ВВЕДЕНИЕ В ПРОФЕССИЮ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Калининградский государственный технический университет”

 

 

В.А. Наумов

 

 

ВВЕДЕНИЕ В ПРОФЕССИЮ

 

Рекомендовано ученым советом ФГБОУ ВПО «КГТУ» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 280100.62 – Природообустройство и водопользование

 

 

Калининград

Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ»

 

УДК 502.3 (075.8)

 

Рецензенты:

профессор, доктор технических наук Н. Л. Великанов,

профессор кафедры водных ресурсов и водопользования ФГБОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет»;

доцент, кандидат технических наук В. Г. Пунтусов,

заместитель директора ФГУ «Управление мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения по Калининградской области».

 

 

Наумов В.А.

Введение в профессию: учебное пособие/ В. А. Наумов. – Калининград: Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2012. – 97 с.

ISBN 978 – 5-94826-282-6

 

Приведена характеристика профессиональной деятельности бакалавров направления «Природообустройство и водопользование» и требования к результатам освоения основной образовательной программы. Раскрываются особенности подготовки бакалавров по данному направлению. Изложены принципы природообустройства, проблемы водных ресурсов Российской Федерации. Описаны предприятия водного хозяйства Калининградской области.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлениямподготовки: «Природообустройство и водопользование»

Ил. 7, список лит. – 12 наименования

 

Учебное пособие рекомендовано к изданию методической комиссией факультета промышленного рыболовства марта 2012 г., протокол №

 

УДК 502.3 (075.8)

 

ISBN 978 – 5-94826-282-6

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Ведение………………………………..……………………………….............5

 

I. Подготовка бакалавров по направлению «Природообустройство и водопользование»…………………………………………………….……..…6

1. Направление «Природообустройство и водопользование» в системе ВПО России……………………………………………………….……………6

2. Федеральный государственный образовательный стандарт направления «Природообустройство и водопользование»………………………………...8

3. Характеристика профессиональной деятельности бакалавров направления «Природообустройство и водопользование»………………..10

4. Требования к результатам освоения основной образовательной программы направления «Природообустройство и водопользование»…..12

5. Структура основной образовательной программы бакалавриата направления «Природообустройство и водопользование»………………..14

6. Общеобразовательные и выпускающая и кафедры в подготовке бакалавров……………………………………………………………………..16

 

II. Общие вопросы природообустройства……………………………...17

7. Взаимоотношение человека и природы. Понятия природопользования и природообустройства…………………………………………………………17

8. Природные ресурсы. Виды природопользования………………………..19

9. Виды природообустройства……………………………………………….20

10. Геосферы Земли…………………………………………………………..22

11. Региональные геосистемы………………………………………………..24

12. Морфологическая структура ландшафта………………………………..26

13. Основные свойства геосистем……………………………………………29

14. Общие принципы природообустройства………………………………...31

 

III. Природно-техногенные комплексы. Составляющие природообустройства…………………………………………………………32

15. Техногенные воздействия на геосистемы……………………………….32

16. Изменение ландшафтов человеком………………………………………35

17. Природно-техногенные системы и комплексы…………………………37

18. Мелиорация. Сущность и виды…………………………………………..39

19. Рекультивация земель…………………………………………………….42

20. Природоохранное обустройство территорий…………………………...45

 

IV. Водные ресурсы Российской Федерации…………………………47

21. Реки и речные бассейны как объекты природообустройства………….47

22. Водный кодекс Российской Федерации…………………………………49

23. Основные понятия водопользования и водоотведения………………...50

24. Водная стратегия Российской Федерации………………………………51

25. Современное состояние водохозяйственного комплекса РФ………….52

26. Управление водными ресурсами РФ…………………………………….55

27. Схемы комплексного использования и охраны водных объектов…….57

 

V. Специальные дисциплины учебного плана……………………….61

28. Науки гидрологического цикла………………………………………….61

29. Основные понятия речной гидрологии…………………………………64

30. Гидротехнические сооружения:ГЭС, плотины, дамбы………………..66

31. Гидротехнические сооружения:водохранилища, шлюзы, каналы……69

32. Системы водоснабжения и водоотведения……………………………...73

33. Водоподготовка и очистка сточных вод………………………………..76

34. Гидрогеология……………………………………………………………78

 

VI. Водные ресурсы и предприятия Калининградской области……81

35. Водные ресурсы Калининградской области…………………………….81

36. Предприятия водного хозяйства и природообустройства области (государственные)……………………………………………………………84

37. Предприятия водного хозяйства и природообустройства области (проектно-изыскательские)………………………………………………….89

38. Предприятия водного хозяйства и природообустройства области (производственные)………………………………………………………….92

39. Муниципальное унитарное предприятие коммунального хозяйства «Водоканал» городского округа "Город Калининград"……………………94

 

Список рекомендованной литературы………………………………………97

 

Введение

 

Вторая половина двадцатого века ознаменовалась небывалыми экологическими кризисами. Бездумная эксплуатация природных ресурсов привела к разрушению окружающей среды целых регионов. На месте пашен образовались безжизненные пустыни. Многие реки из источников чистой воды превратились в сточные канавы. Воздух отдельных городов отравлен и стал источником хронических заболеваний.

Прогрессивная часть человечества осознала пагубность такого пути развития. Укрепляется понимание необходимости перехода от эксплуатации природы и ее безграничного преобразования к экономии природных ресурсов и осторожному изменению. Во многих развитых странах значительные средства стали тратить на восстановление и сохранение природной среды.

