций на некоторые элементы окружающей среды. Мощным комплексным фактором воздействия на почву и на всю природу служат оросительные мелиорации. Это мероприятие включает изъятие воды из поверхностных или подземных источников, устройство оросительной сети (каналы, борозды, трубопроводы), создание гидротехнических сооружений, водохранилищ, систематическое внесение в почву на орошаемых участках солей и различных взвесей; сброс в водоемы излишних и дренажных (промывочных) вод.Вследствие этого разнообразны по значению и масштабам изменения в природном комплексе орошаемой территории. Мелеют водоемы, снижаются уровни грунтовых вод, около подземного водозабора уменьшается сток рек, загрязняются поверхностные воды, повышается влажность почвы и даже наблюдается заболачивание, происходит чрезмерное накопление солей в почве и зачастую засоление, исчезают сухолюбивые и появляются влаголюбивые виды растений и животных и др. Сброс вод с полей орошения ведет к загрязнению водоемов частицами почвы.Таким образом, влияние мелиорации на окружающую среду весьма многообразно и разносторонне. Поэтому при осуществлении любого проекта мелиорации земель необходимы прогноз всех возможных последствий изменения в природной обстановке и обязательное планирование конкретных природоохранных мероприятий, исключающих отрицательные воздействия на окружающую среду.

Методика расчёта  укрупнённого водохозяйственного баланса

III. Расчет водохозяйственных балансов. Водохозяйственный баланс является итогом водохозяйственных расчетов, осуществляемых при подготовке водохозяйственного обоснования Схем и проектов и определяет соотношение располагаемых водных ресурсов (объемов поверхностных и подземных вод, доступных для многолетнего гарантированного использования при существующем и проектируемом составе водохозяйственного комплекса) и расчетного водопотребления при прогнозируемом уровне развития экономики.

9. Методикой регламентируется  расчет следующих видов водохозяйственных балансов:

1) проектных (перспективных), составляемых в Схемах, технико-экономических  обоснованиях (ТЭО) и водохозяйственных  проектах на перспективу от 5 до 20 лет;2) плановых, составляемых для оценки соответствия ресурсов и требований к воде на современном уровне развития;3) отчетных, составляемых для оценки использования водных ресурсов за отчетный период (сезон, год, многолетие);4) оперативных, составляемых для анализа и корректировки режимов использования водных ресурсов водохранилищ и водохозяйственных систем, а также осуществления оперативного водораспределения.10. Водохозяйственные балансы составляются для речных бассейнов, подбассейнов и водохозяйственных участков.11. Расчет водохозяйственных балансов осуществляется по расчетным створам, являющимся замыкающими для вышерасположенных частей речного бассейна.12. Количество доступных для использования водных ресурсов в границах расчетного водохозяйственного участка определяется как сумма объема стока, поступившего с вышележащего участка рассматриваемого водного объекта и объема стока, формируемого в пределах расчетного водохозяйственного участка.Потребности в водных ресурсах для расчетного водохозяйственного участка включают потребности в водных ресурсах всех нижележащих водохозяйственных участков, а также объем экологического попуска.13. На основании расчетов водохозяйственных балансов для всех расчетных водохозяйственных участков, входящих в речной бассейн, определяется водохозяйственная обстановка соответствующего речного бассейна на всех расчетных уровнях, оценивается достаточность водных ресурсов для удовлетворения установленных водопользователям объемов допустимого забора (изъятия) водных ресурсов и возможность развития водохозяйственного комплекса в ближайшей, планируемой и отдаленной перспективе.14. Постворные водохозяйственные балансы составляются на основе расчета проектного стока в створе, замыкающем водохозяйственный участок, или транзитного стока на нижерасположенный участок, исчисляемого из распределения дефицита между участниками водохозяйственного комплекса и комплексным попуском. Распределение дефицита между участниками водохозяйственного комплекса осуществляется исходя из установленных законодательством приоритетов в использовании водных ресурсов, правил использования водных ресурсов водохранилищ и водохозяйственных систем, технико-экономических обоснований.15. При наличии в составе водохозяйственной системы на водохозяйственном участке элементов многолетнего регулирования стока водохозяйственный баланс выполняется только по многолетним гидрологическим рядам. Расчет постворных водохозяйственных балансов в иных случаях - по многолетнему ряду, либо по расчетным годам, близким по водности к характерной обеспеченности на всех водохозяйственных участках речного бассейна.

