ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ.
На основе составления баланса земельных ресурсов и диаграмм структуры землепользования:
Fбасс.= Fлес + Fлуг + Fбол.+ Fс/х + Fоз. + Fзастр. = Fпрочее
Где Fбасс. – площадь бассейна реки; Fлес , Fлуг, Fбол., Fоз – соответственно площади лесов, лугов, болот, озер; Fс/х – площадь сельскохозяйственных угодий; Fзастр – урбанизированной территории (города, деревни, дороги и т.д.).
Fлес = 36 %(1407,6га), Fлуг = 19 %(742,9га), Fбол.= 2 %(78,2га), Fс/х = 31 %(1212,1га),
Fоз. = 2 %(78,2га), Fзастр. = 2 %(78,2га), Fпрочее= 8 %(312,8га).
2
Получаем уравнение: 100% = 36 + 19 + 2 + 31 + 2 + 2 + 8.
Fбасс = 36/100 * 3910 + 19/100 * 3910 + 2/100 * 3910 + 31/100 * 3910 + 2/100 * 3910 + 2/100 * 3910 + 8/100 * 3910 = 3910 км2
Рис 2.1 – Структура земельных угодий в бассейне р. Гусь
Имея результаты земельного баланса, можно оценивать экологическое состояние водосборной площади на основе сравнения площади, занятой лесами и лугами с экологически допустимой площадью для условий конкретного объекта.
Для Владимирской области величина экологически допустимой площади составляет: Fэкол = 30 %, что составляет, Fэкол = 30/100 * 3910 = 1173 км2.
Площадь естественных угодий:
Fест = Fлес + Fлуг = 36 + 19 = 55 % = 55/100 * 3910 = 2150,5 км2.
Сравнение Fэкол = 30 % < Fест = 55 %, следовательно антропогенное влияние не привело к переформированию земельный ресурсов.
3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПАСОВ ДЕЛОВОЙ ДРЕВЕСИНЫ.
Деловая древесина – это часть деревьев, которых можно использовать для приготовления промышленной продукции илиотопления домов сельской местности.
Запасы деловой древесины зависят от вида деревьев, густоты стояния деревьев, их возраста, диаметра стволов, то связанно с широтой местности.
Бассейн реки Гусь расположен на 54˚ с.ш. и 40˚ в.д.
Таблица 2.1 – Зависимость продуктивности лесов от широт местности.
с.ш.
| 40
| 44
| 50
| 54
| 60
|
В, т/га.
| 1,25
| 3
| 3,75
| 3,5
| 1,5
|
Рис 2.2 – График зависимости лесов от широт местности.
Запасы деловой древесины, определяются по формуле:
Pдр. = B * Fлес ,
где B – биомасса деловой древесины, определяется по рисунку 2.2 при 52 с.ш., Fлес = 36/100 * 3910 = 1407,6 км2 = 140760 Га
Рдр = 1,75 * 140760 га = 246330
Запасы деловой древесины выражаются в энергетически единицах для возможности сравнения с другими ресурсами
Эдр = Рдр * qдр ,
где qдр – это удельная теплота сгорания древесины. qдр = 107 Дж/кг.
Эдр = 246330 * 107 Дж
2.3 МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ (ТОРФ).
Россия обладает до 60% запасов торфа, занимающего площади равные 150млн. Га, где залегает 167,2 млн. тонн торфа.
Торф относится к возобновим ресурсам. Ежегодно в мире образуется 3 млрд. м3 торфа, что в 120 раз больше чем используется.
Торф используется:
- энергетических целях;
- сельском хозяйстве;
- в тепличном хозяйстве;
- при производств продукции переработки торфа в различных отраслях;
Из торфа выпускается более 40 видов продукции, использующейся в природоохранных технологиях, для борьбы с ветровой эрозией, закрепления откосов в дорожном
4
строительстве.
Запасы торфа определяются в соответствии с гидрогеологический разрезом болота.
Рис 2.3 – Гидрогеологический разрез болота.
Запасы торфа определяются по формуле:
Pт = Fбол * qт *hтср, т,
где Fбол - площадь болот (м2), qт – плотность торфа (0,2 т/м3), hтср - средняя мощность торфяных залежей (2,7 м).
Pт = Fбол * qт *hтср * 104, 78,2*0,2*2,7*104
Энергетическая мощность торфа определяется по формуле:
Эт = Pт * qт= 422280*1,4*107=591192*107 Дж.