Разнообразную деятельность по преобразованию и восстановлению природных компонентов ученые Московского государственного университета природообустройства в начале 90-х годов прошлого века предложили объединить одним широким понятием «природообустройство», что позволило выработать общие подходы и принципы модификации свойств природных компонентов, согласованию природопользования с природообустройством.

Примерный английский эквивалент этого понятия — Environmental engineering, т. е. инженерия окружающей среды, активное воздействие на окружающую среду с определенными целями. Таким образом, природообустройство – это инженерное направление в деятельности по сохранению и преобразованию окружающей среды.

Данное учебное пособие предназначено для студентов направления «Природообустройство и водопользование», изучающих в первом семестре дисциплину «Введение в профессию». Основная цель учебного пособия – познакомить первокурсников с будущей профессикй, особенностями подготовки бакалавров по указанному направлению, помочь в подготовке к экзамену. Раскрываются особенности подготовки бакалавров по направлению «Природообустройство и водопользование». Приведена характеристика профессиональной деятельности бакалавров направления «Природообустройство и водопользование», требования к результатам освоения основной образовательной программы. Изложены принципы природообустройства, проблемы водных ресурсов Российской Федерации. Описаны предприятия водного хозяйства Калининградской области.

Для облегчения подготовки студентов к экзамену в пособии принята сквозная нумерация подразделов, причем заголовки подразделов соответствуют экзаменационнвм вопросам по дисциплине.

 

I. ПОДГОТОВКА БАКАЛАВРОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «Природообустройство и водопользование»

1. Направление «Природообустройство и водопользование» в системе ВПО России

 

Федеральные государственные образовательные стандарты (ФГОС) представляют собой совокупность требований, обязательных при реализации основных образовательных программ начального общего, основного общего, среднего (полного) общего, начального профессионального, среднего профессионального и высшего профессионального образования образовательными учреждениями, имеющими государственную аккредитацию. Федеральные государственные образовательные стандарты обеспечивают: 1)единство образовательного пространства Российской Федерации; 2)преемственность основных образовательных программ.

Федеральным законом от 1 декабря 2007 года N 309-ФЗ была утверждена новая структура государственного образовательного стандарта.

Теперь каждый стандарт включает 3 вида требований:
1) требования к структуре основных образовательных программ, в том числе требования к соотношению частей основной образовательной программы и их объёму, а также к соотношению обязательной части основной образовательной программы и части, формируемой участниками образовательного процесса;

2) требования к условиям реализации основных образовательных программ, в том числе кадровым, финансовым, материально-техническим и иным условиям;

3) требования к результатам освоения основных образовательных программ.

В России действуют следующие ФГОС:

1) Общее образование;

2) Начальное профессиональное образование;

3) Среднее профессиональное образование;

4) Высшее профессиональное образование (бакалавриат);

5) Высшее профессиональное образование (специалитет);

6) Высшее профессиональное образование (магистратура);

Высшее профессиональное образование Российской Федерации имеет 28 групп направлений и специальностей. По большинству направлений утверждены стандарты двух уровней: бакалавр – первый уровень ВПО (4 года), магистр – второй уровень (+ 2 года). Примеры групп

010000 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ;

010100.62 Математика;

011200.62 Физика; …

020000 ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ;

020100.62 Химия;

020400.62 Биология; …

030000 ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ;

030100.62 Философия;

030600.62 История; …

На сайте Министерства науки и образования Российской Федерации – приведен полный список; наша группа включает одну специальность и три направления:

280000 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ, ПРИРОДООБУСТРОЙСТВО И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ;

Природообустройство и водопользование;

280700.62 Техносферная безопасность. Кроме направления в учебном плане определен профиль подготовки… После получения диплома бакалавра выпускник имеет право работать по данному направлению как сотрудник с высшим…

Структура основной образовательной программы бакалавриата

Основная образовательная программа бакалавриата предусматривает изучение следующих учебных циклов: 1) гуманитарный, социальный и экономический цикл; 2) математический и естественнонаучный цикл;

Взаимоотношение человека и природы. Понятия природопользования и природообустройства

Понятие "природа" имеет несколько смыслов: наиболее общий (все существующее во вселенной: неорганический и органический мир, включая и… Узкое понятие "природа", как совокупность естественных условий… Отношения человека и природы эволюционизировались по мере увеличения его численности, интеллектуального развития.…

Природные ресурсы. Виды природопользования

Человек пользуйся различными природными ресурсами, которые помимо названии должны иметь меру, т. е. количественное выражение. Например, судоходный… Природный ресурс — допустимый объем изъятия вещества и энергии, допустимая… Основные виды природных ресурсов следующие:

Виды природообустройства

Как было сказано ранее, природообустройство призвано повышать эффективность природопользования, восстанавливать нарушенные природные объекты,… мелиорация, т.е. глу­бокое измене­ние компонентов природы для повышения… рекультивация земель, т. е. восстановление свойств компонентов природы или даже самих компонентов после их…

Геосферы Земли

Географы для упрощения анализа природных процессов и устройства оболочки Земли делят ее на геосферы - концентрические сплошные или прерывистые… атмосферу и ее нижнюю часть - тропосферу; гидросферу - прерывистую водную оболочку, состоящую из океанов, морей, поверхностных вод суши, льда и снега…

Региональные геосистемы

Планетарный уровень представлен на Земле в единственном экземпляре - географической оболочкой (эпигеосфера).