Можно выделить следующие  водоохранные мероприятия, про­водимые в ЗСО: общие подлежащие выполнению во всех трех поясах; дополнительные, только по первому и второму поясам и до­полнительные, только по первому поясу.

Водоохранные мероприятия.

К общим мероприятиям относятся: 1) выявление и ликвида­ция (или восстановление) всех бездействующих, старых, дефект­ных или неправильно эксплуатируемых скважин, представляющих опасность в отношении возможности загрязнения водоносного го­ризонта; 2) регулирование бурения новых скважин и любого но­вого строительства при обязательном согласовании с местными органами санитарно-эпидемиологической службы, геологического контроля и по регулированию использования и охране вод; 3) за­прещение закачки отработанных вод в подземные горизонты, под­земного складирования твердых отходов и разработки недр зем­ли, которая может привести к загрязнению водоносного горизон­та; 4) своевременное выполнение необходимых мероприятий по санитарной охране поверхностных водотоков и водоемов, имею­щих непосредственную гидравлическую связь с используемым во­доносным горизонтом; 5) запрещение размещения накопителей промышленных стоков, шламохранилищ, складов горюче-смазоч­ных материалов, ядохимикатов и минеральных удобрений, а так­же других объектов, представляющих опасность химического за­грязнения подземных вод. К ним следует отнести крупные живот­новодческие объекты и птицефабрики, являющиеся источниками стойкого нитратного загрязнения. Размещение таких объектов до­пускается в пределах третьего пояса ЗСО только при использо­вании защищенных подземных вод, а также при условии проведе­ния специальных мероприятий по защите водоносного горизонта от загрязнения и по согласованию с перечисленными выше орга­низациями санитарного, геологического и водного контроля.На территории третьего пояса устанавливается строгий сани­тарный надзор за использованием пестицидов и биологических средств борьбы с вредителями и болезнями растений, не допуска­ется также применение высокотоксичных, стойких в почве и ку­мулятивных веществ.Во втором и третьем поясах, кроме мероприятий, общих для всех поясов и перечисленных выше, необходимо проводить сле­дующие дополнительные мероприятия:

1) запрещается размещение  кладбищ, скотомогильников, полей  ассенизации и фильтрации, земледельческих  полей орошения, со­оружений подземной фильтрации, навозохранилищ, силосных траншей, животноводческих и птицеводческих предприятий, а так­же других сельскохозяйственных объектов, обусловливающих опасность микробного загрязнения подземных вод; запрещаются также применение удобрений и ядохимикатов и промышленная рубка леса; 2) санитарное благоустройство территории населен­ных пунктов и других объектов (создание канализационной сети, устройство водонепроницаемых выгребов и др.)-По первому поясу ЗСО дополнительно к перечисленным меро­приятиям предусматриваются следующие: 1) территория пояса должна быть спланирована для отвода поверхностного стока за ее пределы, озеленена, огорожена и обеспечена постоянной охра­нной; 2) запрещаются все виды строительства, не имеющие непо­средственного отношения к эксплуатации, реконструкции и рас­ширению водозабора и водопроводных сооружений, в том числе .жилых и хозяйственных зданий, прокладка трубопроводов различ­ного назначения, проживание людей (в том числе работающих на водопроводе), а также применение ядохимикатов и удобрений; 3) здания должны быть канализованы с отведением сточных вод в систему канализации или на местные очистные сооружения, расположенные за пределами первого пояса с учетом санитарного режима на территории второго пояса ЗСО. В исключительных случаях, при отсутствии канализации, устраиваются водонепро­ницаемые приемники для бытовых отходов и нечистот; 4) преду­сматривается строгое выполнение санитарно-технических требо­ваний к конструкции водозаборных и наблюдательных скважин; .5) водозаборные скважины должны быть оборудованы аппарату­рой для систематического контроля соответствия фактического дебита при эксплуатации производительности, предусмотренной при проектировании водозабора и обосновании границ ЗСО.

