авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

Совершенствование методологии восстановления качества поверхностных вод природных водных объектов на уровне субъекта федерации (на примере забайкальского края)

-- [ Страница 4 ] --

Преобразуем уравнение (1), получим:

. (2)

Если обозначить отношение расхода самоочищения к массовому расходу загрязнения водосбора через коэффициент самоочищения водосбора ():

, (3)

а отношение приращения массового расхода загрязнения, к расходу загрязнения водосбора через коэффициент трансформации загрязнения ():

, (4)

то окончательно уравнение (4) можно записать:

. (5)

Решить уравнения (1) или (5) аналитически невозможно, но на основании их можно анализировать состояние водосбора и водного объекта. По соотношению (5) логично выделить три зоны значения и соответствующего ему :

(I)

(II)

(III)

Зона (I) – критическое состояние, т.е. самоочищения практически не происходит и характеризуется полной деградацией водного объекта (антропогенное состояние). Все ЗВ транзитом перемещаются и накапливаются по длине реки и водосбора.

Зона (II) – переходное состояние, при котором скорость самоочищения соизмерима со скоростью образования загрязнений.

Зона (III) – благополучное состояние, т.е. самоочищающая способность водосбора и реки превосходит скорость поступления ЗВ.

При освоении водосбора значения коэффициентов будут изменяться. С увеличением антропогенной нагрузки и при отсутствии водоохранных мероприятий коэффициент самоочищения будет стремиться к нулю, а коэффициент трансформации – к единице и, как следствие, водосбор и водный объект будут приближаться к зоне (I).

Графически схему экологического состояния водного объекта и его водосбора можно представить, как это показано на рисунке 3.

 Схема экологического состояния водного объекта и его водосбора В-37

Рис. 3. Схема экологического состояния водного объекта и его водосбора

В табличной форме это выглядит следующим образом (табл. 2).

Таблица 2

Значения коэффициентов самоочищения Ксо и трансформации Ктр загрязнений в зависимости от категории состояния водосборов и водных объектов

Категория состояния водосбора и водного объекта Значения коэффициентов Значения разности массовых расходов Состояние водосбора и водного объекта
I 0 1 = Пол­ностью деградированы
II 0…1 1…0 =…0 Асси­ми­лируют часть загрязнений
III >1 <0 < 0 Пол­ностью ассимилируют загрязне­ния и имеют запас самоочищаю­щей способности

Конечной целью программы по стабилизации и последующему восстановлению состояния водного объекта и его водосбора является назначение уровня (целевого показателя ЦП), планируемого в результате выполнения водоохранных мероприятий (рис. 3). Это и есть тот долгосрочный ДЦП или краткосрочный КЦП (в зависимости от масштабов программы) целевой показатель, предусмотренный в идеологии А.М. Черняевым и С.Д. Беляевым. Его достижение связано с повышением значения коэффициента самоочищения водосбора (рис. 3). Назначение ДЦП и КЦП, а, следовательно, и зависит от исходного состояния объекта и объема средств, которые могут быть вложены в выполнение программных мероприятий. В качестве начальных ЦП в зависимости от состояния объекта могут быть приняты, как предлагается А.М. Черняевым и С.Д. Беляевым, значения ПДК или более «мягкие» (в дальнейшем они будут повышаться, «ужесточаться»). Однако, поскольку речь идет не только о самом водном объекте, но и деятельности на его водосборе, такой показатель должен быть «привязан» не к створу, а через створы (как индикаторы загрязнений водосбора) к площади его бассейна. Это позволяет оценивать удельную нагрузку данного водосбора в сравнении с соседними участками, бассейном реки в целом и соседними бассейнами (вплоть до территории России в целом).