На каждый регион воздействуют зональные (определяемые широтным распределением солнечной радиации на земной поверхности) и азональные факторы (особенности состава земной коры, движений земной коры, соотношения суши и моря). Одновременно в географической оболочке непрерывно действуют процессы интеграции, связывающие (посредством циркуляции воздушных масс, стока, миграций растений и животных) разнородные участки земной поверхности в сложные территориальные системы. Это вызывает необходимость различать региональные геосистемы разного ранга и пользоваться многоступенчатой системой.

По зональным признакам выделяются

Пояса физико-географические

Зоны физико-географические

По азональным признакам 1. страны физико-географические, 2. области физико-географические.

Основные свойства геосистем

2) открытость: геосистемы обмениваются энергией и веществом с другими геосистемами, что объясняет взаимозависимость геосистем, распространение… 3) функционирование: внутри геосистемы идут непрерывные процессы… 4) продуцирование биомассы: важнейшее свойство геосистем, заключающееся в синтезе органического вещества первичными…

Общие принципы природообустройства

2) принцип природных аналогий: применение технологий природообустройства, которые воспроизводят естественные процессы функционирования компонентов… 3) принцип сбалансированности: соответствие хозяйственной деятельности на… 4) принцип необходимого разнообразия: управляющая техногенная система тогда может успешно справиться со своей…

Изменение ландшафтов человеком

Степень изменения ландшафта зависит от того, какие компоненты подверглись модификации или даже разрушению. С этих позиций выделяют первичные и… В настоящее время принято по степени изменения ландшафтов подразделять их… 1) условно неизмененные, которые не подверглись непосредственному хозяйственному использованию и воздействию, в них…

Природно-техногенные системы и комплексы

Природообустройство – это сложное дорогостоящее ресурсо- и энергоемкое мероприятие, проводимое длительное время, для его осуществления необходимо… К инженерным системам природообустройства относятся: 1) инженерные мелиоративные системы, предназначенные для реализации требуемого мелиоративного режима земель;

Мелиорация. Сущность и виды

Мелиорация земель является важной составляющей природо­обустройства. Человек занимается мелиорацией постоянно, как только перешел к оседлому образу… Так как мелиорация — это конкретная потребительская дея­тельность, то человек… Поэтому забота о земле, ее улучшение — не только дело отдель­ных пользователей или владельцев, но и…

Рекультивация земель

Рекультивация земель – составная часть природообустройства, заключается в восстановлении свойств компонентов природы и самих компонентов, нарушенных… Объектами рекультивации являются нарушенные земли - территории, на которых… В зависимости от антропогенных воздействий нарушенные земли образуются:

Природоохранное обустройство территорий

Включает следующие направления деятельности: 1. Борьба с затоплением земель и наводнениями; 2. Борьба с водной эрозией земель и оврагами;

Реки и речные бассейны как объекты природообустройства

Большая часть поверхности Земли покрыта водой, что обеспе­чивает постоянное поступление влаги в атмосферу. При опреде­ленных условиях влага выпадает… Водный режим рек и внутригодовое распределение их стока за­висят от… Природный объект (природное тело), с которого воды стекают в отдельную реку или речную систему, называют речным…

Водный кодекс Российской Федерации

 

Принят Государственной Думой 12 апреля 2006 года. Одобрен Советом Федерации 26 мая 2006 года. В редакции Федеральных законов от 04.12.2006 N 201-ФЗ, от 19.06.2007 N 102-ФЗ, от 14.07.2008 N 118-ФЗ, от 23.07.2008 N 160-ФЗ, от 24.07.2009 N 209-ФЗ, от 27.12.2009 N 365-ФЗ, от 28.12.2010 N 420-ФЗ.

Состоит из 7 глав, 69 статей.

Глава 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Статья 1. Основные понятия, используемые в настоящем Кодексе

Статья 2. Водное законодательство

Статья 3. Основные принципы водного законодательства

…

Глава 2. ПРАВО СОБСТВЕННОСТИ И ИНЫЕ ПРАВА НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ

Статья 8. Право собственности на водные объекты

Статья 9. Право пользования водными объектами

…

Глава 3. ДОГОВОР ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ. РЕШЕНИЕ О ПРЕДОСТАВЛЕНИИ ВОДНОГО ОБЪЕКТА В ПОЛЬЗОВАНИЕ

Статья 11. Предоставление водных объектов в пользование на основании договора водопользования или решения о предоставлении водного объекта в пользование

Статья 12. Договор водопользования

…

Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ В ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Статья 24. Полномочия органов государственной власти Российской Федерации в области водных отношений

Статья 25. Полномочия органов государственной власти субъектов Российской Федерации в области водных отношений

…

Глава 5. ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

Статья 37. Цели водопользования

Статья 38. Виды водопользования

…

Глава 6. ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Статья 55. Основные требования к охране водных объектов

Статья 56. Охрана водных объектов от загрязнения и засорения

…

Глава 7. ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА НАРУШЕНИЕ ВОДНОГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА

Статья 68. Административная, уголовная ответственность за нарушение водного законодательства

Статья 69. Возмещение вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства

 

 

Основные понятия водопользования и водоотведения

 

В Водном кодексе Российской Федерации используются следующие основные понятия:

1) акватория - водное пространство в пределах естественных, искусственных или условных границ;

2) водное хозяйство - деятельность в сфере изучения, использования, охраны водных объектов, а также предотвращения и ликвидации негативного воздействия вод;

