WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаГеографія фізична, Геоморфологія, Геологія → Методичні засади управління станом екосистем та якістю води зарегульованих ділянок річок - Реферат

Методичні засади управління станом екосистем та якістю води зарегульованих ділянок річок - Реферат

ГЕС; L - відстань від ГЕС до заданого створа, км; е - основа натурального логарифму; ? - емпіричний коефіцієнт. Останній залежить від морфометричних параметрів ділянки і, як показали дослідження на дніпровських водосховищах, може визначатися за формулою:
? = 0,0032 В + 0,0276 (4)
де: В - ширина в розрахунковому створі, км.
Одержані за рівнянням (3) показники коливання рівня води на будь-якій ділянці є вихідною інформацією для розрахунку водообміну з придатковою мережею. Але методики цього розрахунку для різних за характером водних об"єктів принципово різні.
Так, для визначення притоку-відтоку води до заплавних водойм необхідно враховувати морфометрію як самих водойм, так і проток, що з"єднують їх з основним руслом. Наприклад, на ділянці Дніпра нижче Каховської ГЕС добовий водообмін заплавних водойм з руслом (We) розраховується за формулою:
, м3. доба-1 (5)
де: Vl i hl - об"єм (м3) та середня глибина (м) водойми; l, b, hs, n - відповідно довжина, ширина, глибина (м) та коефіцієнт шорсткості протоки.
Цю формулу можна використовувати для водойм інших зарегульованих ділянок річок, уточнивши лише натурними спостереженнями постійний множник.
У відносно невеликих за площею глибоких затоках, озерах тощо, що мають округлу форму і зв"язані з русловою мережею широкими протоками (наприклад, Оболонь, Собаче гирло та ін. на Київській ділянці Канівського водосховища), коливання рівня води відбувається майже синхронно з його зміною в основному руслі. Тоді водообмін Wl визначається досить просто - як добуток ?HL на площу дзеркала водойми.
Оцінка водообміну основного русла з заплавою, що відбувається на деяких річкових ділянках, є окремою, не зовсім простою задачею. Для гирлової ділянки Дніпра, де він досить суттєвий, нами розроблена спеціальна методика (Тимченко, 1990; Оксиюк и др., 1996).
Як уже відмічалося, від об"ємів та режиму попусків ГЕС залежать складові розрахункових рівнянь (1) і (2), котрі описують функціональні характеристики водних екосистем зарегульованих ділянок річок. Так, валова первинна продукція (А) визначається на основі врахування продукційної здатності водоростей (а, мг О2. мг-1 доба-1) та їх біомаси (В, мг. дм-3):
A = a B, мг О2 дм-3 доба-1 (6)
Продукційна здатність залежить від біомаси водоростей (Оксиюк и др., 1996; 1999). А оскільки на біомасу здебільшого впливає водність, стає очевидною визначальна роль об"ємів попусків ГЕС для валової продукції досліджуваних ділянок.
Основу деструкції органічної речовини в воді складає дихання гідробіонтів. Споживання кисню бактеріями (Rb), або бактеріальна деструкція залежить від концентрації органічної речовини і визначається за допомогою коефіцієнта бактеріальної деструкції (kb):
Rb = kb. BODtot, мг О2. дм-3 доба-1 (7)
Значення коефіцієнта kb встановлюється за даними експериментальних досліджень (Оксиюк, Стольберг, 1986). Дихання мікроскопічних водоростей, безхребетних тварин та макрофітів розраховується за даними про їх біомасу та питоме дихання цих гідробіонтів (r):
Rhb = r Bhb, мг О2. дм-3 доба-1 (8)
Коефіцієнт r також визначається за експериментальними даними.
Інтенсивність надходження в воду кисню за рахунок атмосферної аерації розраховується за формулою:
Ati = (Cs - Ci-1) (1-10-k2?) , мг О2. дм-3. доба-1 (9)
яка одержана на основі рішення диференційного рівняння, що описує процес абсорбції газу без врахування будь-яких хімічних реакцій і при відсутності інших джерел кисню (Adenеy, Becker, 1919; Whitman, 1923). В наведеній формулі: Cs - концентрація насичення води киснем, мг . дм-3; Ci-1 - вміст кисню в воді на початку і-тої підділянки; k2 - коефіцієнт атмосферної аерації, доба-1; ? - час перебування води на підділянці, доба.