Таким образом, необходим такой показатель (норматив) качества вод природных водных объектов, который позволял бы:

• оценивать и сравнивать качество вод как в границах административно-терри­ториальных образований, так и в границах природных водных бассейнов и их участков;

• ранжировать по степени вклада в общее загрязнение природных вод конкретных бассейнов, административных образований и участков;

• исходя из реально имеющихся средств, планировать вложение их в водоохранные мероприятия, которые дадут максимальный экологический эффект;

• учитывать региональные особенности формирования качества вод и природное содержание ЗВ, которое снижать нецелесообразно;

• планировать возможность использования вод водных объектов на выделенных участках для тех или иных целей;

• оптимизировать систему мониторинга качества вод водных объектов;

• рассчитывать реально достижимые нормативы допустимых воздействий на водные объекты и их участки;

• по истечении установленного срока пересматривать вышеуказанные нормативы на основании оценки произошедших изменений качества вод.

Такой совокупности условий удовлетворяет интегральный показатель сравнительной оценки качества вод водных объектов, базирующийся на показателе экологического состояния водосбора и водного объекта, т.е. модуль трансформации () -того ЗВ на ()-ом рассматриваемом участке и представляющий собой отношение приращения массового расхода () к площади этого участка ():

. (6)

Данный показатель в пределах выделенных участков и в целом по бассейну является объективным критерием экологического состояния водосбора и водного объекта, поскольку является удельной величиной, увязывающей поступление ЗВ с водосбора и самоочищение, происходящее, как на водосборе, так и в самом водном объекте.

Для участков с отрицательными модулями выноса , в пределах которых приращение массового расхода -того ЗВ , можно сделать следующие выводы: во-первых, в пределах этих участков процессы самоочищения преобладают над поступлением ЗВ и они являются участками относительно благополучного экологического состояния; во-вторых, на определенном этапе разработки программы по стабилизации и последующего улучшения состояния водного объекта они могут быть исключены из числа участков с планируемыми программными мероприятиями.

Графически кривая приращения массового расхода ЗВ по участкам с нарастанием площади водосбора от истока к устью, представлена на рисунке 4. Необходимо отметить, что трансформация ЗВ на начальном участке является отдельной, весьма сложной задачей и в настоящей работе не рассматривалась.

 Схема интегральной кривой массового расхода ЗВ с нарастанием площади бассейна -56

Рис. 4. Схема интегральной кривой массового расхода ЗВ с нарастанием площади бассейна

Тангенс угла наклона () любой секущей или касательной линии к интегральной кривой есть модуль трансформации ЗВ на данном участке ():

. (7)

Если найти отношение модуля трансформации -го ЗВ для участка (), к модулю трансформации данного вещества с территории бассейна в целом (), то можно сделать вывод об экологическом состоянии каждого выделенного участка по отношению к состоянию бассейна водотока в целом: если это отношение меньше единицы, то на данном участке экологическое состояние более благоприятное, в противном – худшее. На рисунке 4 участки (II), (IV) и (V) являются участками с относительно благополучным экологическим состоянием (табл. 1, зона III).

Все вышеописанные рассуждения относились к одному-тому ЗВ. На практике же мы имеем дело с целым спектром ЗВ. Следовательно, требуется некий интегральный показатель качества воды водных объектов. Таковым может служить среднее значение модуля трансформации, рассчитанного по формуле (6), по группе определенных регионально значимых ЗВ, перечень которых можно составить на основании многолетних данных сети постов мониторинга гидрометеослужбы. Определять такой показатель удобно в соответствии с правилами матричного исчисления. А порядок расчета следующий.

По формуле (6) для каждого регионально значимого ЗВ по всем выделенным участкам и в замыкающем створе рассчитываются их модули трансформации. Следует заметить, что при расчете модуля трансформации в замыкающем створе принимается не приращение, а массовый расход соответствующего ЗВ в этом створе. Затем рассчитывается бальная оценка () для всех -ых веществ по -ым выделенным участкам по длине водотока (расчетным годам - для водоема), представляющая собой отношение модуля трансформации по -ому веществу в рассматриваемом створе () к модулю трансформации по этому же веществу в замыкающем створе () для водотока (природного исходного состояния для водоема).

По полученным данным составляется матрица исходного состояния водного объекта (табл. 3).

Таблица 3

Интегральная матричная оценка состояния водного объекта по гидрохимическому качеству воды (существующее состояние)

Вещество Годы для водоемов (для водотоков расчетные участки) Суммарный бал
1 2 m
1
n

Примечание: В соответствии с правилами матричного исчисления суммарный балл () в таблице 2, рассчитанный, как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости должен быть одинаковым и является контролем правильности выполненных расчетов.

