10912

5.Global Network of National Geoparks - GGN Frequently Asked Questions around the Global Geoparks [Электронный ресурс]. – Режим до- ступа: www.globalgeopark.org.

6.Иванов А.В. Опыт регионов россии по сохранению националь- ных ландшафтов на основе создания геопарков //В сборнике: Великие реки 2018 Труды научного конгресса 20-го Международного научно- промышленного форума. В 3-х томах. Ответственный редактор А.А. Лап-

шин. 2018. Т.1, С. 152-154.

7.О создании геопарка «Алтай»: Постановление Республики Ал-

тай от 31.12.2015 No 461. – Горно-Алтайск.

8.Богачкин Б.М., Раковец О.А. К вопросу о следах древнего оле- денения в Курайской впадине (Горный Алтай) // Геоморфология. – 1971, No 2. – С. 50–57.

9.Протокол расширенного заседания Российского комитета Международной программы по геонаукам и геопаркам [Электронный ре-

сурс]. – Режим доступа: www.vsegei.ru.

ИВАНОВ А.В., канд. экон. наук, доцент кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии; ЧЕКУЛАЕВА Н.А., студент

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, n.tcheckulaewa@yandex.ru.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ПЛАВУЧИМИ ГОРОДАМИ В БАССЕЙНАХ РЕК

В условиях растущей урбанизации, изменения климата и серьёзных проблем с использованием земель городов и пригородов, Организация объединенных наций рассматривает проект по созданию плавучих горо- дов, как один из наиболее значимых проектов 21 века [1]. Плавучие города

– проект, который направлен, на снижение рисков стихийных бедствий, подобных тем, которые уничтожили Новый Орлеан [2]. Это в первую оче- редь проект для городов на морском побережье.

Плавучие города могут оказаться эффективным решением также и для бассейнов крупных рек [2]. В этом случае возможно размещение на территории плавучей части города важной производственной, деловой, ре- креационной и жилой инфраструктуры (Рисунок 1). Эта часть города обла- дает уникальными характеристиками, включающими доступ к пресной во- де, плоский рельеф, возможности наращивания за счёт прямоугольных, гексагональных, сотовых и сегментированных структур (Рисунок 2).

120

Рисунок 1 – Проект плавающего города на реке Нил [2]

Рисунок 2 – Сотовая структура плавучего города [3]

Целью данной работы является оценка применимости лучших име- ющихся практик проектирования плавучих городов, и разработка ориги- нальных проектных решений для бассейна Волги и других крупных рав- нинных рек. В настоящее время разработан ряд проектов, которые вклю- чают: плавучие объекты энергетики, плавучие агрофермы, а также плаву- чие дома. Одним из таких проектов является проект гигантской плавучей фермы [3].

121

Рисунок 3 – Плавучая ферма Crops Ahoy: [4]

Этот проект интересен для переноса в Волжский бассейн в первую очередь тем, что он автономен, с энергетической точки зрения, за счет размещения солнечных батарей. Плавучий город даёт возможность разме- стить солнечные батареи практически на всей площади плавучего объекта. Для агрофермы очень важен неограниченный доступ к пресной воде. Так- же следует отметить высокие возможности такого объекта интегрировать- ся в транспортные системы города, объединяя речной, (моно)рельсовый электротранспорт и немоторный транспорт. Ключевая задача, решаемая таким проектом плавучего города – автономность, экологичность и неза- висимость от внешних факторов.

Следующим проектом, концепция которого может быть перенесена в Волжский бассейн, является плавучий пригород Амстердама [5].

Рисунок 4 – Плавучие дома и огороды в пригороде Амстердама : [5]

В амстердамском проекте реализовано подключение к электриче- ским сетям, а также обеспечено водоснабжение и водоотведение. При этом, в случае изменения градостроительной политики, плавучий пригород легко может быть перенесен на другое место.

