PL97570B1 - Sposob wysladzania i samorekultywacji estuariow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wysladzania i samorekultywacji przymorskich akwenów zwanych estuariami, majacych swobodne polaczenie przez ciesniny z morzem lub oceanem oraz ujsciami rzek i zawierajacych mierzalne ilosci soli morskiej dla potrzeb gospodarczego wykorzystania oraz uzytkowania jalowo dotychczas uchodzacych do morza lub oceanu calosci lub wiekszosci wód sródladowych oraz naplywajacych okresowo do estarium wód morskich lub oceanicznych, z uzytkowym gromadzeniem wód sródladowych, oraz zintensyfikowania wymiany wód miedzy estuarium, a morzem lub oceanem, dla zmniejszenia, a nastepnie likwidacji eutrofizacji estuarium i jego zasolenia, jako glównych czynników poprawy czystosci morskich wód wewnetrznych oraz przybrzeznych morskich lub oceanicznych wód zewnetrznych.Stan techniki. Dotychczasowy sposób budowy retencyjnych zbiorników slodkowodnych polega na lokalizowaniu ich na sródladowych, w wiekszosci zagospodarowanych terenach. Powoduje on wylaczanie w wiekszosci przypadków znacznych obszarów ladowych z produkcji i uzytkowania, przy jednoczesnym ujmowaniu wód w górnych i sródladowych biegach rzek, warunkujac tym samym czesciowy ich pobór z koniecznoscia zachowania ponizej zbiorników co najmniej przeplywu nienaruszalnego, który po spelnieniu swoich funkcji w przelocie ladowym odprowadzany jest jalowo rzekami przez zeutrofizowane estuaria do mórz i oceanów. Z drugiej strony postepujacy dotychczas nieodwracalnie dla praktyki gospodarczej, proces eutrofizacji sródladowych jezior i zbiorników wodnych stwarza coraz wiecej przeciwwskazan jakosciowych gospodarowania wodami, a w szczególnosci w estuariach, stanowiacych przedostatni etap naturalnego transportu zawartych w wodach zanieczyszczen.Eutrofizacja powodowana nieustannie narastajacym wzrostem zyznosci wód, z powodu zwiekszonej koncentracji soli mineralnych i nastepujacych wskutek tego biologicznych i srodowiskowych zmian wód (obfite zakwity planktonu roslinnego polaczone z deficytami tlenowymi oraz wtórny wzrost zanieczyszczenia), stanowi podstawowa przeszkode hamujaca przyestuariowe procesy urbanizacyjne.Podejmowane dotychczas próby walki z eutrofizacja jezior i zbiorników droga sztucznej wymiany ich wód dotyczyly malych kilkuhektarowych powierzchni na sródladziu. Wszystkie skonczyly sie niepowodzeniem2 97 570 spodowanym doraznym dzialaniem w malej skali, a szczególnie z uwagi na ograniczony w czasie proces wymiany wód, który nie zapewni trwalego efektu eliminacji azotu i,fosforu w zakresie naturalnego ich doplywu z osadów dennych jezior i zbiorników.Znany Holenderski plan „Delta" w realizacji (lata 1952 do 1978) obejmuje miedzy innymi jako pierwszy w swiecie, przebudowe estuariów Poludniowej Holandii i Zelandii (z wyjatkiem Skaldy Zachodniej) na zbiornik retencyjny sródladowych slodkich wód, zwany Zeeumsse Meer dla potrzeb ludnosci, przemyslu i rolnictwa o powierzchni 500 km2, pojemnosci 3,5 mld. m3 i zasilaniu 10m3/s przerzucanych ze srodkowego biegu specjalnie chronionej rzeki Mozy k/Liege w Belgii do Holandii, 150 km tranzytem przez zeglugowy kanal Alberta do sluzy w Woensdrecht i ujsciem do bylej Wschodniej Skaldy. Kazdorazowe otwarcie powyzszej sluzy powoduje naplyw do zbiornika slonej wody, która ma byc przechwytywana i przepompowywana instalacja odsalajaca przy sluzie