Введение. Основные положения, цели и задачи работы. Основные понятния природопользования.

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТНИЯ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.

          Работа посвящается изучению природных ресурсов заданного бассейна реки. Оцениваются различные виды природных ресурсов, а затем, располагаемые ресурсы сопоставляются с требованиями к ним, с учетом материальных и трудовых ресурсов.

          В данной работе рассматриваются следующие виды ресурсов:
1. Земельные ресурсы – рассматриваемые в размере водосборной площади бассейна реки или ее части, с учетом %-ого распределения земельного фонда на луга, леса, болота, застройки и другие.
2. Биологические ресурсы определяются по запасам деловой древесины.
3. Агроклиматические ресурсы.
4. Минеральные ресурсы оцениваются по запасам торфа.
5. Водные ресурсы: по обобщенным параметрам подземных вод и поверхностного стока.
6. Энергетические ресурсы – урожайность сельскохозяйственных культур, валовой сбор сельскохозяйственной продукции. Объём производства мясомолочной продукции.

         Объектом исследования в работе является Владимировская область с речным бассейном реки Гусь.

Исходные данные:
1. F_басс. =3910 км².
2. L_реки = 147 км.
3. Координаты: 54˚54  ̍58  ̎ с. ш., 40˚ 24 ̍09 ̎ в. д.
4. Q = 20,3 м²/с.

КАЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА РЕСУРСОВ.

ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ.

 

           На основе составления баланса земельных ресурсов и диаграмм структуры землепользования:

                          F_басс.= F_лес + F_луг + F_бол.+ F_с/х + F_оз. + F_застр. = F_прочее

          Где F_басс. – площадь бассейна реки; F_лес , F_луг, F_бол., F_оз – соответственно площади лесов, лугов, болот, озер; F_с/х – площадь сельскохозяйственных угодий; F_застр – урбанизированной территории (города, деревни, дороги и т.д.).

F_лес = 36 %(1407,6га), F_луг = 19 %(742,9га), F_бол.= 2 %(78,2га), F_с/х = 31 %(1212,1га),

F_оз. = 2 %(78,2га), F_застр. = 2 %(78,2га), F_прочее= 8 %(312,8га).

2

          Получаем уравнение: 100% = 36 + 19 + 2 + 31 + 2 + 2 + 8.

 

F_басс = 36/100 * 3910 + 19/100 * 3910 + 2/100 * 3910 + 31/100 * 3910 + 2/100 * 3910 + 2/100 * 3910 + 8/100 * 3910 = 3910 км²

          Рис 2.1 – Структура земельных угодий в бассейне р. Гусь

          Имея результаты земельного баланса, можно оценивать экологическое состояние водосборной площади на основе сравнения площади, занятой лесами и лугами с экологически допустимой площадью для условий конкретного объекта.
          Для Владимирской области величина экологически допустимой площади составляет: F_экол = 30 %, что составляет, F_экол = 30/100 * 3910 = 1173 км².
         Площадь естественных угодий:
          F_ест = F_лес + F_луг = 36 + 19 = 55 % = 55/100 * 3910 = 2150,5 км².
          Сравнение F_экол = 30 % < F_ест = 55 %, следовательно антропогенное влияние не привело к переформированию земельный ресурсов.

3

ВОДНЫЕ ОБЬЕКТЫ.

 

             Основным водным объектом служит река Гусь, использующийся для водопотребления и сбора сточных вод.

             Таблица 2 – Классификация рек по длине и площади бассейна.