3) водные ресурсы - поверхностные и подземные воды, которые находятся в водных объектах и используются или могут быть использованы;

4) водный объект - природный или искусственный водоем, водоток либо иной объект, постоянное или временное сосредоточение вод в котором имеет характерные формы и признаки водного режима;

5) водный режим - изменение во времени уровней, расхода и объема воды в водном объекте;

6) водный фонд - совокупность водных объектов в пределах территории Российской Федерации;

7) водоотведение - любой сброс вод, в том числе сточных вод и (или) дренажных вод, в водные объекты;

8) водопользователь - физическое лицо или юридическое лицо, которым предоставлено право пользования водным объектом;

9) водопотребление - потребление воды из систем водоснабжения;

10) водоснабжение - подача поверхностных или подземных вод водопотребителям в требуемом количестве и в соответствии с целевыми показателями качества воды в водных объектах;

11) водохозяйственная система - комплекс водных объектов и предназначенных для обеспечения рационального использования и охраны водных ресурсов гидротехнических сооружений;

12) водохозяйственный участок - часть речного бассейна, имеющая характеристики, позволяющие установить лимиты забора (изъятия) водных ресурсов из водного объекта и другие параметры использования водного объекта (водопользования);

13) дренажные воды - воды, отвод которых осуществляется дренажными сооружениями для сброса в водные объекты;

14) использование водных объектов (водопользование) - использование различными способами водных объектов для удовлетворения потребностей Российской Федерации, субъектов Российской Федерации, муниципальных образований, физических лиц, юридических лиц;

15) истощение вод - постоянное сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод;

16) негативное воздействие вод - затопление, подтопление, разрушение берегов водных объектов, заболачивание и другое негативное воздействие на определенные территории и объекты;

17) охрана водных объектов - система мероприятий, направленных на сохранение и восстановление водных объектов;

18) речной бассейн - территория, поверхностный сток вод с которой через связанные водоемы и водотоки осуществляется в море или озеро;

19) сточные воды - воды, сброс которых в водные объекты осуществляется после их использования или сток которых осуществляется с загрязненной территории.

Водная стратегия Российской Федерации

 

Правительство РФ 27 августа 2009 г. №1235-р утвердило Водную стратегию РФ на период до 2020 года и план мероприятий по реализации Водной стратегии РФ. Документ состоит из восьми разделов.

I. Введение

Стратегия разработана в целях водоресурсного обеспечения реализации Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 г. № 1662-р.

Стратегия определяет основные направления деятельности по развитию водохозяйственного комплекса России, обеспечивающего устойчивое водопользование, охрану водных объектов, защиту от негативного воздействия вод, а также по формированию и реализации конкурентных преимуществ Российской Федерации в водоресурсной сфере.

Стратегия закрепляет базовые принципы государственной политики в области использования и охраны водных объектов, предусматривает принятие и реализацию управленческих решений по сохранению водных экосистем, создание условий для эффективного взаимодействия участников водных отношений.

Координатором реализации Стратегии является Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации.

II. Современное состояние водохозяйственного комплекса РФ

1. Использование водных ресурсов

2. Охрана водных объектов

3. Негативное воздействие вод

4. Государственное управление использованием и охраной водных объектов

5. Научно-техническое и кадровое обеспечение водохозяйственного комплекса. За последние 15 лет обеспеченность водохозяйственных организаций специалистами с высшим профессиональным образованием снизилась почти в 1,5 раза, возросла доля лиц пенсионного возраста, постоянно увеличивается отток кадров, свыше 10 процентов вакансий остаются незаполненными. Дефицит молодых инженеров, экономистов и управленцев, а также других специалистов с высшим образованием в водохозяйственном комплексе составляет около 15 тыс. человек.

6. Система государственного мониторинга водных объектов

III. Стратегические цели, приоритетные направления развития водохозяйственного комплекса

1. Гарантированное обеспечение водными ресурсами населения и отраслей экономики

- Повышение рациональности использования водных ресурсов

- Ликвидация дефицита водных ресурсов

- Обеспечение населения РФ качественной питьевой водой

2. Охрана и восстановление водных объектов

3. Обеспечение защищенности от негативного воздействия вод

IV. Мероприятия и механизм реализации Стратегии

1. Гарантированное обеспечение водными ресурсами населения и отраслей экономики

2. Охрана и восстановление водных объектов - снижение антропогенной нагрузки на водные объекты

3. Обеспечение защищенности от негативного воздействия вод

4. Совершенствование государственного управления в области использования и охраны водных объектов

5. Развитие системы государственного мониторинга водных объектов

6. Научно-техническое обеспечение реализации Стратегии

7. Кадровое обеспечение реализации Стратегии

V. Ожидаемые результаты реализации Стратегии

1. Гарантированное обеспечение водными ресурсами населения и отраслей экономики

2. Сохранение и восстановление водных объектов до состояния, обеспечивающего экологически благоприятные условия жизни

3. Обеспечение защищенности от негативного воздействия вод

VI. Этапы и сроки реализации Стратегии

VII. Финансирование мероприятий Стратегии

VIII. Система управления реализацией Стратегии

 

Современное состояние водохозяйственного комплекса РФ

Использование водных ресурсов. Российская Федерация принадлежит к числу государств, наиболее обеспеченных водными ресурсами. Среднемноголетние… В маловодные годы дефицит воды наблюдается в районах интенсивной хозяйственной… Ресурсный потенциал подземных вод на территории Российской Федерации составляет почти 400 куб. км в год. Общее…