Не реализованный в настоящее время проект плавучей жилой зоны в пригороде Сан-Франциско представляет собой жилой массив, состоящий из индивидуальных жилых домов с участками и дорожной инфраструкту- рой [6]. Особенностью проекта является его адаптация к меняющемуся уровню воды в водоеме. Во время прилива или половодья все участки с домами, а также коммуникации, благодаря плавучести их оснований, остаются на поверхности воды как единое целое, сохраняя возможности внутренних и внешних коммуникаций.

122

Рисунок 5 – Проект плавучего жилого массива в пригороде Сан-Франциско [6]

Объединяя и адаптируя к условиям волжского бассейна лучшие идеи плавучих городов, можно сделать следующие предварительные выводы.

Специфика волжского бассейна вытекает из того, что эта равнинная река, характеризующаяся самой большой в Европе водностью, длиной и площадью водосборного бассейна, является мощным источником гидро- энергии. Поэтому на ней возник и эксплуатируется каскад гидроэлектро- станций (ГЭС). Среди негативных экологических последствий создания каскада ГЭС – вывод из оборота обширных земель сельскохозяйственного назначения и цветение воды, из-за замедления течения и плотностного расслоения. Это означает, что реализацию идей плавучих городов на Волге необходимо сочетать с уменьшением площади водохранилищ и увеличе- нием скорости течения воды в них.

Город будет представлять собой ряд платформ из вторично перера- ботанных инертных материалов в виде сот или шестиугольников, тре- угольников, прямоугольников и сегментов (Рисунок 2), на которых будет расположена всевозможная городская инфраструктура. Шестиугольная форма выбрана исходя из эстетических и инженерно-технологических со- ображений, направленных на упрощение конструкций, обеспечение их надежности и снижения затрат ресурсов. Модули будут связаны между со- бой, составляя городские кварталы.

Уникальность плавучего города на Волге также будет заключаться в симбиозе альтернативных источников энергии, а именно, солнечной и гид- роаккумулирующей энергий. Согласно оценке источников возобновляемой энергии, выполненной Ж.И. Алферовым, наибольшим потенциалом обла- дает солнечная энергетика [7]. Учитывая огромный запас гидроэнергии и наличие существующих гидроэлектростанций, предлагается разработать и осуществить проект симбиоза солнечной и гидроаккумулирующей энергий [8]. Устройство гидросолярной системы показано на рисунке 6.

123

Рисунок 6 – Предлагаемая схема гидросолярной энергетической системы

Фотоэлектические системы солнечных батарей располагаются на крышах инфраструктуры плавающего города. За счёт солнечной энергии будет осуществляться подъём воды в ГАЭС из верхнего бьефа в верхний бассейн для получения дешевой гидроэлектроэнергии.

Строительство плавучих городов на Волге поможет также решить проблему цветения водоёмов. Уменьшение площади водохранилищ приведёт к ускорению течения и уменьшению площади расслоенных вод. Кроме того, за счёт разности температур открытой воды и воды под плавучим мегаполисом, будет происходить дополнительное перемешивание воды, что увеличивает скорость самоочищения водоёма.

Результаты и выводы. Предложена концепция создания плавучих городов на крупных равнинных реках с каскадом гидроэлектростанций с заменой традиционной гидроэнергетики на гидросолярную, представляющую собой симбиоз фотоэлектрических солнечных батарей и гидроаккумулирующих элдектростанций.

Результатом внедрения таких проектов станет появление современных плавучих урбанизированных пространств, обеспеченных возобновляемой энергетикой 21 века.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Sustainable Floating Cities Can Offer Solutions to Climate Change Threats Facing Urban Areas, Deputy Secretary-General Tells First High-Level Meeting. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.un.org/press/en/2019/dsgsm1269.doc.htm

124

2.Floating cities – is this the future? [Электронный ресурс] Режим доступа: http://dla-plantastic.blogspot.com/2014/07/floating-cities-is-this- future.html

