Gospodarka Wodno-Ściekowa - lista tematów egzaminacyjnych

Gospodarka Wodna jako dyscyplina naukowa - dyscyplina naukowa, obejmująca szereg zagadnień z zakresu nauk przyrodniczych, hydrograficznych, geofizycznych, technicznych, prawnych i ekonomicznych, kojarząc te zagadnienia w jedną syntetyczną całość

Zadania Gospodarki Wodnej - Podstawowym zadaniem gospodarki wodnej jest świadome i celowe uporządkowanie spraw wodnych na terenie kraju przez planowe uregulowanie stosunków wodnych między zasobami wody, a jej zapotrzebowaniem, uchwycenie jak największych ilości wód opadowych i ich najracjonalniejsze wykorzystanie przez odprowadzenie odpływów do morza w sposób najbardziej pożyteczny dla gospodarki narodowej.

Do zadań gospodarki wodnej należy:

1. zaopatrzenie w wodę rolnictwa, przemysłu, miast i osiedli,

2. przejęcie ścieków z ochroną czystości wód,

3. wykorzystanie wód dla produkcji energii elektrycznej oraz dla potrzeb żeglugi, wypoczynkowych i turystyki,

4. opieka nad rybactwem śródlądowym,

5. ochrona przed szkodliwym działaniem wody w zakresie powodzi, zmywania gleb, erozji itp.

Cele środowiskowe w odniesieniu do wód morskich - Podstawowymi celami środowiskowymi w odniesieniu do wód morskich jest utrzymywanie lub poprawa ich jakości, w szczególności poprzez:

a) ochronę i zachowanie środowiska morskiego, zapobieganie jego degradacji lub, gdy jest to wykonalne, odtwarzanie ekosystemów morskich na obszarach, gdzie uległy one niekorzystnemu oddziaływaniu;

b) zapobieganie i stopniową eliminację zanieczyszczenia środowiska morskiego, w celu wykluczenia znacznego wpływu na biologiczną różnorodność morską, ekosystemy morskie, zdrowie ludzkie, zgodne z prawem korzystanie z morza lub znaczne dla nich zagrożenie.

wyciąg z art. 1 dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/56/WE z dnia 17 czerwca 2008 r. ustanawiającej ramy działań Wspólnoty w dziedzinie polityki środowiska morskiego (dyrektywa ramowa w sprawie strategii morskiej) (Tekst mający znaczenie dla EOG)

Struktura gospodarki wodnej - konsumenci i użytkownicy

Podstawowa klasyfikacja wszystkich zainteresowanych wodą oparta jest na sposobach jej wykorzystania przez poszczególnych zainteresowanych. Rozróżnia się:

• Konsumentów wody - wykorzystują ją jako surowiec albo tez element niezbędny do procesów produkcyjnych. Do konsumentów zalicza się:

• miasta i osiedla

• rolnictwo i leśnictwo

• przemysł

• Użytkowników wody - korzystają z wód otwartych, nie uszczuplając jednak (nawet czasowo) ich zasobów. Do takich użytkowników zalicza się:

• żeglugę,

• energetykę wodną,

• rybactwo,

• sport i turystykę wodną.

Region wodny - w polskim prawie wodnym - część obszaru dorzecza, który został wyodrębniony na podstawie kryterium hydrograficznego na potrzeby zarządzania zasobami wodnymi. Obszary dorzeczy dużych rzek (Wisły, Odry) są podzielone na kilka regionów wodnych, do których włączone są również dorzecza mniejszych, nie tylko ich dopływów, ale też rzek wpadających bezpośrednio do morza (nie dotyczy to jednak rzek transgranicznych, które mają wydzielone odrębne regiony wodne).

• Granice regionów wodnych są podstawą wydzielania granic regionalnych zarządów gospodarki wodnej, w związku z czym ich granice nie pokrywają się z granicami jednostek administracyjnych. RZGW może zarządzać jednym regionem wodnym (np. RZGW w Gdańsku zarządza regionem Dolnej Wisły) lub kilkoma regionami (np. RZGW w Warszawie zarządza regionami Środkowej Wisły, Jarft, Świeżej, Łyny i Węgorapy oraz Niemna).

Bilans wodny - jest to zestawienie strat i zysków wody w ciągu roku hydrologicznego (od listopada do października).