Управление водными ресурсами РФ

Министерство природных ресурсов и экологии РФ включает следующие агентства: Федеральное агентство по недропользованию; Федеральная служба по… Основные функции Федерального агентства водных ресурсов: · обеспечение в пределах своей компетенции мероприятий по рациональному использованию, восстановлению и охране водных…

Схемы комплексного использования и охраны водных объектов

В соответствии с Водным кодексом для каждого речного бассейна должна быть разработана и утверждена схема комплексного использовании и охраны водных… Схемы комплексного использования и охраны водных объектов (далее - Схемы)… - определения допустимой антропогенной нагрузки на водные объекты;

Науки гидрологического цикла

Предмет изучения - все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, ледниках, почвенные и подземные воды. Исследует… Современная гидрология как комплексная наука включает ряд крупных разделов —… I. Общая гидрология изучает наиболее общие закономерности гидрологических процессов. Включает ряд более частных наук,…

Основные понятия речной гидрологии

Водный объект, характеризующийся движением воды в направлении уклона в углублении земной поверхности, называется водотоком. В постоянном водотоке движение воды происходит в течение всего года или большей его части, во временном - движение происходит меньшую часть года. Река - водоток значительных размеров, питающийся атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий четко выраженное русло. Каждая река имеет исток, верхнее, среднее, нижнее течение и устье. Совокупность рек и речек, сливающихся вместе и выносящих свои воды в виде общего потока, представляет собой речную систему.

Исток - начало реки, соответствующее месту с которого появляется постоянное течение воды в русле. Истоком реки часто является озеро, родник, болото или ледник. Устьем реки называется место впадения реки в море, озеро или другую реку. В засушливых районах некоторые реки не доходят до моря и имеют слепое устье.

Река, впадающая непосредственно в море или бессточное озеро, называется главной рекой. Реки, впадающие в главную реку, называются притоками первого порядка. В притоки первого порядка впадают притоки второго порядка и т.д.

Основные характеристики речной системы - длина составляющих ее рек, густота речной сети, извилистость рек. Длиной реки называется расстояние по реке от устья до истока в километрах.

Густота речной сети - отношение суммы длин всех рек бассейна, выраженной в погонных километрах, к площади бассейна, выраженной в квадратных километрах.

Извилистость рек характеризуется коэффициентом извилистости Кизв, представляющей собой отношение фактической длины L определенной с учетом всех извилин, к длине прямой линии L¢, соединяющей начало и конец участка, для которого определяется коэффициент извилистости: Кизв = L / L¢.

Для схематического изображения речной системы составляется гидрографическая схема. При ее построении используются длины главной реки и притоков и расстояния мест впадения притоков в главную реку. При построении гидрографической схемы по горизонтали в выбранном масштабе откладывается длина главной реки, ее притоки под произвольным углом, обычно порядка 30-40°, но в масштабе, в виде прямых линий, откладываются от линии главной реки в местах их впадения, определяемых по расстоянию от устья. У линий выписываются названия притоков (или их номера при отсутствии названия) и их длина в км. На рис. 5.1 приведен пример выполнения гидрографической схемы.

Рис. 5.1. Гидрографическая схема реки

Уклоном i называют отношение разности высотных отметок дна в начале и конце участка, называемых падением DН, к длине участка L : i = DН/L. Иногда употребляется выражение уклона в промилях (⁰/₀₀), что означает падение, выраженное в тысячных долях от длины участка. Принято различать средний и средневзвешенный уклон реки и участка.

Уклон водной поверхностиреки I определяют по уклону поверхности воды в реке. Высотные отметки урезов воды, определенные при обследовании, приводятся к так называемому мгновенному уровню. Мгновенным называется уровень в один и тот же момент времени для всех точек определения. Приводка осуществляется по данным водомерных постов. Часто в гидрологических расчетах в место уклона водной поверхностиреки I принимают уклон дна I, который легко определяется по картам или снимается с продольного профиля.

Часть земной поверхности, включая толщу почвогрунтов, из которых река получает питание, называется бассейном данной реки. Бассейн реки включает в себя поверхностный и подземный водосборы. Граница (линия раздела) между бассейнами (водосборами) рядом расположенных водосборов называется водоразделом. Водораздел поверхностного водосбора проходит по наиболее высоким точкам земной поверхности, расположенным между водосборами соседних рек. Установить границу подземного водосбора часто бывает трудно, поэтому во всех расчетах и при анализе стока речной бассейн отожествляется с поверхностным водосбором. К основным характеристикам речного бассейна относятся: площадь, форма, высота и уклон водосбора.

Характеристики стока. Сток - это движение воды по поверхности, а также в толще почв в процессе ее круговорота в природе. При расчетах под стоком понимается количество воды, стекающей с водосбора за какой - либо период времени. Это количество воды может быть выражено в виде расхода `Q, объема W, модуля M или слоя стока h.

Объем стока W - количество воды, стекающей с водосбора за какой - либо период времени (сутки, месяц, год и т. п.), - определяется по формуле

W=`Q×T [м³], (5.1)

где `Q - средний расход воды за расчетный период времени, м³/с, T - число секунд в расчетном периоде времени.

Модуль стока М - количество воды, стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени, - определяется по формуле

М=10³`Q/F[л/(с×км²)], (5.2)

где F - площадь водосбора, км².