3.Silt Lake City: Floating ‘Hydropolis’ Could Ride the Tide of the Nile River in Egypt. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://inhabitat.com/silt-lake-city-floating-hydropolis-could-ride-the-tide-of- the-nile-river-in-egypt/nile-hydropolis-marion-ottmann-8/

4.Crops Ahoy: Farms That Float [Электронный ресурс] Режим доступа: http://agritecture.tumblr.com/post/128023645521/crops-ahoy-farms- that-float-no-land-no-problem

5.Designing the future [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.eea.europa.eu/signals/signals-2011/galleries/designing-the-future

6.Flood proof houses [Электронный ресурс] Режим доступа: http://out.easycounter.com/external/bobronday.nl

7.Алферов Ж.И. Россию спасет альтернативная энергетика [Электронный ресурс] Режим доступа: https://svpressa.ru/society/article/23458/

8.Иванов А. В., Чекулаева Н. А./VIII Всероссийский фестиваль науки [Электронный ресурс]: сборник докладов в 2-х томах. Том 1./ Ниже- гор. гос. архитектур.-строит. ун-т; Н. Новгород: ННГАСУ, 2018 – 633 с.

МОРАЛОВА Е.А., старший преподаватель кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии; КАТРАЕВА И.В., канд. техн. наук, доцент, кафедры водоснабжения, водоотведения, инженерной экологии и химии; ЛОГИНОВА А.А., студент

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия l.moralova@yandex.ru

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ ГИДРОПОННЫМ МЕТОДОМ

Проблема загрязнения вод предприятиями производства аквакульту- ры нарастает с каждым годом вместе с ростом объёмов выращиваемой продукции, при этом в воду могут попадать большие количество органиче- ских соединений и продуктов жизнедеятельности аквакультур. Ужесточе- ние экологических требований, направленных на минимизацию загрязне- ний от рыбоводных заводов и аквакультурных хозяйств послужили стиму- лом к быстрому технологическому развитию установок замкнутого водо- снабжения. Применение рециркуляции воды обеспечивает более высокое и

125

стабильное производство продукции аквакультуры с меньшим риском воз- никновения болезней, а также даёт возможность контролировать парамет- ры, влияющих на рост аквакультуры.

Развитие ресурсосберегающих технологий позволяет использовать оборотную воду рыбохозяйственных предприятий не только для совмест- ного культивирования рыбы и растений, но и даёт возможность применять оборотную воду в установках гидрапонного метода выращивания расте- ний.

Гидропонный метод часто используется в зонах, где земля истощена или содержит опасные вещества, которые могут навредить растительным культурам. Метод действенный и эффективный, лишь при условии регу- лярного внесения питательных элементов. Для этого используют физиче- ский раствор, содержащий необходимые для жизнедеятельности растений элементы, в определенной концентрации.

Целью исследования стало изучение возможности использования оборотной воды рыбохозяйственного предприятия для выращивания рас- тений гидропонным методом.

Для оценки степени влияния качества оборотной воды на жизнедея- тельность выращиваемых растений применялся метод биотестрирования. Для биотестирования характерно:

-доступность и простота проведения экспериментов;

-воспроизводимость и достоверность полученных результатов;

-экономичность как в материальном отношении, так и по трудоза-

тратам;

-объективность полученных данных.

Для определения влияния оборотной воды рыбохозяйственного предприятия использовался метод фитотестирования на основе высших растений, при котором исследовалась всхожесть семян и морфометриче- ские характеристики растений, выращенных на исследуемых растворах во- ды.

Согласно ГОСТ 12038-84 «Межгосударственный стандарт. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести», прора- щивание семян производилось на увлажненной раствором фильтровальной бумаге, помещенной в чашки Петри. Оценку и учет проросших семян при определении энергии прорастания и всхожести проводили на шестой день. При этом день закладки семян на проращивание и день подсчета энергии прорастания или всхожести считали за одни сутки.

Фильтровальная бумага смачивалась растворами различной концен- трации оборотной воды, представленными в таблице 1.