Для потоків, що мають ізотропну турбулентність, до яких можна віднести зарегульовані ділянки річок, коефіцієнт атмосферної аерації (k2) пропонується визначати за формулою (Wilcock, 1982; Бреховских, 1988):
k2' = 1,024T-20 . 1,6. u0,5.h-1,5, доба-1 (10)
де: u - швидкість потоку, м/с; h - середня глибина, м; Т - температура води, 0С.
Існує багато напівемпіричних формул, що характеризують залежність коефіцієнту атмосферної аерації від швидкості вітру (Banks, 1975). Для найвірогідніших на території рівнинної частини України значень швидкості вітру (3-8 м/с) більшістю дослідників пропонується лінійна залежність коефіцієнта масопереносу від швидкості вітру, що з урахуванням відомого співвідношення між коефіцієнтами масопереносу і аерації (Бреховских, 1988) приводить до рівняння:
k2" = 1,024T-20. 0,067. w . h-1, доба-1 . (11)
В цілому, коефіцієнт атмосферної аерації таким чином можна розраховувати за формулою:
k2 = k2' +k2" = 1,024T-20 (0,067.w h-1 + 1,6 u0,5. h-1,5), доба-1 . (12)
Для річкових ділянок Канівського та Кременчуцького водосховищ, наприклад, k2 в літній період становить в залежності від об"ємів попусків 0,088-0,250 доба-1, взимку - 0,056-0,155 доба-1.
Витрати кисню на хімічне окиснення органічних та неорганічних речовин (G) визначаються експериментально. Надходження органічної речовини ззовні (F) встановлюється за даними обліку антропогенного навантаження безпосередньо на ділянку річки.
Модель (1,2) реалізована на зарегульованих ділянках Дніпра: 1) Київській річковій ділянці Канівського водосховища (Оксиюк и др., 1999); 2) річковій ділянці Кременчуцького водосховища, 3) гирловій ділянці - нижче Каховської ГЕС (Оксиюк и др., 1996, 1997).
На річкових ділянках Канівського і Кременчуцького водосховищ в період літньої та зимової межені стан екосистеми та якість води погіршуються в зв"язку з дефіцитом розчиненого кисню. Для аналізу умов формування показників кисневого режиму виконано розрахунки вмісту в воді кисню за різних об"ємів попусків та різних амплітуд внутрішньодобового коливання рівня води. При цьому використано модель (2). Для прикладу порядок розрахунків наведено в таблиці.
Дані натурних спостережень та результати розрахунків вказують на те, що влітній період існує пряма залежність вмісту кисню в воді вказаних ділянок від об"ємів попусків ГЕС (Оксиюк и др., 1999). Тому основним важелем покращання кисневого режиму в критичні періоди тут може бути збільшення об"ємів попусків ГЕС. Крім того, для посилення позитивного впливу на кисневий режим ділянок їх придаткової мережі слід забезпечити максимально можливу внутрішньодобову амплітуду коливання рівня води в нижніх б"єфах ГЕС.
Ефективним засобом покращання кисневого режиму на річкових ділянках водосховищ в зимовий період може бути чергування протягом тижня високих попусків ГЕС, котрі формують значну довжину пригребельних ополонок, з низькими попусками, що забезпечують необхідний для атмосферної аерації час перебування води в межах ополонок. Розроблено алгоритм визначення параметрів вказаних зимових попусків.
Аналогічні, але дещо більш сприятливі завдяки меншому антропогенному навантаженню умови формування кисневого режиму мають місце на річковій ділянці Кременчуцького водосховища. Важелі управління цим режимом, тобто станом екосистеми та якістю води, тут такі ж, як і на Київській ділянці.
Дослідження на гирловій ділянці Дніпра мали своєю основною метою визначення такого режиму роботи Каховської ГЕС в період літньо-осінньої межені, при якому зберігаються нормальні умови функціонування водної екосистеми, а якість води відповідає діючим
Loading...

 
 

Цікаве