Слой стока h мм - количество воды, стекающей с водосбора за какой - либо период времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади этого водосбора, - определяется по формуле

h=W/(F 10³)=`Q×T/(F 10³), (5.3)

Коэффициент стока a - отношение слоя (или объема) стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков х, обусловивших возникновение стока: a = h/x. Коэффициент стока показывает, какая часть осадков идет на образование стока.

Коэффициент озерности (заболоченности, залесенности)

, (5.4)

где - площади поверхности озер (болот, лесов) на водосборе реки, км².

Гидрограф реки — график изменения во времени расходов воды в реке за год, несколько лет или часть года. Гидрограф строится на основании данных о ежедневных расходах воды в месте наблюдения за речным стоком. На оси ординат откладывается величина расхода воды, на оси абсцисс — отрезки времени.

Рис. 5.2. Гидрограф реки Преголя у города Гвардейск в 2009 году

 

 

30.Гидротехнические сооружения: ГЭС, плотины, дамбы

Гидротехническое сооружение — искусственная постройка промышленного, гражданского, военного или др. назначения, установленная (построенная) на искусственном или естественном водном объекте, либо в непосредственной близости от него, либо сама по себе являющаяся искусственным водным объектом.

В соответствии с Федеральным законом «О безопасности гидротехнических сооружений» гидротехнические сооружения — это плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений, разрушений берегов и дна водохранилищ, рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения негативного воздействия вод и жидких отходов. При помощи гидротехнических сооружений решаются на практике вопросы использования, охраны водных ресурсов, борьбы с вредным действием вод и т. п.

Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки. Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию (см. рис. 5.3.).

Рис. 5.3. Принципиальная схема ГЭС

 

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию. Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности: мощные — вырабатывают от 25 МВт и выше; средние — до 25 МВт; малые гидроэлектростанции — до 5 МВт. Мощность ГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

1) русловые и приплотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое;

2) плотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. Река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

3) деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном.

4) гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины.

В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъемники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации и многое другое.

Дамба (от нидерл. dam) — гидротехническое сооружение периодического действия, ограждающее акваторию или территорию от воздействий водных стихий. Например, дамба обвалования ограждает территорию (город, сельхозугодья) от весеннего половодья; дамба аванпорта в составе гидроузла, примыкающая к шлюзу, защищает от волн и течений и тем самым обеспечивает спокойный подход, шлюзование и выход судна. Дамба, в отличие от плотины — периодически напорное или вовсе безнапорное сооружение (за исключением случаев, когда дамба строится для ограждения местности ниже уровня моря или грунтовых вод), призванное оградить какую-либо территорию или акваторию от волн, паводков и пр.

Различают дамбы:

- напорные оградительные (ограждающие или защитные дамбы, предназначенные для защиты низменностей в долинах крупных рек и морских побережий от затопления);

- безнапорные (для регулирования русел рек).

По материалу дамбы: грунтовые (по методу возведения подразделяются на намывные, насыпные и созданные с помощью направленного взрыва); каменные; из каменной кладки; каменно-земляные; бетонные; железобетонные; из металлоконстукций; деревянные; из специальных искусственных материалов.

По срокам, на которые возводятся: постоянные; временные (например, дамбы из мешков с песком на время наводнений, для отведения водного потока на время проведения строительных работ в русле реки).

Плотина — гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоём для подъёма уровня воды. Также служит для сосредоточения напора и создания водохранилища.

Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. Плотины различаются по типу основного материала, из которого они возводятся, по назначению и по условиям пропуска воды. По типу основного материала различают плотины: земляные; каменные; бетонные; металлические; деревянные.

 

31. Гидротехнические сооружения: водохранилища, шлюзы, каналы

 

Водохранилище — гидротехническое сооружение, искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве.

Водохранилища делятся на 2 типа: озёрные и речные. Для водохранилищ озёрного типа (например, Рыбинского) характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Водохранилища речного (руслового) типа (например, Каунасское) имеют вытянутую форму, течения в них, обычно, стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Создание водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование ими стока преобразует естественный гидрологический режим реки в пределах подпора. Изменения гидрологического режима, вызываемые созданием водохранилищ, происходят также и в нижнем бьефе гидроузлов, иногда на протяжении десятков и даже сотен километров. Особое значение имеет уменьшение половодий, в результате чего ухудшаются условия нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах. Уменьшение скорости течения вызывает выпадение наносов и заиление водохранилищ; изменяется температурный и ледовый режим, в нижнем бьефе образуется не замерзающая всю зиму полынья.

Гидробиологический режим водохранилищ существенно отличается от режима рек: биомасса в водохранилище образуется интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны.

Первые водохранилища были созданы в Древнем Египте с целью освоения земель в долине реки Нил (более 3000 лет до н. э.). В России первые водохранилища были созданы в 1701—1709 гг. при строительстве Вышневолоцкой водной системы, соединившей Волгу с Балтийским морем.

Судоходный шлюз — гидротехническое сооружение на судоходных и водных путях для обеспечения перехода судов из одного водного бассейна (бьефа) в другой с различными уровнями воды в них. Он с двух сторон ограничен затворами, между располагается смежная камера, позволяющая варьировать уровень воды в её пределах. Перевод судов посредством судоходного шлюза осуществляется последовательным переводом в смежную камеру после выравнивания в них уровня воды. Использование шлюзов главным образом направлено на то, чтобы сделать водные пространства с различными уровнями воды в них более пригодными для судоходства.