Для проведения опыта использовались семена овса посевного (Avéna satíva) и люпина многолистного (Lupínus polyphýllus). Было заложено по 20 семян каждого вида растения для растворов 4-х концентраций.

126

Таблица 1. Концентрации растворов оборотной воды рыбохозяйственного пред- приятия

Через 5 суток оценивали следующие показатели: энергию прораста- ния семян в %; среднюю длину ростка и корня в см. Энергию прорастания семян определяли по формуле:

При учете энергии прорастания подсчитывались только нормально проросшие семена. К числу нормально проросших семян относят семена, имеющие:

- хорошо развитые корешки (или главный зародышевый корешок), имеющие здоровый вид;

-хорошо развитые и неповрежденные подсемядольное колено (гипо- котиль) и надсемядольное колено (эпикотиль) с нормальной верхушечной почечкой;

-две семядоли - у двудольных;

-первичные листочки, занимающие не менее половины длины коле- оптиля, - у злаковых.

У овса, к числу нормально проросших относят семена, имеющие не менее двух нормально развитых корешков размером более длины семени и росток размером не менее половины его длины с просматривающимися первичными листочками, занимающими не менее половины длины коле- оптиля.

У люпина, к числу нормально проросших относят семена, имеющие развитый главный зародышевый корешок размером более длины семени и сформировавшийся росток. При этом росток должен иметь семядоли и хо- рошо развитый неповрежденный гипокотиль.

К непроросшим семенам относят:

-набухшие семена, которые к моменту окончательного учета всхо- жести не проросли, но имеют здоровый вид и при нажиме пинцетом не раздавливаются;

-твердые семена, которые к установленному сроку определения всхожести не набухли и не изменили внешнего вида.

Результаты расчёта энергии прорастания семян люпина и овса при разных разведениях оборотной воды представлены на рис. 1, 2.

127

Рисунок 1 - Энергия прорастания люпина (Lupínus polyphýllus) по дням экспе- римента

Рисунок 2 - Энергия прорастания овса (Avéna satíva) по дням эксперимента

Из графиков видно, что большая энергия прорастания наблюдается у семян, пророщенных на растворе с концентрацией 7:3.

На основании проведённых исследований определили среднюю дли-

ну ростков и корней люпина (Lupínus polyphýllus), овса (Avéna satíva). Ре-

зультаты исследований представлены в таблицах 2, 3.

Наибольшая длина ростков и корней растений зафиксирована при использовании разведения оборотной воды 7:3.

128

Таким образом, проведённые исследования показали, что оборотная вода рыбохозяйственного предприятия подходит для выращивания расте- ний гидропонным методом. В процессе жизнедеятельности аквакультур в воде появляются отходы их жизнедеятельности (углекислый газ, калий- ные, азотистые, фосфорные соединения), которые в определённых дозах необходимы растениям для активного роста и развития. При использова- нии оборотной воды рыбохозяйственного предприятия в качестве пита- тельного раствора исключается потребность в использовании химических удобрений, со сложной системой их дозирования. Весь процесс химиза- ции, переработки и очистки происходит естественным путем.

В ходе выполнения работы была подобрана оптимальная концентра- ция разведения воды рыбохозяйственного предприятия и чистой воды – 7:3 (70%-оборотная вода рыбохозяйственного предприятия, 30% - чистая вода) для применения в гидропонике. Использование только оборотной воды при биотестировании показало худшие результаты по расчёту энергии прорастания и по измерению средней длины ростков растений. Возможно, избыточное количество питательных веществ, содержащихся в оборотной воде, ингибирует рост и развитие растений. Поэтому необходимо прово- дить разбавление данной воды чистой. Разведение в одинаковой пропор- ции не показало хороших результатов. Поэтому раствор с концентрацией разведения 7:3 является оптимальным для использования оборотной воды рыбохозяйственного предприятия в гидропонном методе выращивания растений.

129