Zyski wodne:

• Opady atmosferyczne

• Pozostałości z poprzedniego okresu

• Dopływ powierzchniowy lub podziemny z sąsiednich terenów.

Straty wodne:

• Parowanie

• Wsiąkanie

• Odpływ powierzchniowy i podziemny do sąsiednich terenów

Rzeka, system rzeczny, dorzecze

• Rzeka - wody płynąca stale lub okresowo w wyraźnym korycie opadającym w określonym kierunku.

• Rzeka główna - rzeka uchodząca do morza.

• System rzeczny - rzeka główna wraz z dopływami.

• Dorzecze - obszar z którego wody spływają do jednej rzeki za pośrednictwem różnej wielkości dopływów.

• Morze - część oceanu oddzielona od jego otwartych wód przez:

• Półwyspy

• Łańcuchy wysp

• Progi podwodne

• Układ prądów morskich

Rodzaje rzek i mórz

Rodzaje rzek:

• rzeki stałe- woda stale płynie w korycie

• rzeki epizodyczne - (chwilowe) woda płynie po ulewnych deszczach na pustynie (w czasie trwania burzy)

• rzeki okresowe (sezonowe) płyną w okresach deszczowych , wysychają w porze ciepłej (letniej)

Podział mórz:

• Morza otwarte - morza które mają szerokie połączenie z oceanem światowym np. Morze Arabskie

• Morze wewnętrzne - otoczone są prawie ze wszystkich stron lądami, połączone z oceanem tylko cieśninami np. Morze Bałtyckie, Morze Śródziemne.

• Morza przybrzeżne - oddzielone są od oceanu wyspami lub półwyspami np. Morze Japońskie

• Morze między wyspowe - oddzielone od oceanu

Klasy wód - podział

Klasa I - bardzo dobry stan ekologiczny, klasa II - dobry stan ekologiczny, klasa III - umiarkowany stan ekologiczny, klasa IV - słaby stan ekologiczny, klasa V - zły stan ekologiczny.

Proces eutrofizacji - proces wzbogacania zbiorników wodnych w pierwiastki biofilne, skutkujący wzrostem trofii, czyli żyzności wód. Proces ten dotyczy nie tylko zbiorników wodnych, ale również cieków.

Powódź a wezbranie

Wezbranie - znaczny wzrost stanów wody w ciekach i jeziorach, wywołany:

• zwiększonym zasilaniem (opady, tajanie śniegu) lub

• zahamowaniem odpływu (zatory lodowe lub śryżowe, wiatr wiejący przeciwnie do kierunku przepływu wody)

Powodziami - nazywamy takie wezbrania wody, podczas których woda po przekroczeniu stanu brzegowego lub korony wałów ochronnych zalewa doliny rzeczne lub tereny depresyjne, a przez to powoduje zniszczenia i straty finansowe oraz pozaekonomiczne (społeczne, moralne)

Wezbranie jest zjawiskiem przyrodniczym - Powódź jest zjawiskiem zarówno przyrodniczym

jak i gospodarczym.

Czynniki wpływające na wielkość wezbrania opadowego

1. Charakterystyka opadów:

• intensywność i wielkość opadu

• kierunek przemieszczania się opadu

• powierzchnia objęta deszczem w stosunku do powierzchni zlewni

• Charakterystyka fizyczno-geograficzna

• kształt zlewni

• układ i gęstość sieci rzecznej

• występowanie jezior, mokradeł

• topografia terenu

• budowa geologiczna i rodzaj gruntów

• rodzaj i gęstość pokrycia roślinnego

• Bilans wodny zlewni

• Wielkość ewapotranspiracji w czasie sezonu wegetacyjnego

• Wielkość odpływu powierzchniowego w ciągu roku

Klasyfikacja powodzi

1. Ze względu na genezę powodzie występujące na obszarze Polski dzielimy na:

• opadowe - wywołane przez opady: rozlewne, frontalne lub nawalne;

• roztopowe - związane z gwałtownym topnieniem pokrywy śnieżnej;

• sztormowe - wywołane silnymi wiatrami na zalewach i wybrzeżu;