Woensdrecht poza zbiornik retencyjny.W kontekscie kryteriów stadiów rozwoju gospodarki wodnej wg klasyfikacji Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych, dotychczasowy najwyzszy poziom gospodarowania wodami sprowadza sie do zintegrowanej gospodarki wodnej na sródladziu kilku dorzeczy z przerzutami jej przez wododzialy (przedostatnie, V stadium), tworzac wyodrebnione uklady gospodarcze zwane systemami wodno-gospodarczymi. Najwyzsze VI stadium stanowi gospodarka zintegrowana wód sródladowych i morskich oraz wielkich jezior, umozliwiajac uzyskanie calkowitej dyspozycyjnosci wód ze zlewni I-go rzedu rzek, poprzez ich retencjonowanie w ujsciowych akwenach wzglednie ladowych obszarach przymorskich. < Realizacja powyzszego mozliwa jest w strefach ujsciowych rzek do mórz i oceanów, tworzacych odpowiednio korzystnie uksztaltowane estuaria, poprzez eliminacje zasolenia wód oraz zabezpieczenie dyspozycyjnosci jakosciowej slodkich wód wysokiej jakosci przez stosowna likwidacje eutrofizacji w przeksztalcanych estuariach. « Istota wynalazku. Celem wynalazku jest wykorzystanie zmodyfikowanych naturalnych warunków srodowiskowych estuariów do budowy wielofunkcyjnych i wielozadaniowych !ecz jakosciowo zróznicowanych zbiorników retencyjnych o wyslodzonych i oczyszczonych wzglednie podczyszczanych zasobach wód, dla potrzeb konsumpcyjnych i uzytkowych ludnosci, przemyslu i rolnictwa w strefie przyleglej do estuarium oraz pasie nadmorskim przy jednoczesnej poprawie czystosci przybrzeznych wód morskich lub oceanicznych w zasiegu strefy wplywu wód sródladowych. Mozliwosc te uzyskuje sie przez podzial estuarium na co najmniej dwa akweny: slodkowodny zbiornik retencyjny i pozostala czesc stale samorekultywujacego sie estuarium. ¦ Slodkowodny zbiornik retencyjny odciety jest od naplywu wód slonych oraz wyróznia sie posiadaniem wylacznie zlewni wlasnej w odróznieniu od pozostalej czesci estuarium, która oprócz zlewni wlasnej posiada jeszcze zlewnie zewnetrzna w postaci ujscia makrorzekr, stanowiacej o wielokrotnie wiekszym doplywie wody slodkiej, do pozostalej czesci estuarium niz do wyodrebnionego z estuarium zbiornika retencyjnego zasilanego tylko zlewnia wlasna.Efekt wymiany wody slonej woda slodka uzyskuje sie przez wprowadzenie*w ruch za posrednictwem sil tarcia w warstwie granicznej wód o róznej gestosci, klina wody slodkiej nasunietego na klin wody slonej w kierunku jej zrzutu trasa zeglugowa: zróznicowanie poglebionego kanalu zbiornik retencyjny - wezel sluzowy — pozostaly akwen estuarium — morze lub ocean. Czynnik dynamiczny stanowi energia doplywajacych slodkich wód pietrzonych w zbiorniku retencyjnym na skutek jego odciecia od morza i wyodrebnienia z estuarium przy sterowanym rozrzadzie wód oraz w pozostalej czesci estuarium na skutek znacznego zmniejszenia jego objetosci o pojemnosci zbiornika retencyjnego, przy pozostalym praktycznie bez zmian rzedzie wielkosci doplywu wód slodkich do pozostalego akwenu estuarium, z uwagi na ujscie do niego makrorzeki.Jednokierunkowa wymiana wód zbiornik retencyjny — estuarium zintensyfikowana jest wbudowaniem w wezel sluzowy przelotu, którego najkorzystniejszym rozwiazaniem jest zwezka Venturi'ego. Na skutek przeplywu nadpietrzonej wody slodkiej nastepuje w przelocie przez zwezke znaczny przyrost predkosci przeplywu, który zasysajac wode ze zbiornika przyspiesza jej wymiane