Мошель М.В.

Шевченко О.О.

РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ТА ОХОРОНА

ВОДНИХ РЕСУРСІВ

Курс лекцій

Чернігів

ЧДІЕУ

2011

УДК 631.6.02

ББК 26.22

М87

Рекомендовано до друку Вченою Радою Чернігівського державного інституту економіки і управління

Протокол № 06/11 від 30 червня 2011 року

Р е ц е н з е н т и:

доктор технічних наук І.М. Іванова (Чернігівський державний інститут економіки і управління);

кандидат технічних наук, професор О.А. Василенко (Київський національний університет будівництва і архітектури)

Мошель М.В., Шевченко О.О.

М87 Раціональне використання та охорона водних ресурсів: Курс лекцій. − Чернігів: ЧДІЕУ, 2011. − 365 с.

У курсі лекцій висвітлено актуальні питання раціонального використання та охорони водних ресурсів, зокрема, їх комплексне використання, якість, запаси. Розглянуто основні водогосподарські комплекси та дана оцінка їх впливу на водні об’єкти. Значна увага приділена законодавчій базі використання та охорони водних об’єктів.

Курс розраховано для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за спеціальністю «водопостачання та водовідведення». Він може бути корисним для фахівців, які займаються питаннями раціонального використання водних ресурсів та екологічною безпекою водних об’єктів.