• zimowe - które powstają w wyniku zatorów lodowych lub ryżowych

2. Ze względu na zasięg terytorialny powodzie dzielimy na:

• lokalne

• regionalne

• krajowe

3. Brak jest ścisłej klasyfikacji powodzi ze względu na ich wielkość - najczęściej określa się je jako:

• średnio wielkie

• wielkie

• katastrofalne

*Biorąc przede wszystkim pod uwagę wielkość strat powodziowych

Przyczyny wzrostu ryzyka powodzi

1. Wzrost liczby ludności i rozwój osadnictwa:

- zmiany użytkowania terenu powodujące zmniejszenie retencyjności zlewni (urbanizacja, wylesianie, przekształcenia naturalnych terenów zalewowych)

- zmiany warunków odpływu wód opadowych i roztopowych

2. Wzrost dobrobytu i związany z tym rozwój gospodarczy na terenach potencjalnie zagrożonych

3. Ocieplenie klimatu (wzrost pojemności wodnej atmosfery, wzrost intensywności opadów, zmiany sezonowości i układów cyrkulacji)

Organizacyjno-administracyjne środki ochrony przed powodzią

• działania Komitetów Przeciwpowodziowych, Centrum Antykryzysowego

• System Monitoringu i Osłony Kraju

• przepisy prawne (Prawo Wodne, Miejscowe Plany Zagospodarowania Terenu itp.)

• edukacja ludności terenów zagrożonych

Ekonomiczne środki ochrony przed powodzią

• ubezpieczenia

• ulgi podatkowe, dopłaty bezpośrednie dla rolników

• kary pieniężne za nieprzestrzeganie przepisów

Techniczne środki ochrony przed powodzią - czynne i bierne

1. Czynne - Zmniejszają wysokość fali wezbraniowej i redukują wielkość przepływów:

• Poldery

• Suche zbiorniki

• Wielozadaniowe zbiorniki retencyjne

• Obiekty małej retencji

• Retencyjne przysposobienie zlewni

2. Bierne - Wpływają na bezpieczne odprowadzenie wód wielkich:

• Wały przeciwpowodziowe

• Regulacja rzek

• Kanały ulgi

Poldery, suche zbiorniki, wielozadaniowe zbiorniki retencyjne

• Poldery - obszary w dolinach rzek przeznaczone do zalania w razie powodzi w celu ochrony innych terenów, najczęściej miast. Rozlanie się fali powodziowej na większym terenie powoduje jej spłaszczenie i zmniejszenie groźby przerwania wałów w innym miejscu. Poldery sterowane - zalewane w przypadku niebezpieczeństwa przerwania wałów. Poldery przepływowe - zalewane w czasie każdego wezbrania.

• Suche zbiorniki - zbiorniki przeciwpowodziowe. Budowle piętrzące, tworzące zbiorniki suche mają urządzenia upustowe bez zamknięć. Rzeka swobodnie przepływa przez czaszę zbiornika i urządzenia upustowe, do czasu gdy przepływ staje się większy od zdolności przepustowych stopnia. Większe dopływy są magazynowane w zbiorniku. Po przejściu fali powodziowej następuje stopniowe opróżnienie zbiornika. Pomiędzy przejściami fal powodziowych czasze zbiorników najczęściej są wykorzystywane jako pastwiska.

• Wielozadaniowe zbiorniki retencyjne - zbiorniki, których zadaniem jest magazynowanie wody w okresach jej nadmiaru w celu wykorzystania jej w innym okresie. Zbiorniki retencyjne charakteryzują się dużymi różnicami poziomów wody. Wahania stanów zależą od wielkości dopływu wody ze zlewni oraz od potrzeb gospodarczych użytkowników.

Retencyjne przysposobienie zlewni

• zalesienia, zmiana struktury i rozmieszczenia lasów

• poprawa struktury upraw

• orka wzdłuż warstwic

• poprawa struktury gleb

• odtwarzanie mokradeł

• budowa zbiorników dla wód opadowych na terenach zurbanizowanych, odprowadzanie wód opadowych do gruntu, tworzenie tzw. „zielonych dachów”

Działania wpływające na wzrost retencji zlewni

• renaturyzacja rzek i dolin

• budowa polderów, suchych zbiorników oraz obiektów małej retencji

• retencyjne przysposobienie zlewni

Ciekłe odpady komunalne

Przez ścieki rozumie się wprowadzane do wód, do ziemi lub urządzeń kanalizacyjnych:

1. Wody zużyte na cele bytowe lub gospodarcze;

2. Ciekłe odchody zwierzęce, z wyjątkiem gnojowicy przeznaczonych do rolniczego wykorzystania w sposób i na zasadach określonych w przepisach o nawozach i nawożeniu;