 

Категории рек	Площадь бассейна, F, км^2	Длина рек, км
1. Ручьи	< 100	< 10
2. Малые	1000-2000	10-200
3. Средние	2000-5000	100-300
4. Крупные	> 5000	> 300

              Река Гусь относится к категории средних рек.
              Река может быть использована для целей орошения, водоснабжения промышленных предприятий, частично для водоснабжения коммунально-бытового хозяйства, рыбного хозяйства и рекреационных условий.
              Для средних рек средняя глубина воды 3-5 м, ширина русла 60-200 м.
              Основные гидрологические характеристики реки Гусь:
             - средних многолетний расход воды в реке Q_r (Q_o) = 20,3 м³/с

5

             - коэффициент вариации C_v = 0,3
             - модуль поверхностного стока q = 5,2 л/с.км²
             - уклон реки I_реки = 0,34 м/ км²
             - средний многолетний объём стока воды в реке W_р = 640,1808 м³/с.
где Т = 31,536 млн. в секунду в году;
              Для характеристики изменчивости годового стока строится график «Кривая обеспеченности годового стока»
              W_p% = W_p * K_p%, млн. м³,
              где K_p% - коэффициент обеспеченности годового стока. Находится по таблицам трехпараметрического гамма-распределения при известном C_v и C_s,
              W_р = 640,1808 млн. м³.

            Таблица 3 – Характеристика изменчивости годового стока.

 

Р, %	Кр,%	Wp,%
3	1,636	1047,33
10	1,399	895,61
20	1,240	793,82
30	1,132	724,68
40	1,048	670,91
50	0,970	620,97
60	0,898	577,88
70	0,823	526,87
75	0,785	501,90
80	0,745	476,93
90	0,640	409,72
95	0,564	361,70
97	0,517	330,97
99	0,436	279,12

             Рисунок 2.4 – кривая обеспеченности годового стока реки Гусь, млн. м³.
Объём стока обеспеченности 75% является основной при решении вопросов водообеспечения (маловодные годы). Обеспеченность 95% является основой для рассмотрения вопросов состояния речной воды (остро-маловодный год).

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ СТОК.

            Определяем объёмы экологического стока реки.
            Экологический сток – это сток, позволяющий сохранять устойчивого равновесия в водной экосистеме.
           Экологический сток выполняет следующие функции:
            1) обеспечивать достаточное для водной биоты жизненное пространство;
            2)быть переменным во времени;

6

3)обеспечивать сохранение параметров водного потока в пределах диапазона их оптимального значения.
            В работе годовое значение экологического стока определяется методом повышения обеспеченности.
                                                          W_экол = W_р = 361,70 млн.м³,
                                                          W_экол = W_р = 279,12  млн.м³.

ЭНЕРГИТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.

            Поток речной воды, который можно использовать для выработки энергии, то есть река обладает гидроэнергопотенциалом.
            Энергопотенциал реки определяется по формуле:
                                                  Э_реки = ρ * g * Q_ср * H_р * T.
            где ρ – плотность воды = 1т/м³,
            g – ускорение свободного падения = 9,81 м/с²,
            Q_ср – среднегодовой расход = 20,3,
            H_р (перепад уровня воды в реке)

H_р = L_p * I = 47,6 м.

где I = 0,34, T = 8760 ч/год.
            При отсутствии данных об уклоне реки “I”, его значение рассчитывается по формуле I=A/F.
где А – коэффициент зависящий от рельефа местности.
Равнина – А = 0,0085;
Возвышенность – А = 0,0142;
Холмистая равнина – А = 0,0036.
                                 Э_реки = 1 * 9,81 * 20,3 * 47,6 * 8760 = 83037852 кВт*ч.

            В первом приближении величина гидроэнегропотенциала реки позволяет оценить численность населения которую, можно обеспечить электроэнергией, учитывая, что расход энергии на одного жителя в год = 1500 Кв*ч.
(С учетом, выработки промышленности и с/х продукции).

N = Э_р / Э_ч = 553581 чел.

 

7

РЕСУРСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД.

Подземные воды на объекте представляются ресурсами первого водоносного горизонта, то есть грунтовыми водами, гидравлически связанными с рекой. Степень связанности определяется коэффициентом гидравлической связи.
ꭤ_г.св.=0…1
            Рис 2.6 - Ресурсы подземных вод.

 

В работе принимают коэффициент гидравлической связи.