Процесс пропускания судна через шлюз называется шлюзованием. Каждый шлюз имеет три главных элемента (см. рис. 5.4.): 1) Герметичная камера, соединяющая верхнюю и нижнюю головные части канала и имеющая объём, достаточный для включения в себя одного, или нескольких судов. Положение камеры фиксированное, однако уровень воды в ней может изменяться. 2) Ворота — металлические щиты, расположенные на обоих концах камеры и служащие для впускания и выпускания судна из камеры в перед началом шлюзования и герметизирующие камеру во время шлюзования. 3) Водопроводное устройство — устройство, предназначенное для наполнения, либо опустошения камеры. Как правило, в качестве такого устройства используется плоский щитовой затвор.

Принцип работы шлюза следующий: Входные ворота открываются, и судно заходит внутрь камеры. Входные ворота закрываются. Открывается перепускной клапан, вызывая падение уровня воды в камере с находящимся в ней судном. Впускные ворота открываются, судно выходит из камеры. Шлюзование длится, как правило, от 10 до 20 минут в зависимости от размера камеры и перепада уровня воды. В случае, если судно движется вверх по течению, процесс реверсируется: судно входит в пустую камеру, затем открывается клапан, наполняя камеру водой и поднимая судно.

 

Рис. 5.4. Схема шлюза

 

При шлюзовании как правило стараются чередовать направление пропускания судов: после того, как судно, идущее, к примеру, вниз по течению, завершило шлюзование, в камеру уже пониженным уровнем воды в ней может сразу же зайти судно, движущееся в обратном направлении. Таким образом, не требуется выполнять лишнее заполнение, либо слив воды из камеры.

Использование шлюзов необходимо в случаях, когда для осуществления прохода судов создаётся искусственный обводной канал в обход таких препятствий, как пороги, плотины, дамбы и проч. Плотина увеличивает глубину водного пространства перед ней, в таком случае шлюз может быть установлен либо непосредственно в плотине, будучи её составной частью, либо в устье бьефа. Река, оснащённая такого рода сооружениями, носит название водного пути. Также с помощью установки шлюза в устье реки можно добиться того, чтобы река перестала быть подверженной влиянию приливов и отливов в крупных водоёмах, в которые она впадает. Для усовершенствования водного пути на реке используются дополнительные шлюзы: В верхней части обводного канала устанавливается водоспускной шлюз для предотвращения наводнений.

Чем длиннее обводной канал, тем больше разница уровня воды в реке между началом и концом канала, таким образом очень длинный обводной канал может потребовать установки дополнительных групп шлюзов в разных местах канала.

Водный канал (лат. canalis — труба, жёлоб) — искусственная водная артерия, предназначенная для сокращения водных маршрутов или для перенаправления потока воды. Существует два основных назначения канала: ирригационное, канал используется для доставки или отвода воды; каналы, осуществляющие транспортные функции, например для доставки грузов или людей. Зачастую каналы совмещают в себе обе функции.

Рис. 5.5. Шлюзы Беломорско-Балтийского канала

 

Цель создания судоходного канала — соединение бассейнов двух водоёмов в случае отсутствия такового, сокращение пути между двумя водоёмами, обеспечение гарантированного судоходства, решение проблемы транспортной доступности по водным путям пунктов назначения, создание экономически выгодных путей транспортировки.

Судоподъёмник — комплекс механизмов, позволяющий осуществлять подъём и спуск судов с одного уровня водного пути на другой, например, для пропуска судов через плотины гидроэлектростанций.

При строительстве гидроэлектростанции водный бассейн реки разделяется комплексом глухих и водосливных плотин на две несообщающиеся части, что не позволяет осуществлять судоходство. Для возможности перемещения судов между верхним и нижним бьефом плотины традиционно используются судопропускные шлюзы. Однако, если перепад высот достаточно велик, то строительство шлюза невозможно. В этом случае сооружается судоподъёмник. Преимущество судоподъёмников перед шлюзами — относительно малая потеря воды из верхнего канала при подъёме и спуске судов. Недостатки — более сложная конструкция, более высокая цена сооружения, а также ограничения по размерам и водоизмещению судов, из-за огромной массы, которую необходимо поднимать. Различают вертикальные, наклонные и вращательные судоподъёмники.

 

 

Системы водоснабжения и водоотведения

Водоснабжeние — подача поверхностных или подземных вод водопотребителям в требуемом количестве и в соответствии с целевыми показателями качества… Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Однако… При подаче воды учитывают её качество, например, к питьевой воде предъявляются требования СанПиН 2.1.4.1074-01…

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной группы потребителей 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). Основные элементы системы водоснабжения показаны на рис. 5.6.

 

 

Рис. 5.6. Принципиальная схема водоснабжения:

1 — источник водоснабжения, 2 — водоприемное сооружение, 3 — насосная станция I подъема, 4 — очистные сооружения, 5 — резервуар чистой воды, 6 — насосная станция II подъема, 7 — водоводы, 8 — водонапорная башня, 9 — водораспределяющая сеть

 

Система водоснабжения (населенного места или промышленного предприятия) должна обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку, если это вызывается требованиями потребителей, и подачу к местам потребления. Для выполнения этих задач служат следующие сооружения, входящие обычно в состав системы водоснабжения: водозаборные сооружения, при помощи которых осуществляется прием воды из природных источников, водоподъемные сооружения, то есть насосные станции, подающие воду к местам ее очистки, хранения или потребления, сооружения для очистки воды, водоводы и водопроводные сети, служащие для транспортирования и подачи воды к местам ее потребления, башни и резервуары, играющие роль регулирующих и запасных емкостей в системе водоснабжения.