Суммарный балл и является показателем существующего состояния водного объекта. Он отражает усредненное состояние водного объекта и его водосбора по регионально значимым ЗВ по сравнению с общим состоянием всего водосбора по замыкающему створу для водотоков (с исходным состоянием – для водоемов), увеличение которого указывает на ухудшение экологического состояния водного объекта (поступление ЗВ преобладает над процессами самоочищения), а понижение – на его стабилизацию.

На основании данного подхода предлагается методика сравнительной оценки качества вод бассейнов, участков водотоков и водоемов.

Четвертое защищаемое положение методология восстановления качества вод поверхностных водных объектов включает: оценку существующего состояния; определение ориентировочного уровня улучшения качества вод; разработку программ водоохранных мероприятий; назначение возможного срока реализации программ с учетом экономических возможностей региона и достигнутых на предыдущем этапе результатов.

Сравнительная оценка качества вод бассейнов водотоков в границах субъекта РФ (внешняя задача). В основу предлагаемой оценки положен территориально-бассейновый принцип, который предусматривает районирование водных объектов субъекта РФ, как по их бассейнам, так и по административным образованиям и представляется в виде матрицы формата «Бассейн – административная единица – загрязняющее вещество».

Для оценки по имеющейся сети постов гидрометеослужбы по всем водным объектам в границах субъекта РФ в замыкающих створах используются среднегодовые значения расхода воды и концентрации приоритетных ЗВ и рассчитываются их массовые расходы ():

, (8)

Как известно (СанПиН 2.1.5.980-00), все ЗВ подразделены на 4 класса опасности: 1 класс – чрезвычайно опасные; 2 класс – высокоопасные; 3 класс – опасные; 4 класс – умеренно опасные и 4-э – «экологический». Поэтому вводятся поправочные коэффициенты (), численные значения которых в первом приближении можно принять следующие: 4 класс и 4-э – 1; 3 класс – 2; 2 класс – 3 и 1 класс – 4. Для предварительной оценки качественных характеристик трансграничных водных объектов в первом приближении доля субъекта РФ рассчитывается пропорционально площади водосбора и формула для расчета модуля трансформации -ого ЗВ для каждого -ого водотока имеет вид:

, (9)

где – площадь водосбора рассматриваемого водотока в замыкающем створе; – коэффициент пропорциональности; – площадь водосбора -той реки в пределах субъекта РФ.

Для каждого -ого ЗВ определяется среднее значение модуля трансформации из всех рассматриваемых водных объектов в границах субъекта РФ:

, (10)

где – количество рассматриваемых водотоков в пределах субъекта РФ.

Балльная оценка существующего состояния для каждого водотока для -ого водотока по -ому ЗВ в границах субъекта РФ:

. (11)

Интегральная сравнительная оценка качества воды для -ого водотока по приоритетным ЗВ рассчитывается как среднеарифметическое значение из всех:

, (12)

где – количество приоритетных региональных ЗВ.

Данная осредненная оценка позволяет: во-первых, произвести ранжирование всех водотоков рассматриваемого субъекта по привносу ЗВ, т.е. провести их районирование; во-вторых, выявить из всего перечня те ЗВ, которые имеют максимальный массовый расход, и возможные источники их поступления; в-третьих, определить приоритетность вложения средств в водные объекты по повышению их качества с целью достижения максимального экологического эффекта в целом по субъекту РФ.

Ранжированный ряд основных водных объектов в границах Забайкальского края, произведенный по предлагаемой методике, представлен в таблице 4.

Таблица 4

Ранжированный ряд основных водных объектов в границах Забайкальского края

Бассейн Водный объект Вклад водного объекта в общее загрязнение вод края
Амурский р. Ингода 0,27
Ленский р. Олекма 0,25
Байкальский р. Хилок 0,12
Амурский р. Аргунь 0,08
Байкальский р. Чикой 0,08
Амурский р. Шилка 0,07
Амурский р. Онон 0,06
Ленский р. Чара 0,05
Ленский р. Витим 0,02


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.