ꭤ_г.св.= 0,45

Ресурсы подземных вод охарактеризованы по величине объёма с учетом гидравлических связей.
 W_п = F_п.в.=q_n * 31.536 * 10^-3, млн, м³.
где F_п.в – площадь подземных вод водоозабора.
            F_п.в = 0,4*F_бас = 0,4 * 3910 = 1564 км².
            q_n = 0,5 л/с * км².
            W_п = 1564 * 0,5 * 31,536 * 10^-3 = 24,66 млн.м³.
            Объёмы гидравлической связи
            W_г.св.= W_п *(1-ꭤ_г.св) =24,66*(1 - 0,45)=13,56 млн.м³.
 

АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.

            Агроклиматические ресурсы – Это природные способствующие получению с/х продукции. Характеристиками этих условий являются теплообеспеченности и влагообеспеченность территории.
1. Тип климата на объекте.
2. Среднегодовое количество осадков О_с, мм.
3. Среднегодовая температура воздуха t, ^oC.
4. Суммарное испарение с поверхности суши Е_с, мм.

8

5. Суммарное испарение с водной поверхности, Е_в, мм.

            О_с = 670 мм.
            t = 8 ^oC.
            Е_с =550 мм.
            Е_в =55 мм.
            Теплообеспеченность оценивается суммой активных температур – сумма положительных среднесуточных температур после устойчивого перехода через 0 ^oC, каждая имеет большое значение для выращиваний растений. Связанно это с тем, что в процессе развития растения проходят различные фазы, и переход развитий с одной фазы на другую, определяется достижением соответствующей суммы активных температур.
            По сумме активных температур дается характеристика теплообеспеченности территорий.

 Таблица 4 – Агроклиматическое районирование по условию теплообеспеченности.

Ʃtкат.> 0 ^oC.	> 1000	1000-2000	2000-4000	4000-8000	8000 >
Зона	Холодна	Прохладная	Умеренно- теплая	Теплая	Жаркая

            
            В холодной зоне не возможно выращивать в условиях открытого грунта.
            В прохладных условиях выращивают светолюбивые растения, но с коротким вегетативным периодом (картофель, редиска и т.д.)
            Умеренно-теплая зона достаточно благоприятна для выращивания большинства сельскохозяйственных культур (кормовые, овощи и т.д.)
            В теплой и жаркой зоне возможно получений двух урожаев в год. Выращивание теплолюбивых растений (овощи, цитрусовые, виноград и т.д.)

            Влагообеспеченность территории можно характеризовать гидротермическим коэффициентом «ГТК», который определяется как отношение годовой нормы осадков к норме суммарного испарения с поверхности суши:

                                           ГТК = О_с/ Е_с = Ʃ О_с/ 0,1 * Ʃ^t > 10 ^oC
            При ГТК < 1, количество поступающей на территорию воды меньше ее расхода в результате суммарного испарения.
            При ГТК > 1, то количество поступающей на территорию воды больше ее расхода.

Таблица 5 – Агроклиматическое районирование по условиям влагообеспеченности.

 

9

ГТК	< 0.3	0.3-0.5	0.5-0.7	0.7-1	1-01.5	1.5 >
Зона	Очень сухая	Сухая	Засушливая	Не достаточное	Достаточное	Избыточное
				Увлажнение

            Сухие и засушливые условия характеризуются невозможностью получения высоких урожаев и выращивания растений без оросительных мелиораций.
            При избыточных увлажнениях необходимо проведение осушения земли.
            В зоне недостаточного увлажнения требуется обоснование конкретного вида гидромелиоративного воздействия (осушение / орошение), так как они требуются только в конкретный период засушливых лет.

     Таблица 6 – Внутригодовое распределение температур, осадков и испарения.

