Учение о гидросфере

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга

(РЭТЭМ)

УТВЕРЖДАЮ Зав. каф. РЭТЭМ, д.т.н.

____________ В.И.Туев

«_____»_______2014г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ, ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ И ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

УЧЕНИЕ О ГИДРОСФЕРЕ

для специальностей и направлений « Экология», «Экология и природопользование», «Геоэкология».

2014

2

«Учение о гидросфере». Методические рекомендации по выполнению практических занятий, лабораторных работ и организации самостоятельной работы для специальностей и направлений «Экология и природопользование», «Геоэкология», «Экология».

Разработчик – С.А.Полякова. – Томск: 2014.

Впособии даны базовые понятия, правовые, нормативные, методические

инаучные основы проведения практических и лабораторных занятий по гидрологической дисциплине. Приведены рекомендации по организации самостоятельной работы студента с указанием примерных тем.

Пособие может быть рекомендовано студентам, аспирантам,

преподавателям и работникам, специализирующимся по биоэкологическим и природоохранным специальностям и направлениям.

Автор надеется, что выполнение этих заданий поможет обучающимся грамотно проводить на практике анализ проблем, связанных с воздействием на гидросферу и осуществлять оценку влияния негативных источников воздействия в области природопользования.

@ Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

3

СОДЕРЖАНИЕ

1.МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ …………………………… 4

2.МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ …………………………… 17

ПРИЛОЖЕНИЕ №1……………………………………………………… 29 ПРИЛОЖЕНИЕ №2……………………………………………………… 35

4

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Практическое занятие № 1. Правовой режим водопользования

( Семинар, время проведения - 2 часа, самостоятельная работа – 2 часа)

Цель занятия: ознакомить студентов с требованиями по охране водных объектов и рационального использования водных ресурсов в законодательных актах РФ.

Задачи занятия: изучить структуру и содержание «Водного кодекса РФ»; правовой режим использования вод; правовые нормы охраны вод.

Контрольные вопросы к семинарскому занятию

1. .Воды как объект использования и охраны. 2. .Право водопользования и его виды..

3.Возникновение права водопользования и его прекращение.

4.Предоставление водных объектов для специального водопользования.

5.Правовая охрана морей, рек, озер.

6.Правовая охрана вод от истощения и загрязнения.

7.Особенности государственного управления водопользованием.

8.Государственный учет вод и их пользования, ведение государственного водного кадастра.

9.Планирование использования и охрана вод.

10.Ответственность за нарушение водного законодательства.

11.Возмещение вредя, причиненного нарушением водного законодательства.

12.Разрешение споров о водопользовании.

Упражнения и задачи к практическому занятию

1.Назовите законы и иные нормативные акты, регулирующие водопользование и охрану водных объектов.

2.Перечислите органы, осуществляющие государственный контроль за использованием и охраной вод, раскройте их компетенцию.

3.Назовите органы, разрешающие споры о водопользовании.

4.Какая ответственность предусмотрена за загрязнение вод?

5.Как возмещается ущерб, причиненный нарушением водного законодательства?

6.Расскажите о действующей системе платы за пользование водами.

7.Без оформления права водопользования завод забирал из реки большое количество воды, что привело к ее обмелению и уменьшению рыбных запасов. Это также отрицательно сказалось на деятельности ряда

5

фермерских хозяйств, использующих воду реки для полива и питья. Фермеры обратились с иском в арбитражный суд.

В роли судьи арбитражного суда примите решение по существу.

8.Государственная комиссия подписала акт о приеме в эксплуатацию нового лакокрасочного завода с оговоркой, что строительная организация гарантирует в течение года обеспечить ввод системы очистных сооружений. Но она свои обязательства по истечении года не выполнила. Сточные воды завода загрязнили реку. Был нанесен ущерб рыбным запасам. Кроме того, пострадали пляжи и места отдыха трудящихся. Эти сведения поступили в прокуратуру и инспекцию по регулированию и охране вод.

Нормы каких законодательных актов нарушены и какая ответственность за это предусмотрена законом?

Как на эти нарушения должен реагировать прокурор?

9.В комитет природных ресурсов поступили сведения о том, что дорожно-строительное управление без согласования с санэпидемнадзором в зоне водозабора оборудовало склад противогололедной смеси (речной песок

схлористым калием), которая попала в реку. Председатель комитета дал предписание о незамедлительной ликвидации склада с вывозом смеси. Предписание было проигнорировано.

Что необходимо предпринять председателю комитета для выполнения предписания?

10.Главный государственный санитарный врач города обратился к прокурору с тем, что стекольный завод систематически сбрасывает в местное озеро недостаточно очищенные воды, угрожая здоровью населения и живым ресурсам озера. В этой связи санитарно-эпидемиологический центр опломбировал водозаборные сооружения завода, но по распоряжению его директора пломбы были сорваны. Свои действия директор предприятия оправдывает необходимостью выполнения производственного плана.