где qт – удельная теплота сгорания торфа, qт = 1,4 * 107
ВОДНЫЕ ОБЬЕКТЫ.
Основным водным объектом служит река Гусь, использующийся для водопотребления и сбора сточных вод.
Таблица 2 – Классификация рек по длине и площади бассейна.
Категории рек
| Площадь бассейна, F, км2
| Длина рек, км
|
1. Ручьи
| < 100
| < 10
|
2. Малые
| 1000-2000
| 10-200
|
3. Средние
| 2000-5000
| 100-300
|
4. Крупные
| > 5000
| > 300
|
Река Гусь относится к категории средних рек.
Река может быть использована для целей орошения, водоснабжения промышленных предприятий, частично для водоснабжения коммунально-бытового хозяйства, рыбного хозяйства и рекреационных условий.
Для средних рек средняя глубина воды 3-5 м, ширина русла 60-200 м.
Основные гидрологические характеристики реки Гусь:
- средних многолетний расход воды в реке Qr (Qo) = 20,3 м3/с
5
- коэффициент вариации Cv = 0,3
- модуль поверхностного стока q = 5,2 л/с.км2
- уклон реки Iреки = 0,34 м/ км2
- средний многолетний объём стока воды в реке Wр = 640,1808 м3/с.
где Т = 31,536 млн. в секунду в году;
Для характеристики изменчивости годового стока строится график «Кривая обеспеченности годового стока»
Wp% = Wp * Kp%, млн. м3,
где Kp% - коэффициент обеспеченности годового стока. Находится по таблицам трехпараметрического гамма-распределения при известном Cv и Cs,
Wр = 640,1808 млн. м3.
Таблица 3 – Характеристика изменчивости годового стока.
Р, %
| Кр,%
| Wp,%
|
3
| 1,636
| 1047,33
|
10
| 1,399
| 895,61
|
20
| 1,240
| 793,82
|
30
| 1,132
| 724,68
|
40
| 1,048
| 670,91
|
50
| 0,970
| 620,97
|
60
| 0,898
| 577,88
|
70
| 0,823
| 526,87
|
75
| 0,785
| 501,90
|
80
| 0,745
| 476,93
|
90
| 0,640
| 409,72
|
95
| 0,564
| 361,70
|
97
| 0,517
| 330,97
|
99
| 0,436
| 279,12
|
Рисунок 2.4 – кривая обеспеченности годового стока реки Гусь, млн. м3.
Объём стока обеспеченности 75% является основной при решении вопросов водообеспечения (маловодные годы). Обеспеченность 95% является основой для рассмотрения вопросов состояния речной воды (остро-маловодный год).
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ СТОК.
Определяем объёмы экологического стока реки.
Экологический сток – это сток, позволяющий сохранять устойчивого равновесия в водной экосистеме.
Экологический сток выполняет следующие функции:
1) обеспечивать достаточное для водной биоты жизненное пространство;
2)быть переменным во времени;
6
3)обеспечивать сохранение параметров водного потока в пределах диапазона их оптимального значения.
В работе годовое значение экологического стока определяется методом повышения обеспеченности.
Wэкол = Wр = 361,70 млн.м3,
Wэкол = Wр = 279,12 млн.м3.
ЭНЕРГИТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.
Поток речной воды, который можно использовать для выработки энергии, то есть река обладает гидроэнергопотенциалом.
Энергопотенциал реки определяется по формуле:
Эреки = ρ * g * Qср * Hр * T.
где ρ – плотность воды = 1т/м3,
g – ускорение свободного падения = 9,81 м/с2,
Qср – среднегодовой расход = 20,3,
Hр (перепад уровня воды в реке)
Hр = Lp * I = 47,6 м.
где I = 0,34, T = 8760 ч/год.
При отсутствии данных об уклоне реки “I”, его значение рассчитывается по формуле I=A/F.
где А – коэффициент зависящий от рельефа местности.
Равнина – А = 0,0085;
Возвышенность – А = 0,0142;
Холмистая равнина – А = 0,0036.
Эреки = 1 * 9,81 * 20,3 * 47,6 * 8760 = 83037852 кВт*ч.
В первом приближении величина гидроэнегропотенциала реки позволяет оценить численность населения которую, можно обеспечить электроэнергией, учитывая, что расход энергии на одного жителя в год = 1500 Кв*ч.
(С учетом, выработки промышленности и с/х продукции).