Температура		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Год
t^o,C		-3,29	-8,34	4,13	9,97	15,47	17,95	21,33	18,77	14,82	8,39	4,92	-4,5	8
Ос	%	7	5	7	5	8	10	12	11	10	8	9	8	100
	мм	46,9	33,5	46,9	33,5	53,6	67	80,4	73,7	67	53,6	60,3	53,6	670
Ес	%	0,5	1	3	9	18	20	18	13	9	5	3	0,5	100
	мм	2,75	5,5	16,5	49,5	99	110	99	71,5	49,5	27,5	16,5	2,75	550
Ев	%	-	-	-	6	14	20	21	19	12	6	2	-	100
	мм				3,3	7,7	11	11,55	10,45	6,6	3,3	1,1		55

ГТК = ƩО_с t > 10 ^oC / 0,1 * Ʃt > 10 ^oC = 341,7 / 0,1 * 2650,2 = 341,7 / 265,02 = 1,29
ГТК = 670 / 550 = 1,22

Согласно Таблице 5, Владимирская область относится к зоне достаточного увлажнения.

 

2.5.2 ОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ АГРОКЛИМАТИЧЕСИХ РЕСУРСОВ МЕСТНОСТИ ТРЕБОВАНИЯМ ВЫРАЩИВАЕМЫХ РАСТЕНИЙ.

            Оценка проводится с помощью биоклиматического метода, который сопоставим требованиям растений с факторами внешней среды. В работе оценка проводится по водно- термическим условиям, то есть рассматривается влажности почвы и температура воздуха. При этом решаются следующие задачи:
            - Определяются требования растений к водно-термическим условиям внешней среды.
            - Дается характеристика водно-термических условий внешней среды
            - Делается оценка необходимости регулирования условий внешней среды.
Для этого применяется закон: все факторы роста и развития растений равнозначно и незаменимы, а продуктивность растений сдерживает фактор находящийся в минимуме.
Требования растений к водному режиму почв рассчитывается по формуле:
                                                           
                              

10

S_w = (W* /W*_opt) ^ϒw*W*opt * ((1-W*) / (1- W*_opt)) ^{ϒw*(1-W*opt)}

где S_w – относительная продуктивность урожая.

                                                   W*= (W  – W_ВЗ)/ (W_ПЗ - W_ВЗ)=0,64

где, W* - относительные продуктивные влагозапасы почвы; W – фактические влагозапасы почвы, мм.; W_АВ , W_ВЗ – соответственною полная влагоемкость и влагоемкость соответствующая влажности заведения растений, мм.; W*_opt – оптимальное значение относительных продуктивных влагозапасов почвы, при которых достигается максимальная урожайность. 0 < W*_opt < 1; ϒw – параметр, учитывающий саморегуляцию растений к водному режиму почв.

                                                 Таблица 6 - Исходные данные:

культура	W*opt	WПЗ,%	WВЗ,%	ϒw	t*opt,^oC	ϒt	tmin,^oC	tmax ,^oC
кормовые	0,64	45	21	5,5	21	0,54	4	30

 

W^*_%= W*(W_ПВ – W_ВЗ) + W_ВЗ                                                        

 Таблица 7 – Данные для построения зависимости продуктивности растений от влажности почв.

W*	Sw	W*%	W= W*%*5
0	0	21	105
0,2	0,08	25,8	129
0,4	0,53	30,6	153
0,6	0,98	35,4	177
0,64	1	36,36	181,8
0,8	0,68	40,2	201
1	0	45	225

           Рис 2.7 – Требования растений с почвенным влагозапасам.

           По данным кривой требований растений к водном режиму почв определяется оптимальный диапазон, регулирующий почвенные влагозапасы при уровне плановой продуктивности S_пл = 0,8. Если влагозапасы попадают в указанный интервал, фактическая продуктивность будет не меньше плановой. Представленный график показывает, что при почвенных влагозапасах на уровне влажности заведения и меньше, рост большинства культурных растений невозможен из-за отсутствия доступной для них влаги. Полная влагоемкость соответствует количеству влаги в почве при полном заполнении всех пор.

 

11

РЕСУРСЫ ДРЕВЕСИНЫ.

Время практического самовосстановления лесов составляет 50 лет, то есть 2% в год. За 15 лет восстановится 15 %.
З_др = Р_др * 0,02, т.
где Р_др - запасы деловой древесины, Р_др = 246330 т.
                                                                  З_др =4926,6 т.