УДК 631.6.02

ББК 26.22

© М.В. Мошель, О.О. Шевченко, 2011

© ЧДІЕУ, 2011

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………..			11
Розділ І. ВОДНІ РЕСУРСИ ТА ЇХ СКЛАДОВІ………......			13
1.	Водні ресурси………………………………………………		13
	1.1.	Поняття про водні ресурси………………………	13
	1.2.	Розподіл води на Землі……………………………	15
	1.3.	Колообіг води……………………………………...	17
	1.4.	Формування ресурсів прісних вод……………….	19
	1.5.	Поверхневі і підземні води……………………….	21
	1.6.	Водний баланс як метод вивчення ВР…………	23
	1.7.	Водний баланс і водні ресурси України…………	27
	1.8.	Особливості формування ВР України…………...	28
	1.9.	Оцінка запасів ВР…………………………………	31
2.	Комплексне використання та охорона ВР…………….		35
	2.1.	Поняття про комплексне, раціональне використання ВР…………………………………..	36
	2.2.	Необхідність раціонального використання ВР….	37
	2.3.	Проблеми комплексного використання і охорони ВР………………………………………...	39
	2.4.	Роль ВР у стабілізації навколишнього природного середовища	42
	2.5.	Екологічний підхід до використання ВР………...	44
	2.6.	Схеми комплексного використання ВР та їх охорони…………………………………………….	46
	2.7.	Регулювання стоку………………………………..	51
3.	Якість води та її оцінка………………………………....		56
	3.1.	Фізико-хімічні властивості води…………………	56
	3.2.	Показники якості води……………………………	59
	3.3.	Класифікації води…………………………………	62
	3.4.	Характеристики домішок води…………………...	63
	3.5.	Вимоги користувачів до якості води…………….	65
	3.6.	Фактори, які впливають на якість води………….	67
	3.7.	Фонові води………………………………………..	69
Розділ ІІ. ВОДНЕ ГОСПОДАРСТВО ЯК СФЕРА ДІЯЛЬНОСТІ……………………………………….			71
4.	Водне господарство. Водогосподарські комплекси (ВГК)………………………………………………………..		71
	4.1.	Поняття про водне господарство, його функції і завдання……………………………………………	71
	4.2.	Види використання ВР. Водокористувачі і водоспоживачі……………………………………..	73
	4.3.	Класифікація водокористувачів………………….	74
	4.4.	Загальне та спеціальне водокористування………	76
	4.5.	Вимоги до джерел водозабезпечення, підготовка води………………………………………………...	77
	4.6.	Водопостачання та водовідведення……………...	80
	4.7.	Облік води, плата за воду…………………………	82
	4.8.	Поняття про ВГК. Класифікація ВГК……………	83
	4.9.	Умови, що визначають склад учасників ВГК…...	85
	4.10.	Структура ВГК, економічні показники ВГК…….	86
	4.11.	Водогосподарські системи (ВГС)………………..	91
	4.12.	Моделювання ВГС………………………………..	93
	4.13.	Водогосподарське районування………………….	96
	4.14.	Комплексні гідровузли та водосховища…………	99
5.	Промисловість як учасник ВГК………………………...		104
	5.1.	Об’єм та структура водопостачання промислових підприємств………………………..	104
	5.2.	Раціональне використання ВР у промисловості...	106
	5.3.	Схеми водопостачання промислових підприємств та їх ефективність…………………..	107
	5.4.	Екологічні вимоги до водозабезпечення промислових підприємств………………………..	109
	5.5.	Вплив промисловості на екологічний стан водних об’єктів……………………………………	112
	5.6.	Шляхи економії води у промисловості………….	113
6.	Комунальне господарство……………………………….		117
	6.1.	Використання ВР у комунальному господарстві.	117
	6.1.1.	Вимоги до питної води……………………………	119
	6.2.	Визначення витрат води на потреби КГ…………	120
	6.3.	Заходи та шляхи економії води у КГ…………….	122
	6.3.1.	Вплив КГ на екологічний стан водних об’єктів…………………………………………….	123
7.	Енергетика як учасник ВГК……………………………..		124
	7.1.	Основні джерела електроенергії, типи електростанцій…………………………………….	124
	7.2.	Гідроенергетичні ресурси України………………	125
	7.2.1.	Принципи використання енергії водного потоку……………………………………………...	127
	7.3.	Особливості водокористування в енергетиці……	127
	7.4.	Визначення витрат води на потреби ТЕС та АЕС	130
	7.5.	Вплив енергетики на стан довкілля……………...	131
8.	Водний транспорт та лісосплав……………………….		133
	8.1.	Водні шляхи, їх класифікація…………………….	133
	8.2.	Шлюзові камери, визначення потреб води на шлюзування………………………………………..	135
	8.3.	Лісосплав та його види……………………………	137
	8.3.1.	Типи лісосплаву…………………………………...	138
	8.3.2.	Розрахунок потреби води при лісосплаві……….	138
	8.3.3.	Вплив гребель, шлюзування та лісосплаву на довкілля……………………………………………	139
9.	Рибне господарство………………………………………		140
	9.1.	Рибне господарство, як учасник ВГК……………	140
	9.2.	Рибогосподарський фонд України……………….	142
	9.3.	Підприємства товарного риборозведення……….	144
	9.4.	Рибозахисні споруди……………………………...	148
	9.5.	Водопостачання ПТР, ефективність використання води ………………………………..	149
10.	Сільське господарство як учасник ВГК………………...		152
	10.1.	Споживання води у сільському господарстві…...	152
	10.2.	Витрати води на зрошення……………………….	155
	10.3.	Землеробські поля зрошення……………………..	157
	10.4.	Санітарно-гігієнічна оцінка територій ЗПЗ……..	160
	10.5.	Проблеми використання стічних вод для зрошення…………………………………………...	161