Состав указанных выже основных и дополнительных санитар-но-оздоровительных и защитных мероприятий на территории ЗСО при соответствующем обосновании может быть уточнен и расширен применительно к конкретным гидрогеологическим условиям с уче­том современного и перспективного народнохозяйственного ис­пользования территории в районе ЗСО.На реках и водоемах, входящих в ЗСО водозаборов подземных вод, предусматриваются следующие водоохранные мероприятия. По первому поясу ЗСО:1) акватория должна ограждаться ба­кенами (буями) и другими предупредительными знаками; 2) за­прещается спуск любых сточных вод, а также купание, стирка белья, водопой скота и другие виды водопользования, оказываю­щие влияние на качество воды. По второму и третьему поясам: 1) запрещается отведение в реки и водоемы сточных вод, не отве­чающих требованиям правил охраны поверхностных водоемов от загрязнения сточными водами; 2) выявляются объекты, загряз- -няющие водоем, с составлением планов осуществления водо­охранных мероприятий и определением сроков их выполнения; 3) регулируется и ограничивается отведение территории для но­вого строительства жилых, промышленных и сельскохозяйствен­ных объектов, создание и эксплуатация которых связаны с повы­шением степени опасности загрязнения сточными водами поверх­ностных вод.По второму поясу ЗСО, кроме указанных мероприятии, преду­сматривается также следующее:1) запрещается расположение объектов, обусловливающих опасность химического (накопители промышленных стоков, шла-мохранилища, склады горюче-смазочных материалов, ядохимика­тов и минеральных удобрений и др.) и микробного (поля ассени­зации и фильтрации, земледельческие поля орошения, кладбища, скотомогильники, навозохранилища, животноводческие и птице­водческие предприятия и др.) загрязнений подземных вод, при­менение удобрений и ядохимикатов, промышленная рубка леса, добыча из водоема песка и проведение дноуглубительных работ, создание пастбищ в прибрежной полосе шириной не менее 300 м; 2) санитарное благоустройство территории населенных пунктов и других объектов (создание канализационной системы, устройство водонепроницаемых выгребов); 3) выполнение мероприятий по предупреждению загрязнений, вносимых водным транспортом; 4) обеспечивается специальный режим испольаования поверхност­ных вод для купания, туризма, водного спорта, рыбной ловли и т. д.

При выяснении эффективности  водоохранных мероприятий в ЗСО нельзя ограничиваться наблюдениями за составом воды только в водозаборных скважинах; необходим, особенно для круп­ных водозаборов подземных вод, гидрогеологический контроль на всей площади ЗСО, что позволит своевременно принять допол­нительные меры для сохранения качества воды в водозаборе.

Водохозяйственный комплекс (ВХК)

Исходя из перечня потребителей, которых обслуживает водное хозяйство, а именно его основная единица  – ВХК, можно определить это понятие  следующим образом:

ВХК – это совокупность различных отраслей народного хозяйства, совместно использующих водные ресурсы  определенной части водного бассейна или бассейна в целом.

ВХК – это сложная водохозяйственная  система, которая функционирует  на основе научно-обоснованных долгосрочных прогнозов в отношении требований, предъявляемых различными отраслями  хозяйства к количеству и качеству воды с учетом рационального и  комплексного использования водных ресурсов с минимальными отрицательными последствиями для природы.