oraz utrzymuje samoczyszczenie sie dna kanalu w rejonie wezla sluzowego. < Zabezpieczenie ciaglej w czasie calkowitej wymiany nienadpietrzonej objetosci zbiornika wód wysokiej jakosci, zapewnia w sposób wtórny uklad otwartego chlodzenia elektrowni zlokalizowanej przy najglebszym miejscu zbiornika, którym jest rejon wezla sluzowego tamy. Ciagla w czasie wymiana calkowitej pojemnosci zbiornika wód wysokiej jakosci, zmniejszonej o rozbiór gospodarczy, zapewnia efekt trwalego przechwytywania wszelkich zanieczyszczen, a w szczególnosci uwalnianych w drodze naturalnych procesów, niektórych skladników osadów dennych — w tym azotu i fosforu, stanowiacych podstawowe skladniki warunkujace zyznosc wód z towarzyszacym w miare jej wzrostu procesem eutrofizacji.Glówny korzystny skutek przedmiotowego wynalazku w odniesieniu do dotychczasowego stanu techniki stanowi gospodarcze wykorzystanie zjawiska specyficznej cyrkulacji wód slodkich i slonych w estuarium jako97&70 3 sposobu intensyfikacji ich oczyszczania oraz zwielokrotnienia wymiany wód, umozliwiajac skuteczne opanowanie i przeciwdzialanie ich eutrofizacji.Objasnienie figur rysunku. Przyklad zastosowania rozwiazania wedlug wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat podzialu estuarium na dwa jakosciowo zróznicowane akweny przez wygrodzenie zbiornika z estuarium, a fig. 2 — sposób wymiany wody slonej doplywajaca z ladu woda slodka.Przyklad realizacji wynalazku. W estuarium 1, polaczonym cisnieniami 2, 3, 4, z morzem 8 wydzielono tama 9 i sluza 11 koncowy-zbiornik retencyjny 12 przez który przechodzi zeglugowy sródladowo-morski tor wodny 7 o zróznicowanej glebokosci w kierunku morza 8 laczacy cieki wody slodkiej 5 i 6 poprzez wezel sluzowy 10 tamy 9 z pozostalym akwenem 13 estuarium 1 i najglebsza ciesnina 2 z morzem 8.W wyniku gromadzenia calkowitego doplywu wody slodkiej z cieków 6, zlewni wlasnej zbiornika retencyjnego 12 nastepuje okresowe jej spietrzenie i zrzuty z jednoczesnym wytlaczaniem wody slonej woda slodka trasa rynny toru 7 do morza 8, prowadzace do wymiany wód slonych i calkowitego wyslodzenia wyodrebnionego akwenu estuarium na zbiornik rentencyjny 12 wód wysokiej jakosci. Skutkiem znacznego zmniejszenia objetosci estuarium 1 o pojemnosci wydzielonego zbiornika retencyjnego 12, w pozostalym akwenie 13 estuarium 1 zasilanego makrorzeka 5 wystapi jego podpietrzenie, prowadzace przy znv ejszonej objetosci estuarium i poglebionej cisnienie 2—do istotnego wzrostu krotnosci przeplukiwania pozostalego akwenu 13 estuarium 1 to jest calkowitej zwielokrotnionej wymiany morskich wód wewnetrznych przy skróconym jej cyklu trwania.Przykladowy podzial estuarium 1 wedlug przedmiotowych kryteriów przyczyni sie bezposrednio do zasadniczej poprawy czystosci morskich wód wewnetrznych w akwenie 13 oraz przybrzeznego morskiego lub oceanicznego akwenu 8 przy jednoczesnym pozyskaniu slodkich wód w zbiorniku retencyjnym 12.Wystepujace powszechnie zurbanizowanie stref estuariowych i ujsc makrorzek, potencjalne mozliwosci dalszego ich wzrostu i rozwoju w tym szczególnie przemyslu wodochlonnego, wymaga duzej dyspozycyjnosci zasobów jak najczystszych wód. Moga byc one pozyskane w drodze rekultywacji zanieczyszczanych wód estuariowych, poprzez zwiekszenie stopnia naturalnego ich natlenienia w oparciu o zwielokrotniona wymiane wód w stosownie podzielonych akwenach