 

Объём используемой древесины рассчитывается по формуле:
V_др = З_др / ρ_др, м³
где ρ_др – плотность древесины, ρ_др = 0,7 т/м³,
                                                      V_др =  7038 т/м³.

 

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ.

Водные ресурсы используются для водоснабжения городских и сельских населенных пунктов, промышленных предприятий и орошения полей, товароводства. Промышленность и орошения базируются на речном стоке, а ЖКХ на подземных водах.
 Располагаемые водные ресурсы поверхностного стока для разной обеспеченности определяются как товарный сток:

W_тов=W_p – W_эк= 501,9-361,7=140,2 млн *м³

W_тов=W_p – W_эк= 361,7-279,12=82,58 млн *м³

Где, p_нас = 48,59 чел./км²

N_общ= 3910*48,59 = 189987 чел.

N_гор=µ_гор*N_гор/100%= 0,78*189987 = 148190 чел.

где µ_гор – относительная доля городского населения, µ_гор=78%.

N_сел = N _общ - N_гор = 189987-148190 = 41797 чел.

14

Потребности в воде отраслей народного хозяйства определяются по формулам:

           1 W_гор = N_гор * q_гор *365/n*10⁶= (148190*170*10^-3*365)/0,9*10⁶ млн*м³

Где N_гор, - численность городского населения, q_гор – удельная норма водопотребления, зависящая от степени благоустройства населенных пунктов, q_гор = 125/250=170 л/сут*чел.

n – КПД систем водоснабжения, то есть потеря воды при транспортировке и использовании, n = 0,9…365 – дней в году.

           2 W_село = N_сел * q_сел *365/ n*10⁶= (41797*0,05*365)/0,8*10⁶=0,95 млн*м³

Где N_сел, - численность сельского населения, q_сел – удельная норма водопотребления, зависящая от степени благоустройства населенных пунктов, q_сел = 30/125=0,24 л/сут*чел.

n – КПД систем водоснабжения, то есть потеря воды при транспортировке и использовании, n = 0,8…365 – дней в году.

           3 W_ор = F_ор * M_op / n_ор*10⁶= (4848*3000)/0,7*10⁶=20,78 млн*м³

Где W_ор, - потребность в орошении, F_ор – площадь орошаемый земель на объекте,

F_ор = (0,04) * F_с/х= 0,04*121200=4848 га.

М_ор, оросительная норма, то есть количество воды, потраченное на период вегетации. М_ор = 1000-6000 м³ /га.

n_ор – КПД систем водоснабжения, то есть потеря воды при транспортировке и использовании, n_ор = 0,7(по бороздам). n_ор = 0,09(капельное)

           4 W_крс = N_крс * q_крс *365/ n_ж*10⁶=(13920*0,1*365)/0,8*10⁶ млн*м³

где W_крс- потребность животноводства, N_крс – поголовье крупнорогатого скота

N_крс = 0,3* N_сел= 13930 голов.

q_крс – удельная норма водопотребления скота, 70-100 л/с. n_ж = 0,8.
           5 W_пр =W_гор * x_гор / x_пром = 10,22*56/32 = 17,9 млн*м³

где W_пр -объём водопотребления промышленностью, В_пр – 50-150 тыс. тонн, q_пр – 250м³/т, n_пр – 0,9.

           Проверяем условия обеспечения населения, отраслей экономики водой:

W_пром+ W_ор> W_тов = 17,9 + 20,78= 38,68 > 140.2 млн*м³
W_гор+ W_cел + W_ж < W_тов= 10.22+0.95+0.64=11.83 < 82.58 млн*м³

 

15

ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГИЯ.

           Установки расположения в сельской местности, в расчете 1 установка на 4 человека, рабочий диаметр пропеллера принимается 15-30 м., КПД ветро-установок – 0,4.

Э_в= Э_вет* (N_c/4)* 0,4 = 19,5*(41797/4)*0,4= 81505 кВт*ч.