Из этих определений вытекают требования к ВХК, которые в общем  виде сводятся к следующему:

обеспечение водой всех потребителей в достаточном количестве, соответствующего качества, в необходимом месте  и в необходимое время;

сохранение природных  условий и гарантии охраны воды от загрязнения, засорения и истощения;

обеспечение наибольшего  экономического эффекта в сфере  хозяйственной деятельности, обслуживаемой  данным ВХК;

Водохозяйственная система- это комплекс водных объектов и предназначенных для обеспечения рационального использования и охраны водных ресурсов гидротехнических сооружений

Система водоснабжения- Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной (данной) группы потребителей (данного объекта) водой в требуемых количествах и требуемого качества. Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, то есть обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды (перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах). По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения делят на городские,  поселковые, промышленные, железнодорожные, сельскохозяйственные и др. В зависимости от назначения системы водоснабжения бывают следующие: хозяйственно-питьевые, производственные (технологические), противопожарные, объединенные; хозяйственно-питьевые системы снабжают водой столовые, души, умывальники, уборные, прачечные и другие водопотребительские объекты хозяйственного назначения.  Производственные системы предназначены для подачи воды на технологические нужды. Технологическую воду используют для нагрева или охлаждения сырья и полуфабрикатов, в теплообменных аппаратах, для мойки тары, помещений и т. д. На производственные цели уходит большая часть поступающей на предприятие воды.

 Нормирование водопотребления и водо-отведения – это установление плановой меры потребления воды и сброса сточных вод с учетом качества потребляемой и отво-димой воды. Нормирование включает разработку и утверждение норм, а также контроль за их выполнением. Основная задача нормирования – это обеспечение применения в производстве технически и экономически обоснованных норм водопотребления и водоотведения в целях наиболее эффективного (комплексно-го ) использования водных ресурсов. Норма водопотребления – это макс допустимое плановое количество воды тре-буемого качества, необходимое для произ-водства единицы продукции (работы), в принятых единицах измерения, с учетом конкретных условий производства и качест-ва выпускаемой продукции. Для промышленности характерны большие обьемы водопотребления и водоотведения, и незначительный процент безвозвратного водопотребления. Так же характерна незначительная зависимость водохабора от технологии производства и систем водоснабжения.в системе водного хоз-ва промвшленность выступает как один из крупнейших водопотребителей воды,предьявляемый

Мелиорация (улучшение) земель является важной составляющей природообустройства. Человек занимается мелиорацией постоянно, как только перешел к оседлому образу жизни. Мелиорация — это коренное изменение компонентов природы для повышения потребительской стоимости (полезности) земель. Мелиорация приводит к фундаментальному длительному изменению природных условий, сохраняющемуся десятки и сотни лет. существуют различные виды мелиораций. Они классифицируются по назначению и способу осуществления мелиоративных мероприятий. По назначению мелиорации бывают: оросительные, осушительные, опреснительные, противоэрозионные. Оросительные мелиорации заключаются в искусственном увлажнении почвы для повышения ее плодородия, осушительные – в удалении из почвы избытка воды, опреснительные – в удалении избытка вредных для с/х культур солей, противоэрозионные мелиорации направлены на сохранение почв от разрушения и смыва.