N = Эр / Эч = 553581 чел.
7
РЕСУРСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД.
Подземные воды на объекте представляются ресурсами первого водоносного горизонта, то есть грунтовыми водами, гидравлически связанными с рекой. Степень связанности определяется коэффициентом гидравлической связи.
ꭤг.св.=0…1
Рис 2.6 - Ресурсы подземных вод.
В работе принимают коэффициент гидравлической связи.
ꭤг.св.= 0,45
Ресурсы подземных вод охарактеризованы по величине объёма с учетом гидравлических связей.
Wп = Fп.в.=qn * 31.536 * 10-3, млн, м3.
где Fп.в – площадь подземных вод водоозабора.
Fп.в = 0,4*Fбас = 0,4 * 3910 = 1564 км2.
qn = 0,5 л/с * км2.
Wп = 1564 * 0,5 * 31,536 * 10-3 = 24,66 млн.м3.
Объёмы гидравлической связи
Wг.св.= Wп *(1-ꭤг.св) =24,66*(1 - 0,45)=13,56 млн.м3.
АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.
Агроклиматические ресурсы – Это природные способствующие получению с/х продукции. Характеристиками этих условий являются теплообеспеченности и влагообеспеченность территории.
1. Тип климата на объекте.
2. Среднегодовое количество осадков Ос, мм.
3. Среднегодовая температура воздуха t, oC.
4. Суммарное испарение с поверхности суши Ес, мм.
8
5. Суммарное испарение с водной поверхности, Ев, мм.
Ос = 670 мм.
t = 8 oC.
Ес =550 мм.
Ев =55 мм.
Теплообеспеченность оценивается суммой активных температур – сумма положительных среднесуточных температур после устойчивого перехода через 0 oC, каждая имеет большое значение для выращиваний растений. Связанно это с тем, что в процессе развития растения проходят различные фазы, и переход развитий с одной фазы на другую, определяется достижением соответствующей суммы активных температур.
По сумме активных температур дается характеристика теплообеспеченности территорий.
Таблица 4 – Агроклиматическое районирование по условию теплообеспеченности.
Ʃtкат.> 0 oC.
| > 1000
| 1000-2000
| 2000-4000
| 4000-8000
| 8000 >
|
Зона
| Холодна
| Прохладная
| Умеренно- теплая
| Теплая
| Жаркая
|
В холодной зоне не возможно выращивать в условиях открытого грунта.
В прохладных условиях выращивают светолюбивые растения, но с коротким вегетативным периодом (картофель, редиска и т.д.)
Умеренно-теплая зона достаточно благоприятна для выращивания большинства сельскохозяйственных культур (кормовые, овощи и т.д.)
В теплой и жаркой зоне возможно получений двух урожаев в год. Выращивание теплолюбивых растений (овощи, цитрусовые, виноград и т.д.)
Влагообеспеченность территории можно характеризовать гидротермическим коэффициентом «ГТК», который определяется как отношение годовой нормы осадков к норме суммарного испарения с поверхности суши:
ГТК = Ос/ Ес = Ʃ Ос/ 0,1 * Ʃt > 10 oC
При ГТК < 1, количество поступающей на территорию воды меньше ее расхода в результате суммарного испарения.
При ГТК > 1, то количество поступающей на территорию воды больше ее расхода.
Таблица 5 – Агроклиматическое районирование по условиям влагообеспеченности.
9
ГТК
| < 0.3
| 0.3-0.5
| 0.5-0.7
| 0.7-1
| 1-01.5
| 1.5 >
|
Зона
| Очень сухая
| Сухая
| Засушливая
| Не достаточное
| Достаточное
| Избыточное
|
Увлажнение
|
Сухие и засушливые условия характеризуются невозможностью получения высоких урожаев и выращивания растений без оросительных мелиораций.
При избыточных увлажнениях необходимо проведение осушения земли.
В зоне недостаточного увлажнения требуется обоснование конкретного вида гидромелиоративного воздействия (осушение / орошение), так как они требуются только в конкретный период засушливых лет.
Таблица 6 – Внутригодовое распределение температур, осадков и испарения.