3. Wody odpadowe lub roztopowe z powierzchni zanieczyszczonych, w tym centrów miast, terenów przemysłowych składowych, baz transportowych oraz dróg i parkingów o trwałej nawierzchni;

4. Wody odciekowe ze składowisk odpadów, wykorzystane solanki, wody lecznicze i termalne;

5. Wody pochodzące z zakładów górniczych;

6. Wody wykorzystane, odprowadzane z obiektów gospodarki rybackiej.

Ścieki bytowo-gospodarcze - pochodzą z naszych domostw. W ich skład wchodzą głównie substancje organiczne (nawet do 60%), a także bakterie chorobotwórcze i jaja pasożytów. Oczyszczanie takich ścieków w praktyce nie nastręcza większych trudności.

Schemat pełnego mechanicznego i biologicznego oczyszczania ścieków miejskich




Rola krat w oczyszczaniu mechanicznym ścieków miejskich

Na kratach odbywa się proces usuwania ze ścieków substancji stałych, o stosunkowo dużych rozmiarach w wyniku procesu cedzenia. Obecność tych zanieczyszczeń mogłaby zakłócić działanie następnych obiektów oczyszczalni i przyczyniać się do awarii, takich jak zapychanie rurociągów, pomp, dyfuzorów do napowietrzania piaskowników. Z tego względu kraty są pierwszym urządzeniem w oczyszczalni ścieków.

Budowa i działanie osadnika Dorra

Woda odprowadzona ze wzbogacalników i flotowników zawiera zawsze pewną ilość zawiesiny mułowej. W celu odzysku mułu zawartego w wodach płuczkowych stosuje się zagęszczacze mułu, z których najbardziej rozpowszechnione są odmulniki promieniowe typu Dorra.




Odmulnik Dorra jest cylindrycznym zbiornikiem żelbetowym o średnicy od 6 do 100m z dnem stożkowym. Woda płuczkowa doprowadzona korytem 1 do środka odmulnika, płynie z malejącą prędkością w kierunku obrzeża zbiornika i przelewa się do bocznych koryt 2. Drobne ziarna mułu opadają powoli na dno zbiornika, a wolno obracającym się ramieniem 3 zgarniają je do otworu wylewowego 4. Silnik elektryczny za pośrednictwem przekładni 5 obraca ramiona 3. Muł z otworu wylewowego jest zasysany pompami przeponowymi 6.

Metody uzdatniania (odnowy) ścieków

Metody fizyczne: • promieniowanie ultrafioletowe • promieniowanie ultradźwiękowe

Metody oligodynamiczne

Metody chemiczne: • chlorowanie wody • ozonowanie wody.

Wykorzystanie gospodarcze osadów ściekowych

• Osady ściekowe mogą być wykorzystywane na cele przyrodnicze, przemysłowe. Odpowiednio przetworzone osady ściekowe mogą być wykorzystywane:

• do produkcji cegieł lub innych materiałów budowlanych,

• do budowy dróg,

• do produkcji paliw modyfikowanych.

Wykorzystanie przyrodnicze osadów ściekowych

• Produkcja kompostów

• Produkcja nawozów organiczno-mineralnych

• Roślinne utrwalanie gruntów bezglebowych

• Nawożenie gruntów rolnych

Zasada działania i cechy oczyszczalni hydrofitowych






Cechy:

• duża odporność na zmienne warunki, szczególnie na znaczne wahania ilości dopływających ścieków lub okresowy ich brak

• zdolność przystosowania się mikrobiologii złoża do obecności nowych zanieczyszczeń jak również do ich usuwania

• odporność na obecność związków toksycznych

• istotne zmniejszenie ilości oczyszczanego medium na drodze ewapotranspiracji

• niższe koszty budowy oczyszczalni w porównaniu do tradycyjnych technologii i zdecydowanie tańsza eksploatacja

• zadawalająca efektywność oczyszczania ścieków

• zmiana rozmiarów oczyszczalni jest stosunkowo prosta

• poprawa lokalnej retencji

• zwiększenie bioróżnorodności, siedliskotwórczy charakter oczyszczalni

• aspekt estetyczny

• zwiększanie świadomości ekologicznej

• możliwość realizacji dużej części inwestycji z wykorzystaniem lokalnych materiałów i siły roboczej

• wykorzystanie biomasy

---