Где Э_в – энергия, получаемая на установке при средней скорости ветра

           Рис 3.10 –Зависимость выработки электроэнергии от скорости ветра

 

ВЫВОД.

          В данной работе были рассмотрены и проанализированы природные ресурсы Владимирской области, их количество и качество, определение уровня использования и достаточность ресурсов для обеспечения населения в отраслях хозяйства на основе баланса ресурсов речного бассейна реки Гусь, а также оценка антропогенного влияния на окружающую среду в приделах реки Гусь и близлежащих населенных пунктах Владимирской области в процесс природопользования. Проводились расчеты для определения обеспеченности населения различными культурами и энергией, так же рогатым скотом и горючими материалами в виде древесины и торфа. Были приведены графики и процентные соотношения балансов и культур различных степеней и отраслей относящиеся к Владимирской области и протекающей в ней реки Гусь.

 

1. Отрицательный баланс по отдельным видам ресурсов означает, что обеспечить потребности населения невозможна без внешних закупок. Бассейне реки Гусь отрицательный баланс и получились по трём видам ресурсов: Биологические, энергетические, сельскохозяйственные (производство мяса и молока).
2. Положительный баланс по конкретным видам ресурсов свидетельствует о наличии резерва для погашения дефицита других видов ресурсов. Положительные баланса наблюдается по обеспечению водными ресурсами ЖКХ и орошения.
3. Энергетические ресурсы следует восполнять применением нетрадиционных источников, например солнечные батареи ми, путём внедрения энергосберегающих технологий.
4. Нехватка с/х Продукция должна покрываться повышением продуктивности и с/х культур, увеличением поголовья скота на фермах и закупками соседних регионах.
5.

 

19

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.01.14-83 от 01.07.1984 г. «Определение расчетных гидрологических характеристик»

2. Комплексное использование водных ресурсов и охрана природа. – Под редакцией Шабанов В.В.

3. Методические рекомендации: Глазунова И.В., Раткович Л.Д., Соколова С.А., Проектирование биоинженерных сооружений в составе схем комплексного использования водных ресурсов. МГУП, Москва 2007.

4. Виткевич В.И. Сельскохозяйственная метеорология/Уч. Пособие. Изд.2-е,М.: «КлосС», 1966-384.

5. Хрисонов Н.И. Управление эвтрофирование водоемов. - С.-П.: Гидрометеоизд.1993.

6. И.В. Глазунова, В.Н.Маркин, ЛюД.Ракович, С.А. Федоров, Шабанов В.В. Б20 Баланс ресурсов речного бассейна. Учебное пособие. - М…:ФГБОУ ВПЩ МГУП, 2013.-104 С.

 

 

20

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТНИЯ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ.

          Работа посвящается изучению природных ресурсов заданного бассейна реки. Оцениваются различные виды природных ресурсов, а затем, располагаемые ресурсы сопоставляются с требованиями к ним, с учетом материальных и трудовых ресурсов.

          В данной работе рассматриваются следующие виды ресурсов:
1. Земельные ресурсы – рассматриваемые в размере водосборной площади бассейна реки или ее части, с учетом %-ого распределения земельного фонда на луга, леса, болота, застройки и другие.
2. Биологические ресурсы определяются по запасам деловой древесины.
3. Агроклиматические ресурсы.
4. Минеральные ресурсы оцениваются по запасам торфа.
5. Водные ресурсы: по обобщенным параметрам подземных вод и поверхностного стока.
6. Энергетические ресурсы – урожайность сельскохозяйственных культур, валовой сбор сельскохозяйственной продукции. Объём производства мясомолочной продукции.

         Объектом исследования в работе является Владимировская область с речным бассейном реки Гусь.

Исходные данные:
1. F_басс. =3910 км².
2. L_реки = 147 км.
3. Координаты: 54˚54  ̍58  ̎ с. ш., 40˚ 24 ̍09 ̎ в. д.
4. Q = 20,3 м²/с.