Примите решение в роли прокурора по существа заявления.

11.В ходе прокурорской проверки в агрофирмах области в большинстве из хозяйств были выявлены следующие нарушения: сточные воды из животноводческих помещений поступают в водоемы неочищенными, отсутствуют специальные навозохранилища и очистные сооружения, ядохимикаты и минеральные удобрения хранятся под открытым небом. В водоемах возросло число болезнетворных микробов, повысилась концентрация вредных веществ, опасных для здоровья людей.

Нормы каких законодательных актов нарушены?

Какие меры воздействия могут быть применены к директору завода?

12.По местному радио было зачитано обращение к населению города, о необходимости воздержаться от употребления воды из водопроводной сети ввиду ее заражения вредными веществами. В пробах воды обнаружено большое содержание фенола, представляющего опасность для здоровья людей. По требованию санитарно-эпидемиологического органа подача

6

зараженной воды была прекращена. Источник заражения воды фенолом пока не выявлен.

Имеются ли основания для возбуждения уголовного дела? Имеют ли право граждане на возмещение вреда, причиненного их

здоровью?

13.По устному распоряжению генерального директора Энсклеспрома было разрешено проводить молевой сплав леса. Леспромхозы начали эту работу по девяти рекам региона. Пять из них отнесены к лососевым, где запрещен любой сплав древесины.

Какие санкции могут быть применены к нарушителям?

14.В течение года кондитерской фабрикой было сброшено в водоем 370 тонн загрязняющих сточных вод, содержащих более тонны органического вещества, чем водным ресурсам был нанесен материальный ущерб на 12 млн. рублей. Управление водного надзора обратилось с иском в арбитражный суд.

В роли арбитражного судьи рассмотрите этот иск по существу.

Практическое занятие № 2 Метод моделирования распространения загрязняющих веществ в водных объектах

(время проведения - 4 часа, самостоятельная работа – 4 часа)

Цель занятия: освоить метод моделирования распространения загрязняющих веществ в водных экосистемах.

Задачи занятия: суметь использовать комплексные качественные показатели для освоения метода моделирования загрязняющих веществ в водоёмах.

В природоохранительной практике, при отсутствии комплексного показателя качества воды в различных водоемах, нередко используются либо частные показатели для отдельных химических соединений, либо обобщенные показатели, учитывающие совместное действие нескольких химических веществ. Примерами частных показателей отдельных химических соединений в воде являются их предельно допустимые концентрации (ПДК), летальная доза ЛД50 и др. Для оценки качества воды в реках и озерах используются также интегральные показатели, такие как биологическое потребление кислорода (БПК) за пять суток - БПК5, химическое потребление кислорода – ХПК и др.

В настоящее время разработаны системы показателей оценки качества воды в водоемах с учетом их загрязнения, которые позволяют более или менее точно определять изменчивость загрязнения водных масс во времени и пространстве, обусловленные изменчивостью гидрологических характеристик.

Одной из таких систем является упрощенный метод моделирования распространения загрязняющих веществ в воде. Расчетная формула

7

позволяет определить значение Sмакс в зависимости от расстояния L от места сброса загрязняющих веществ.

где:

Sn – средняя концентрация вещества в потоке ниже выпуска в мг/л;

N – характеристическое число турбулентного потока, равное 0,07 . V2 : ( Н . j ), где V – скорость реки в км/час, а j - ее уклон в градусах. Формула, включающая в себя коэффициент Шизи, выглядит так:

V

С= --------, где j – уклон водной поверхности в градусах, а √H . j

M C

N = ---------- , где М – величина, зависящая от С : М = 0,7 . С + 6, а

g – 9,8.

g

При С ≥ 60, С = 48. Н – глубина водоема в месте поступления сточных вод в м;

B – ширина водоема в месте поступления сточных вод в м;

Q - обобщенный показатель качества воды, равный Si : ПДКi, где Si – концентрация загрязняющего вещества в потоке, а ПДК – предельно допустимая концентрация этого вещества в этом же потоке; этот показатель чаще всего берется из Водного Кадастра и для некоторых рек Западной Сибири составляет:

Бийск – 25; Барнаул – 11; Новосибирск – 12; Колпашево – 23; Александровское – 18; Междуреченск – 3; Новокузнецк – 22; Крапивино – 19; Томск – 25; Козюлино – 7; Устье Катуни – 25; Устье Кондома – 35;

Qcm – расход сточных вод в м3/час;

Scm – концентрация сточных вод в мг/л;

Qp - чистый поток, в котором концентрация загрязняющего вещества равна

0;

L фор - длина реки по фарватеру от места сброса ЗВ; L пр - длина реки по прямой от места сброса ЗВ;

L - длина реки от места сброса ЗВ;

φ – коэффициент извилистости реки, равный частному от деления длины отрезка реки по фарватеру на длину отрезка реки по прямой;

N = 16 : 8 . 0,07 = 0,14

Smakc = 0,46

То есть, на протяжении 100 м от места выброса загрязняющих веществ их концентрация уменьшилась почти на половину.