	10.6.	Обводнення та економія води у сільському господарстві……………………………………….	164
	10.7.	Регулювання місцевого стоку……………………	165
	10.7.1.	Вплив сільського господарства на ВР…...............	167
11.	Водогосподарські баланси…………………………………		168
	11.1.	Водний і водогосподарський баланс…………….	168
	11.2.	Види водогосподарських балансів……………….	171
	11.3.	Методика розрахунку ВГБ……………………….	172
	11.4.	Техніко-економічний аналіз ВГС………………..	174
	11.5.	Розподіл коштів всередині ВГС………………….	177
12.	Основні водогосподарські проблеми. Проблеми водозабезпечення…………………………………………...		179
	12.1.	Проблеми чистої води…………………………….	181
	12.2.	Виснаження ВР……………………………………	184
	12.3.	Вплив господарських заходів на водні ресурси...	186
	12.4.	Вплив водогосподарських заходів на довкілля…	189
	12.5.	Техногенні впливи на режими поверхневих вод..	192
	12.6.	Специфіка закритих водойм та їх вплив на довкілля…………………………………………….	194
	12.7.	Проблеми Дніпра………………………………….	199
13.	Боротьба зі шкідливою дією вод………………………...		202
	13.1.	Повені, їх класифікації……………………………	202
	13.2.	Захист від повені, регулювання стоку…………...	204
	13.3.	Розрахунок дамб обвалування……………………	207
	13.4.	Процеси водної ерозії, їх вплив на довкілля…….	209
	13.5.	Протиерозійні заходи та споруди………………...	211
	13.6.	Зсуви, руйнування берегів, перезволоження……	215
Розділ ІІІ. ОХОРОНА ВОДНИХ РЕСУРСІВ……………….			217
14.	Оцінка якості поверхневих вод………………………….		217
	14.1.	Основні причини зміни якості ВР……………….	217
	14.2.	Санітарний стан природних вод України та його формування………………………………………..	220
	14.3.	Основні джерела забруднення поверхневих вод .	224
	14.4.	Санітарно-токсикологічні характеристики хімічних домішок води……………………………	227
	14.5.	Класифікація забруднень та їх нормування……..	230
	14.6.	Нормативи якості води……………………………	235
	14.7.	Санітарно-гігієнічні та рибогосподарські нормативи………………………………………….	238
	14.8.	Показники якості питної води……………………	240
	14.9.	Самоочищення природних вод та її інтенсифікація……………………………………..	242
15.	Охорона водних ресурсів………………………………….		246
	15.1.	Визначення концентрацій забруднюючих речовин у водних об’єктах і стічних водах……...	246
	15.2.	Модель забруднення поверхневих вод за басейновим принципом…………………………...	246
	15.3.	Нормативи граничнодопустимих скидів (ГДС) та порядок їх визначення…………………………	249
	15.4.	Санітарні правила і норми охорони поверхневих вод від забруднення……………………………….	251
	15.5.	Екологія річки……………………………………..	252
	15.6.	Класифікація малих річок за ступенем забруднення. Паспорт річки……………………...	257
	15.7.	Захист водойм від хімічних забруднень…………	262
	15.8.	Теплове забруднення водойм та його наслідки…	264
	15.9.	Водоохоронні заходи……………………………..	265
16.	Стічні води, їх відведення, очищення та використання……………………………………………..		274
	16.1.	Класифікація стічних вод…………………………	274
	16.2.	Норми водовідведення, системи каналізації…….	280
	16.3.	Очищення стічних вод……………………………	286
	16.4.	Вторинне використання стічних вод…………….	288
	16.5.	Оборотні системи водопостачання………………	289
	16.6.	Безстокові (замкнуті) системи водозабезпечення	292
	16.7.	Розрахунки допустимих концентрацій забрудників у стічних водах……………………...	294
Розділ ІV. ЗАКОНОДАВЧА БАЗА РАЦІОНАЛЬНОГО ВИКОРИСТАННЯ І ОХОРОНИ ВОДНИХ РЕСУРСІВ………………………………………..			301
17.	Державний контроль і нагляд за використанням ВР…		301
	17.1.	Міжнародна та державна політика в галузі використання ВР та їх охорони…………………..	301
	17.2.	Законодавчі заходи щодо охорони ВР…………...	303
	17.3.	Організація контролю за станом ВР……………..	305
	17.4.	Планування водоохоронної діяльності…………..	308
	17.5.	Організація управління ВР……………………….	310
	17.6.	Екологічні фонди та економічне стимулювання охорони ВР………………………………………...	313
	17.7.	Визначення розмірів плати і стягнень платежів за забруднення ВР…………………………………	315
	17.8.	Постанова Кабінету Міністрів України щодо нормативів збору за забруднення навколишнього природного середовища і стягнення цього збору…………………………….	318
18.	Основні законодавчі акти в галузі водного господарства………………………………………………		330
	18.1.	Закони України щодо використання і охорони ВР…………………………………………………..	330
	18.1.1.	Методики та інструкції. Накази та постанови…..	334
	18.2.	Водний кодекс України…………………………...	334
	18.3.	Державний облік вод. Водний кадастр…………..	337
	18.4.	Нормативи і стандарти щодо якості води……….	341
	18.5.	Відповідальність за порушення водного законодавства……………………………………...	344
19.	Гідрологічні особливо охоронні території (ООТ)……..		349
	19.1.	Критерії та параметри створення………………...	349
	19.2.	Зони санітарної охорони у водопостачанні……..	353
	19.3.	Рекреації…………………………………………...	357
	19.4.	Обґрунтування режимів охорони ООТ………….	360
Список використаної літератури……………..........................			365