Инженерные  Системы Водопотребления

Водопотребление - использование  водных ресурсов для нужд промышленности, коммунального и сельского хозяйства. Различают возвратное (оборотное) водопотребление, при котором вода используется многократно, чем обеспечивается ресурсосбережение, и безвозвратное (т. е. однократное) водопотребление. Несмотря на то, что запас речных вод составляет 0,0001% от объема всей гидросферы, за счет быстрого возобновления и способности к самоочищению именно реки обеспечивают основной объем водопотребления. Водопотребление в мире постоянно увеличивается. Так, если в 1942 г. водопотребление составляло 1050 км3, то в 1990 г. — уже 4130 км3. По прогнозам, в 2000 г. водопотребление составит 5200 км3. В РФ в 1994 г. водопотребление составило 77 км3 воды, в том числе 60,5 км3 из поверхностных водных источников, около 11,5 км3 из подземных источников и 5 км3 морской воды. Во всем мире основным потребителем воды является сельское хозяйство (до 70—80%), в РФ сельское хозяйство расходует только 20% потребляемой воды. На промышленные нужды приходится 53,2%, остальное водопотребление приходится на коммунальное хозяйство. На системы оборотного водопотребления в РФ приходится 80%, однако значительны потери воды при ее транспортировке от источников до водопотребителя. Недостаточно и количество оборотов воды (3—4), в США вода совершает 7—8 оборотов. В большинстве районов РФ потребляется воды больше, чем допускает естественный норматив водопотребления, соответствующий скорости возобновления забираемой воды (20—30% речного стока), причем ситуация ухудшается. Так, водопотребление в реках Волжского бассейна с 1960 г. по 1990 г. нарастало со скоростью 1 км3 в год и увеличилось в 1,6 раза.

Сельскохозяйственное  водоснабжение включает хозяйственно-бытовые потребности в воде сельских населенных пунктов, полевых станов, животноводческих ферм и комплексов, машинно-тракторного парка.Особенности водоснабжения сельских населенных пунктов (по сравнению с коммунально-бытовым водоснабжением в городах) следующие: большая часовая неравномерность, большие объемы безвозвратного водо-потребления (из-за меньшего применения канализации), меньшее удельное водопогребление. В перспективе с ростом благоустройства сельских населенных пунктов указанные различия будут снижаться.Объем сельскохозяйственного водоснабжения зависит от источника водоснабжения (грунтовые воды, местные поверхностные источники, водохранилища комплексных гидроузлов), способов подъема воды (ручной или механический) и ее транспортирования (вручную ведрами, бочками или водопроводом).Нормы потребления воды определяют в соответствии с ГОСТом.В животноводстве количество потребляемой воды зависит от вида поголовья, условий содержания скота, технической оснащенности ферм.На промышленных животноводческих комплексах сточные воды разделяют на хозяйственно-бытовые, производственные и жидкий навоз. Объемы этих стоков зависят от принятой технологии производства, мощности комплекса и степени его благоустройства. Объем сточных вод, сильно загрязненных органическими веществами и содержащих большое количество удобрений, зависит "от числа животных, находящихся в комплексе. Эффективное средство их утилизации — орошение кормовых культур на приферменных полях орошения. Такое использование сточных вод позволяет снизить опасность загрязнения водных ресурсов, производить их доочистку в почвенном слое и улучшить условия создания кормовой базы.При использовании сточных вод для орошения необходимо предусматривать санитарную охрану почв, грунтовых вод и водных источников. Использование животноводческих стоков возможно только после соответствующей технологической водоподготовки. Наиболее высокие требования к санитарному качеству сточных вод предъявляют при дождевании, а подпочвенное орошение требует высокой степени осветления стоков.В то же время по некоторым показателям (цветность, прозрачность, запах) требования к воде, используемой для животных, могут быть несколько снижены. Допустимая минерализация воды определяется ее вкусовыми качествами, а температура должна по возможности находиться в пределах 8...15°С.[ ...]Для полива приусадебных участков и эксплуатации машинно-тракторного парка можно применять воду менее высокого качества.[ ...]В южных районах страны животноводство базируется на кормовых ресурсах обширных пастбищ, как правило, имеющих ограниченные водные ресурсы и поэтому нуждающихся в обводнении. Особенностями этого вида водоснабжения являются сезонность и большая разбросанность точек водопотребления. В систему мероприятий по обводнению пастбищ входит устройство сети артезианских скважин (при достаточном запасе подземных вод), подача воды по водопроводу или оросительно-обводнительным каналам (например, Иртыш—Караганда). Центрами пастбищного водоснабжения являются водопойные пункты, расстояния между которыми определяются радиусом водопоя.[ ...]