Варианты для расчетной работы

9

Практическое занятие № 3 Природные водные экосистемы.

(Время проведения - 4 часа, самостоятельная работа – 4 часа)

Цель занятия:

1.Знакомство студентов с гидрологическими характеристиками природных водных объектов.

Задачи занятия:

2.Ознакомиться с общими характеристиками водных объектов.

3.Изучить элементы реки и подземных вод.

4.Показать роль рек и подземных вод в круговороте воды в биосфере.

Реки.

Рекой называется водный поток, протекающий в естественном русле и ,

питающийся за счет поверхностного и подземного водостоков речного бассейна. Атмосферные осадки сначала стекают в виде временных потоков. Сливаясь вместе они образуют постоянные притоки прежде всего в виде ручьев, затем мелких речек и собственно рек.

Реки несут свои воды в озера, моря и океаны. Река, впадающая в один из таких водоемов, называется главной. Реки, впадающие в главную реку, называются притоками. Совокупность всех рек, сбрасывающих свои воды через главную реку в озеро или море, называется речной системой или речной сетью. Реки, озера, болота, балки, овраги данной территории составляют ее гидрографическую сеть.

Согласно классической классификации, притоки различают разных порядков. Реки, непосредственно впадающие в главную реку, называются притоками 1-го порядка, а притоки этих притоков составляют 2-й порядок и т.д.

Несколько иная классификация Хортона. Хортон называет рекой 1-го порядка реку, не имеющую притоков; рекой 2-го порядка – реку, принимающую притоки 1-го порядка и т.д.

Таким образом, чем больше номер реки, тем более сложный характер носит речная система, которая характеризуется протяженностью рек, ее составляющих, их извилистостью и густотой речной сети.

Протяженность – суммарная длина всех рек, составляющих данную речную систему.

Извилистость – характеризуется коэффициентом извилистости. Он определяется для отдельных участков реки, как отношения расстояния между начальным и конечным пунктами участка по прямой линии к длине реки на этом участке.

Густота сети – характеризуется коэффициентом густоты речной сети, представляющей отношение суммарной протяженности речной сети на данной площади к величине этой площади и измеряется в км/км 2.

Густота речной сети зависит от ряда природных факторов: рельефа, геологического строения местности, свойств почв, климата, особенно от

10

количества осадков. На севере густота речной сети больше, чем на юге, в горах больше, чем на равнинах.

Водоразделом называется линия на земной поверхности, разделяющая сток атмосферных осадков по двум противоположно направленным склонам. Хорошо выражены водоразделы в горной местности, где они проходят по вершинам хребтов. На равнинах водоразделы выражены не так четко, и точно определить их сложно.

Реки собирают воду не только с земной поверхности, но и из верхних слоев литосферы. В соответствии с этим различают поверхностные и подземные водоразделы, которые могут не совпадать.

Речным бассейном называется часть земной поверхности, включающая в себя данную речную систему и отделенная от других речных систем водоразделами. Поверхность суши, с которой речная система собирает свои воды, называется водосбором или водосборной площадью бассейна. В

большинстве случаев площадь бассейна реки и водосборная совпадают. Но иногда водосборная площадь бывает меньше площади речного бассейна, если есть территория, с которой стоки в данную речную систему не поступают.

Морфометрические характеристики реки

Это прежде всего географическое положение речного бассейна, которое дается в географических координатах его крайних точек. В данные характеристики входят также климатические условия бассейна – количество, распределение и интенсивность атмосферных осадков, мощность и запас воды в снежном покрове, температура и радиационный баланс, рельеф местности, геологическое строение, характер почвенного и растительного покрова, данные об озерах, болотах, ледниках.

Истоком реки называется место на земной поверхности, где русло реки принимает отчетливо выраженное начертание и где в нем наблюдается течение.

Река может образоваться из слияния двух рек. Место этого слияния и принимается за начало такой реки. За ее исток принимается исток более длинной из этих двух рек. В этом случае различают длину реки от начала до устья и гидрографическую длину реки от устья до истока. Если обе реки имеют одинаковую длину, то за исток принимается исток левого притока.

Место, где река впадает в другую реку, озеро или море, называется устьем реки. Иногда вследствие расхода воды на испарение и фильтрацию в грунт реки заканчиваются “слепыми” устьями.

Речная долина, ее поперечный профиль Реки обычно текут в узких вытянутых пониженных формах рельефа,

характеризующихся общим наклоном своего ложа от одного конца к другому

иназываемых долинами.

Элементами речных долин являются - дно (ложе), тальвег, русло, пойма,

склоны, террасы, бровка.

Дно долины – наиболее пониженная ее часть.