Список скорочень та умовних позначень

ВР	водні ресурси
ГДК	граничнодопустима концентрація
ОБРВ	орієнтовно безпечний рівень впливу
ПАР	поверхнево-активні речовини
СПАР	синтетичні поверхнево-активні речовини
ІЯВ	індекс якості води
ВГК	водогосподарський комплекс
ВГБ	водогосподарський баланс
ВГС	водогосподарська система
РВГК	регіональні водогосподарські комплекси
ВКГ	водопровідно-каналізаційне господарство
ПЗС	прибережна захисна смуга
ПФ	поля фільтрації
ЗПЗ	землеробські поля зрошування
ООТ	особливо охоронні території
КГ	комунальне господарство
БС	біологічні ставки
ІЗС	індекс загальносанітарний
ІСЗ	індекс специфічних забруднень
БСК	біологічне споживання кисню
ХСК	хімічне споживання кисню
БСКповне, БСК5, БСК7 БСК20	біохімічне споживання кисню, термін інкубації 5, 7 або 20 діб
ЛОШ	лімітуюча ознака шкідливості
ТПС	тимчасово погоджені скиди
ДДТ	дихлор-дифенил-трихлоретан
ПХДД	поліхлоровані дибензо-п-діоксини
ПХДФ	оліхлоровані дибензо-фурани
ПХБФ	поліхлоровані біфеніли
ГВС	галогеновмісні сполуки
ДСанПіН	державні санітарні правила і норми
ГОСТ	государственный стандарт
ДСТУ	державний стандарт України
СНиП	строительные нормы и правила
ВКУ	Водний кодекс України
МОНПС	Міністерство охорони навколишнього природного середовища
КМ	Кабінет Міністрів
ДВК	Державний водний кадастр
ГЕС	гідроелектростанції
ГТС	гідротехнічні споруди
АЕС	атомні електростанції
ДРЕС	державна районна електростанція
ТЕЦ	теплоелектроцентраль
ГАЕС	гідроакумулююча електростанція
КЕС	конденсаційна електростанція
НПР, НПГ	нормальний підпірний рівень нормальний підпірний горизонт
ФПР	форсований підпірний рівень
РМО	рівень мертвого об'єму
ЕОМ	електронна обчислювальна машина
ІГіМ УААН інститут гідротехніки і меліорації української академії аграрних наук

ВСТУП

Вода, у тебе немає ні смаку, ні кольору,

ні запаху, тебе неможливо описати,

тобою насолоджуються, не знаючи,

що ти таке насправді.

Не можна сказати, що ти є необхідною

для життя: ти — саме життя.

Ти наповнюєш нас радістю, і це неможливо

пояснити нашими почуттям.

(А. Сент-Екзюпері)

Курс лекцій “Раціональне використання та охорона водних ресурсів” складено у відповідності до програми, рекомендованої Стандартам освіти для освітнього напряму “Водні ресурси”. За змістом він складається з чотирьох розділів, присвячених різним сторонам використання та охорони вод. У першому розділі розглядаються основні поняття і означення, методи вивчення водних ресурсів та їх складових. Другий розділ присвячений водному господарству як сфері людської діяльності. Наведена класифікація видів користування водними ресурсами та відповідних користувачів. Проведений аналіз основних користувачів (промисловість, комунальне господарство, енергетика, сільське та рибне господарство і т.д.) та їх специфіки як у вимогах до води, так і у впливі на водні об’єкти. Розглянуті також основні водогосподарські проблеми, зокрема, проблеми чистої води, заходи і засоби боротьби з шкідливою дією вод.

У третьому розділі висвітлено питання охорони водних ресурсів. Наведено дані про основні джерела забруднення водних об’єктів, характеристики домішок води. Розглянута класифікація забруднень та порядок їх нормування, зокрема нормативи якості води для господарсько-питного, комунально-побутового і рибогосподарського користування. Оскільки на Україні малі річки складають біля 60 % водозбору, розглянуті питання екології малих річок, як водогосподарської системи. Студенти освітнього напряму “Водні ресурси” вивчають нормативні дисципліни, присвячені водовідведенню окремо. Тому в курсі лекцій питання, присвячені поводженню із стічними водами розглядається досить коротко, в плані комплексного використання і охорони водних ресурсів.

В останньому, четвертому розділі розглядаються законодавчі основи раціонального використання і охорони водних ресурсів, зокрема державний контроль і нагляд за використанням водних ресурсів та відповідні законодавчі акти. Наведена структура водного кодексу України, порядок державного обліку вод. Розглянуті види відповідальності за порушення водного законодавства, критерії створення гідрологічних особливо охоронних територій, зокрема зон санітарної охорони та рекреацій.

Курс лекцій містить достатню кількість статистичного матеріалу, як у тексті, так і у вигляді таблиць чи графіків. Він з успіхом може бути використаний фахівцями з охорони та відтворення водних запасів, спеціалістами з різних галузей водного господарства регіону.

Автори

Розділ І

Водні ресурси та їх складові

1. Водні ресурси

1.1. Поняття про водні ресурси Загальні відомості та основні поняття

Усі води (водні об'єкти) на території України, як зазначено у Водному кодексі України, є водним фондом країни. До цього фонду належать: 1) поверхневі води: природні водойми (озера), водотоки (річки, струмки), штучні водойми (водосховища, ставки і канали), інші водні об'єкти; 2) підземні води та джерела; 3) внутрішні морські води та територіальне море.

Відповідно до ст. 5 Водного кодексу України, водні об'єкти поділяють на водні об'єкти загальнодержавного і місцевого значення.

До водних об'єктів загальнодержавного значення належать:

1) внутрішні морські води і територіальне море;

2) підземні води, які є джерелом централізованого водопостачання;

3) поверхневі води (озера, водосховища, річки, канали, а також притоки всіх порядків), які розташовуються і використовуються на території більш як однієї області;

4) водні об'єкти у межах природно-заповідного фонду загальнодержавного значення, а також віднесені до категорії лікувальних.

До водних об'єктів місцевого значення належать:

1) поверхневі води, що розташовуються і використовуються в межах однієї області і які не віднесені до об'єктів загальнодержавного значення;

2) підземні води, які не можуть бути джерелом централізованого водопостачання.

Води річок, озер, каналів, водосховищ, морів і океанів, води підземні, ґрунтові, льодовиків, водяна пара атмосфери, які придатні для використання в народному господарстві, є водними ресурсами.

Оскільки об'єм підземної води, що використовується, і води, що є в озерах, відносно незначний, то до водних ресурсів великих територій і держав включають лише величину стоку річок за рік. Для окремих регіонів та економічних районів водні ресурси оцінюють з урахуванням запасів підземних вод і вод, акумульованих в озерах.

Варто зробити деякі застереження щодо запасів підземних вод. У гідрогеології розрізняють терміни «запаси» і «ресурси». Під терміном ресурси розуміють ту кількість підземних вод і підземного стоку, яка забезпечується живленням у процесі колообігу води, що відбувається на земній кулі (природні ресурси підземних вод), а термін запаси застосовують для характеристики загального об'єму підземних вод у земній корі в межах району, що розглядається. Експлуатаційними ресурсами підземних вод називають витрату підземних вод, яка може забезпечити водоспоживання протягом необмежено тривалого часу при дотриманні норм стосовно якості води. Внаслідок того, що при відкачуванні знижується рівень підземних вод, посилюється фільтрація води з інших водоносних горизонтів, зменшується випаровування з поверхні ґрунтових вод та ін., експлуатаційні ресурси підземних вод перевищують природні ресурси.

Крім понять водний фонд і водні ресурси, слід чітко усвідомити наступні поняття, які вживатимуться далі.

Басейн річки (озера) – частина суші, з якої відбувається природний стік води в річку (річкову систему). Басейн річки (озера) складається з поверхневого та підземного водозборів. Ототожнення розмірів басейну річки і поверхневого водозбору може мати певні похибки для малих річок і для більших річок з певними геологічними умовами, які забезпечують міжбасейновий водообмін.

Внутрішні морські води – морські води, звернені в бік берегів від вихідних ліній, прийнятих для відліку ширини територіального моря.

Води територіальні – частка морської акваторії, яка перебуває під юрисдикцією прибережної держави.

Територіальне море – прибережні морські води завширшки 12 морських миль, які відраховують відповідно до норм міжнародного права і законодавства України.

Води транскордонні – водні об'єкти, які утворюють або перетинають кордони двох чи більше країн.

Водойма – безстічний або зі сповільненим стоком поверхневий водний об'єкт (озеро, водосховище, ставок, копань).

Водокористування – термін має три формулювання, значення яких залежить від контексту:

1. Використання води без вилучення її з річки чи водойми. До водокористувачів належать гідроенергетика, водний транспорт, рибне господарство, рекреації тощо. Водокористування не можна розглядати у відриві від водоспоживання.

2. Використання водних об'єктів для задоволення будь-яких потреб населення та економіки.

3. Сукупність усіх форм і видів використання водних ресурсів у загальній системі природокористування.

Землі водного фонду – землі, охоплені морями, річками, озерами, водосховищами, іншими водоймами, болотами, а також островами; прибережними захисними смугами вздовж морів, річок і навколо водойм; гідротехнічними, іншими водогосподарськими спорудами та каналами, а також землі, виділені під смуги відведення для них; берегові смуги водних шляхів.