Системы водоснабжения могут классифицироваться по ряду основных признаков.

По назначению: системы водоснабжения населенных мест (городов, поселков), системы производственного водоснабжения, системы сельскохозяйственного водоснабжения, системы противопожарного водоснабжения, комбинированные системы водоснабжения (хозяйственно-производственные, хозяйственно-противопожарные и т. д.).

По способу подачи воды: самотечные (гравитационные), с механизированной подачей воды (с помощью насосов), зонные (в одни районы самотеком, в другие насосами).

По характеру используемых природных источников: получающие воду из поверхностных источников (речные, озерные и т. д.), получающие воду из подземных источников (родниковые, артезианские и т. д.), смешанного типа.

По способу использования воды: системы прямоточного водоснабжения (с однократным использованием воды), системы оборотного водоснабжения, системы с повторным использованием воды.

Канализация — составная часть системы водоснабжения и водоотведения, предназначенная для удаления твёрдых и жидких продуктов жизнедеятельности человека, хозяйственно-бытовых и дождевых сточных вод с целью их очистки от загрязнений и дальнейшей эксплуатации или возвращения в водоём. Необходимый элемент современного городского и сельского хозяйства. Нарушение его работы может ухудшить санитарно-эпидемиологическую ситуацию в местности.

По целям и месторасположению систему канализации можно разделить на три больших раздела: внутренняя канализация — система сбора стоков внутри зданий и сооружений и доставки их в систему наружной канализации; наружная канализация — система сбора стоков от зданий и сооружений и доставки их к сооружениям очистки либо к месту сброса в водоприёмник; система очистки стоков.

По собираемым стокам канализация подразделяется на: хозяйственно-бытовую канализацию; дождевую канализацию; производственную канализацию.

Хозяйственно-бытовая канализация бывает: централизованная; автономная. Внутренняя канализация зданий, как правило, имеет следующие элементы: Водоприёмные приборы (раковины; мойки; унитазы). Система трубопроводов: вентиляционные стояки, выводимые на кровлю или вакуумные клапаны; подводки и коллектора — горизонтальные трубопроводы; стояки — вертикальные трубопроводы; ревизии и прочистки; выпуски в наружную канализацию; запорная арматура на выпусках; Дополнительные элементы: системы подкачки стоков; локальные системы очистки.

Наружные канализационные сети, как правило, являются самотёчными, прокладываются с уклоном по ходу стоков, но также существует напорная канализация. Наружная канализация может быть организована по следующим системам: общесплавная — коллекторы принимают и дождевые, и хозяйственно-бытовые стоки; раздельная — существуют отдельные коллекторы для принятия дождевых и хозяйственно-бытовых стоков; полураздельная — сети раздельно собирают дождевые и хозяйственно-бытовые стоки, доставляя их в общесплавной коллектор.

Наружная канализация подразделяется на: внутридворовые сети; уличные сети; коллекторы. Элементами наружных сетей являются: трубопроводы; колодцы (смотровые, поворотные, перепадные и так далее). Как правило, снабжены люками c крышками и скобами для спуска в них обслуживающего персонала; насосные станции подкачки; локальные очистные сооружения; выпуски в водоприёмники.

 

Водоподготовка и очистка сточных вод

Водоподготовка заключается в освобождении воды от грубодисперсных и коллоидных примесей и содержащихся в ней солей. тем самым предотвращаются… Водоподготовка включает следующие основные методы обработки: 1. осветление (удаление из воды коагуляцией, отстаиванием и фильтрованием коллоидальных и суспензированных…

Гидрогеология

Гидрогеоло́гия — наука, изучающая происхождение, условия залегания, состав и закономерности движений подземных вод. Также изучается… В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод,… Подземные воды — часть водных ресурсов Земли; общие запасы подземных вод составляют свыше 60 млн км³. Подземные…

Водные ресурсы Калининградской области

Реки области – равнинного типа, принадлежат к бассейну Балтийского моря. Почти все они полноводны, течение их медленное и все они несут свои воды в… Речная сеть области хорошо развита и отличается большой густотой. На каждый… Река Преголя относится к средним рекам (большими считаются те, протяженность которых превышает 500 км). Такой рекой…

Предприятия водного хозяйства и природообустройства области (государственные)

ФГБУ "Управление "Калининградмелиоводхоз". Федеральное государственное бюджетное учреждение «Управление мелиорации земель и… Учреждением проводится обследование мелиоративных систем государственной… Учредителем организации является Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. Юридический адрес учреждения:…

Предприятия водного хозяйства и природообустройства области (проектно-изыскательские)

ОАО Западный проектно-изыскательсктй институт. 1946 г. — на территории Калининградской области начала работать комплексная… 1951 г. — по результатам работы экспедиции, правительственным постановлением был основан филиал института…

Предприятия водного хозяйства и природообустройства области (производственные)

Многие гидротехнические объекты, построенные в Калининградской области с 1956 года, являются результатами деятельности «Гидростроя». Среди них:… В то же время ЗАО «Гидрострой» принимает участие и в строительстве объектов… ЗАО «Гидрострой» - одно из первых предприятий, применивших в Калининградской области технологию производства бетонных,…