Температура
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| 8
| 9
| 10
| 11
| 12
| Год
|
to ,C
| -3,29
| -8,34
| 4,13
| 9,97
| 15,47
| 17,95
| 21,33
| 18,77
| 14,82
| 8,39
| 4,92
| -4,5
| 8
|
Ос
| %
| 7
| 5
| 7
| 5
| 8
| 10
| 12
| 11
| 10
| 8
| 9
| 8
| 100
|
мм
| 46,9
| 33,5
| 46,9
| 33,5
| 53,6
| 67
| 80,4
| 73,7
| 67
| 53,6
| 60,3
| 53,6
| 670
|
Ес
| %
| 0,5
| 1
| 3
| 9
| 18
| 20
| 18
| 13
| 9
| 5
| 3
| 0,5
| 100
|
мм
| 2,75
| 5,5
| 16,5
| 49,5
| 99
| 110
| 99
| 71,5
| 49,5
| 27,5
| 16,5
| 2,75
| 550
|
Ев
| %
| -
| -
| -
| 6
| 14
| 20
| 21
| 19
| 12
| 6
| 2
| -
| 100
|
мм
|
|
|
| 3,3
| 7,7
| 11
| 11,55
| 10,45
| 6,6
| 3,3
| 1,1
|
| 55
|
ГТК = ƩОс t > 10 oC / 0,1 * Ʃt > 10 oC = 341,7 / 0,1 * 2650,2 = 341,7 / 265,02 = 1,29
ГТК = 670 / 550 = 1,22
Согласно Таблице 5, Владимирская область относится к зоне достаточного увлажнения.
2.5.2 ОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ АГРОКЛИМАТИЧЕСИХ РЕСУРСОВ МЕСТНОСТИ ТРЕБОВАНИЯМ ВЫРАЩИВАЕМЫХ РАСТЕНИЙ.
Оценка проводится с помощью биоклиматического метода, который сопоставим требованиям растений с факторами внешней среды. В работе оценка проводится по водно- термическим условиям, то есть рассматривается влажности почвы и температура воздуха. При этом решаются следующие задачи:
- Определяются требования растений к водно-термическим условиям внешней среды.
- Дается характеристика водно-термических условий внешней среды
- Делается оценка необходимости регулирования условий внешней среды.
Для этого применяется закон: все факторы роста и развития растений равнозначно и незаменимы, а продуктивность растений сдерживает фактор находящийся в минимуме.
Требования растений к водному режиму почв рассчитывается по формуле:
10
Sw = (W* /W*opt) ϒw*W*opt * ((1-W*) / (1- W*opt)) ϒw*(1-W*opt)
где Sw – относительная продуктивность урожая.
W*= (W – WВЗ)/ (WПЗ - WВЗ)=0,64
где, W* - относительные продуктивные влагозапасы почвы; W – фактические влагозапасы почвы, мм.; WАВ , WВЗ – соответственною полная влагоемкость и влагоемкость соответствующая влажности заведения растений, мм.; W*opt – оптимальное значение относительных продуктивных влагозапасов почвы, при которых достигается максимальная урожайность. 0 < W*opt < 1; ϒw – параметр, учитывающий саморегуляцию растений к водному режиму почв.
Таблица 6 - Исходные данные:
культура
| W*opt
| WПЗ,%
| WВЗ,%
| ϒw
| t*opt,oC
| ϒt
| tmin,oC
| tmax ,oC
|
кормовые
| 0,64
| 45
| 21
| 5,5
| 21
| 0,54
| 4
| 30
|
W*%= W*(WПВ – WВЗ) + WВЗ
Таблица 7 – Данные для построения зависимости продуктивности растений от влажности почв.
W*
| Sw
| W*%
| W= W*%*5
|
0
| 0
| 21
| 105
|
0,2
| 0,08
| 25,8
| 129
|
0,4
| 0,53
| 30,6
| 153
|
0,6
| 0,98
| 35,4
| 177
|
0,64
| 1
| 36,36
| 181,8
|
0,8
| 0,68
| 40,2
| 201
|
1
| 0
| 45
| 225
|
Рис 2.7 – Требования растений с почвенным влагозапасам.
По данным кривой требований растений к водном режиму почв определяется оптимальный диапазон, регулирующий почвенные влагозапасы при уровне плановой продуктивности Sпл = 0,8. Если влагозапасы попадают в указанный интервал, фактическая продуктивность будет не меньше плановой. Представленный график показывает, что при почвенных влагозапасах на уровне влажности заведения и меньше, рост большинства культурных растений невозможен из-за отсутствия доступной для них влаги. Полная влагоемкость соответствует количеству влаги в почве при полном заполнении всех пор.
11