estuarium. • PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wysladzania i samorekultywacji estuariów na zbiorniki slodkowodne o wielofunkcyjnym i wielozadaniowym przeznaczeniu, wykorzystujacy znane wlasnosci róznicy gestosci wody slonej i slodkiej, które w przypadku estuariów nakladaja sie w postaci zachodzacych na siebie klinów, znamienny tym, ze dzieli sie estuarium (1) tama (9) na co najmniej dwa zróznicowane jakosciowo akweny (12, 13), z których jeden przeznaczony na zbiornik wyrównawczy (12) slodkiej wody wysokiej jakosci odcina sie od doplywów wód slonych pochodzenia morskiego lub oceanicznego, poprzez wybudowanie znanego systemu tam (9) i sluz (11), po czym w akwenie (12) zasilanym slodka woda z mniejszego obszaru zasilania zlewni, pietrzy sie ja i okresowo zrzuca do pozostalego i ciagle samorekultywujacego sie w calej objetosci akwenu (13) estuarium (1) o znacznie wiekszym obszarze zasilania, z którego to akwenu jest ona wytlaczana wraz z akumulowana w pozostalej czesc estuarium (13), woda, przez poglebiona ciesnine (2) na skutek energii doplywajacych wód slodkich makrorzeki (5), które sa stale wypietrzane skutkiem znacznego zmniejszenia objetosci estuarium (Do wyorebniony zbiornik retencyjny (12) do akwenu przybrzeznego morskich lub oceanicznych wód zewnetrznych (8), a nastepnie w kierunku otwartego morza lub oceanu z uwagi na zwiekszony i skoncentrowany zrzut sródladowych wód slodkich, powodujacy zwiekszenie zasiegu wypchniecia napierajacego klina wód slonych a wraz z nim wzrostu rozprzestrzeniania sie rozplywu slodkich wód i tym samym zwiekszania ich rozcienczenia, stanowiacego o poprawie efektu samooczyszczania przybrzeznych wód morskich lub oceanicznych (8).
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znami.enny tym, ze w dnach akwenów (7, 13) podzielonego estuarium (1) wykonuje sie zróznicowanie wzrastajace poglebienie w postaci zeglugowego toru (7) sródladowo-morskiego, z przelotem przez wezel sluzowy (10) w tamie (9) dzielacej estuarium (1) oraz w jego przejsciu przez najglebiej przekopana ciesnine (2) do morza lub oceanu (8).
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1# znamienny tym, ze w wezle sluzowym (10) tamy (9) dzielacej estuarium (1) na zróznicowane jakosciowo akweny (12, 13), buduje sie przelot w postaci zwezki Venturi'ego.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n,y tym, ze w akwenie (12) przeznaczonym na wyrównawczy zbiornik slodkowodnych wód wysokiej jakosci dokonuje sie w krótkim czasie jego wyslodzenia, a nastepnie ciaglej rekultywacji calkowitych wodnych zasobów oraz przechwytywania i eliminacji wszelkich zanieczyszczen a w szczególnosci uwalnianych w drodze naturalnych procesów niektórych skladników dna zbiornika w tym4 97 570 szczególnie azotu i fosforu z osadów dennych, droga stalej i ciaglej ich wymiany poprzez wtórne wykorzystanie otwartego obiegu chlodzenia elektrowni zlokalizowanej przy wezle sluzowym (10) tamy (9) ze zrzutem do pozostalego samorekultywujacego sie akwenu (13) estuarium (1), traktujac uklad chlodzenia elektrowni jako równowazny niezbednej w takim przypadku odrebnej stacji pomp specjalnie przeznaczonej do wyslodzenia akwenu (12) oraz dalszej ciaglej wymiany zbiornikowanych w nim sródladowych wód celem stalego przeciwdzialania procesom ich autrofizacji. 1 2 L \ 513 27 Fig.2 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL