Методика исследования изменения качества водных ресурсов под антропогенными воздействиями.

При планировании водохозяйственных мероприятий учет качества воды имеет, как правило, не меньшее значение, чем количественная оценка ее ресурсов. Это обусловлено тем, что вследствие развития промышлен­ ности, урбанизации обширных территории и интенсификации сельского хозяйства происходят изменения состава водных масс рек и водоемов под влиянием сточных вод, содержащих различные минеральные и ор­ ганические вещества, а также поступления загрязняющих веществ из атмосферы.

Задачи, поставленные перед гидрологией в связи с необходимостью научного обоснования рационального использования и охраны водных ресурсов от загрязнения, требуют дальнейшей разработки метопов оценки и расчета изменения качества воды в зависимости от поступле­

ния загрязняющих веществ, а также от гидрологических и гидродина­ мических условий.

Качество природных вод характеризуется совокупностью физичес­ ких, химических и биологических показателей, определяющих степень пригодности воды для конкретных видов водопользования и отвечаю­ щих требованиям охраны окружающей среда. Оно определяется соста­ вом и количеством растворенных и взвешенных в воде веществ, содер­ жанием биомассы и микроорганизмов, температурой и некоторыми другими физическими характеристиками. Соответственно этому оцен­ ка качества может производиться по физическим, химическим, бакте­ риологическим и гидробиологическим показателям.

Требования, предъявляемые к качеству природных вод различными отраслями народного хозяйства, бытовкм водопользованием, природо­ охранными мероприятиями, весьма разнообразны и нередко противо­ речивы. Поэтому большое значение имеет нормирование качества воды для различных водопотребителей. В настоящее время является обще­ принятым такой подход к нормированию, при котором устанавливают­ ся требования к качеству воды в водных объектах в местах водополь­ зования, а также в заповедных зонах.

Сбросы сточных вод в водотоки и водоемы создают большую неод­ нородность качества воды в них. Образуются зоны загрязнения, где нарушаются естественные гидрохимические и биологические процессы, а концентрация загрязняющих компонентов оказывается выше установленных норм по санитарным, рыбохозяйственным или другим по­ казателям. Грунты в зоне загрязнения обычно также оказываются за­ грязненными. Поскольку одни и ге же нодные объекты служат для во­ допользования и являются приемниками сгонных вод, то при проекти­

ровании сбросов загрязняющих вешеств, зон водопользования и водо­ снабжения необходимо надежно устанавливать обизсти распростране­ ния загрязненных вод, чтобы обеспечить необходимое качество воды в местах водопользования и недопуститьраспространения загрязненныхвод в пределы заповедников.

Следует иметь в виду, что в настоящее время разработаны и утверж­ дены только санитарно-гигиеническиеи рыбохозяйственные нормати­ вы качества воды. Экологические и природоохранные нормативы пока не существуют—рассматриваютсялишь возможные пути их создания. В соответствии с этим в настоящей монографии, имеющей определенную практическую направленность, оценка состояния загрязненности осу­ ществляется на основе действующих нормативов применительно к ус­ ловиям водопользования. Вопросы природоохраны рассматриваются в самом общем виде. Следует, однако, учитывать, что повсеместное соб­ людение упомянутых выше нормативов явилось бы весьма существен­ ным вкладом в оздоровление водных объектов и в весь комплекс природоохранных мероприятий.

Применяемый до настоящего времени способ оценки качества воды для различных видов водопользования основан на сопоставлений ре­ зультатов определения в отдельных точках водного объекта химическо­ го состава, физических свойств и бактериологических характеристик воды с соответствующими нормативными показателями ее качества. Методика обобщения данных наблюдений применительно к створу, участку или к водному объекту в целом разработана авторами и изло­ жена в первом издании настоящей монографии /59/. К сожалению, она

еще далеко недостаточно внедрена в водохозяйственную практику и в деятельность органов по наблюдению и контролю за уровнем загрязне­ ния водных объектов. Между тем потребность в показателях качества воды, дающих как пространственные, так и временные обобщения и позволяющих учитывать изменчивость загрязненности водных масс во времени и пространстве, ощущается весьма остро. Такие характеристи­ ки, как общий уровень загрязненности водного объекта, продолжитель­ ность и объем чистого и загрязненного речного стока, допустимая на­ грузка водного объекта теми или иными загрязняющими веществами, размеры зон загрязнения в реках, озерах и водохранилищах, накопле­ ние вредных веществ в водоемах и их вынос при разных значениях внешнего водообмена, нуждаются в учете на основе комплексного под­ хода при оценке состояния загрязненности водного объекта.

В течение последних лет в лаборатории наносов и качества вод ГГИ продолжались исследования по проблемам загрязнения и самоочище­ ния водных объектов. В этих исследованиях особое внимание упелялось учету гидрохимических, гидродинамических и гидрологических факторов. Исследования велись на основе изучения гидролого-гидроди-намически.х процессов переноса веществ и процессов самоочищения при учете гидрохимического фона. В основу исследований был положен комплексный подход.

По мере завершения отдельных этапов указанных разработок ре­ зультаты публиковались в виде научных статей, докладов и пособий (практических рекомендаций), причем на определенном этапе была опубликована упоминавшаяся выше монография /59/. Основной целью поэтапной публикации была предварительная апробация предлагаемых способов оценки качества вод и расчетных методов инженерами-изы-скателями и проектировщиками, научными работниками, занимающи­ мися проблемами использования и охраны вод. Как и в первом изда­ нии, значительное внимание уделено теоретическим аспектам оценки качества воды, усовершенствованным способам расчета размеров зон загрязнения, оценке обеспеченности интегральных показателей загряз­ ненности. Получение обобщенных характеристик состава сточных вод некоторых отраслей народного хозяйства и выделение для них репре­ зентативных показателей базируется на обработке и обобщении соот­ ветствующих литературных и фондовых материалов.

В разделах, посвященных методике расчета разбавления, наряду с детальными методами, требующими применения ЭВМ, даются упрощен­ ные способы. Некоторые из рассматриваемых методов включены в указания по применению правил охраны поверхностных вод от загряз­ нения сточными водами /60/. Упомянутые методы использованы при разработке специальных способов расчета, которые изложены в подго­ товленных в ГГИ " Рекомендациях по размещению и проектированию рассеивающих выпусков сточных вод’' (Москва, 1981).

В монографию включен новый большой раздел, посвященный расче­ ту предельно допустимых сбросов в реки и водоемы. Вновь рассмотрен вопрос об оценке вероятности превышения суточных расходов рек в многолетнем разрезе при оценке процессов самоочищения и расчетах допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты.

Рассмотрена задача о влиянии земляных работ на качество вод в водоемах и т. д.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И САМООЧИЩЕНИЯ В РЕКАХ И ВОДОЕМАХ

1.1, Основные определения, баланс загрязняющих веществ

Промышленные, бытовые, сельскохозяйственные сточные воды, сбра­ сываемые в водные объекты непосредственно, а во многих случаях и после очистки, вносят большие изменения в их гидрохимический и био­ логический режим, изменяя качество воды, нарушая нормальную жизне­ деятельность растительных и животных организмов. Такой процесс изменения состава и свойств природных вод в результате деятельности человека, приводящий к ухудшению качества воды для водопользова­ ния и нарушению биологических процессов, называют загрязнением вод. Нередко неудовлетворительное качество воды обусловливается природными процессами. В этом случае иногда употребляют термин ’’естественное загрязнение воды”.

Процессам загрязнения в реках и водоемах противостоит процесс са­ моочищения, под которым понимают совокупность гидродинамических, биохимических, химических и физических процессов, приводящих к уменьшению концентрации загрязняющих веществ, а при полном само­ очищении —квосстановлению естественного облика водного объекта.

Загрязнение и самоочищение водных масс рек, озер и водохранилищ являются взаимосвязанными процессами, протекающими под влия­ нием локальных факторов, действующих непосредственно в пределах рассматриваемой реки или водоема, и общих, действующих на водо­ сборе водного объекта. Эти факторы могут быть подразделены на при­ родные и антропогенные. В настоящей монографии основное внимание уделяется локальным антропогенным факторам, хотя затрагиваются и некоторые вопросы, относящиеся к факторам, действующим в пре­ делах всего водосбора и определяющим фоновые характеристики ка­ чества вод.

Целесообразно различать внешние и внутриводоемные факторы загрязнения и самоочищения водных объектов. К внешним факторам за­ грязнения следует отнести в первую очередь сбросы в водный объект сточных вод и поступление в него водных масс притоков или подзем­ ных вод, содержащих загрязняющие вещества в большой концентра­ ции, чем воды рассматриваемого объекта. Сюда же относятся случаи за­ грязнения воды из атмосферы и испарение с поверхности водоемов, приводящее к увеличению концентрации тех или иных лимитирующих веществ.

Внешним фактором самоочищения является поступление в реку или озеро менее загрязненных вод, чем воды этого объекта, или же совер­ шенно чистых вод притоков и атмосферных осадков.

При рассмотрении внутриводоемных факторов самоочищения и за­ грязнения надо учитывать гидрологический режим водных объектов, гидродинамические особенности формирующихся в них течений, опре­ деляющих перенос и диффузию загрязняющих веществ, осаждение и последующее взмучивание взвешенных веществ. Важную роль могут играть биологические процессы загрязнения, например эвтрофикация водоемов* Необходимо учитывать также химические процессы преоб­ разования веществ, их распад, синтез и т. д.

Многогранность процессов распространения загрязненных вод, само­ очищения и превращения загрязняющих веществ в водных объектах яв­ ляется причиной того, что до настоящего времени проблема формиро­ вания качества воды в реках и водоемах, испытывающих антропоген­ ное влияние, не решена достаточно полно. При рассмотрении динамики загрязнения и самоочищения в реках, озерах и водохранилищах в пер­ вую очередь обращается внимание на процесс разбавления как на один из существеннейших факторов снижения концентраций загрязняющих веществ в водной среде. Конечный эффект разбавления в речном пото­ ке может быть определен на основании уравнения баланса вещества, составленного для потока в целом. Достаточно полное перемешивание вод потока со сточными водами осуществляется на значительном рас­ стоянии от места сброса сточных вод. Это расстояние находится на ос­ новании расчета разбавления (расчета турбулентной диффузии вещест­ ва) в потоке. Теоретически створ полного перемешивания в потоке оказывается на бесконечном расстоянии от места выпуска, поэтому принято говорить о створе достаточного перемешивания. Тем не менее, по традиции этот створ иногда называют створом полного перемешива­ ния. Предполагается, что в этом створе достигнута достаточная степень однородности водных масс, оцениваемая средним значением концент­ рации сбрасываемого в поток вещества. Отклонения от этого среднего в отдельных точках рассматриваемого створа небольшие, не превышаю­ щие точности измерений или расчетов.

Если поставить определенное условие о допустимой степени неодно­ родности водных масс в створе достаточного перемешивания в реке, то можно найти и вполне определенное расстояние до указанного ство­ ра от створа выпуска сточных вод. Степень неоднородности водных масс оценивается разностью между максимальным и средним значения­ ми концентрации в створе. Подробнее об этом будет сказано ниже.

Участие в научно-исследовательском семинаре. Планирование н.и.работы. Составление научного отчета по выбранной теме. Выбор темы исследования, написание реферата по избранной теме

Цели и задачи научно-исследовательской работы

Научно-исследовательская работа (НИР) обучающихся является обязательным разделом ООП магистратуры и направлена на формирование общекультурных и профессиональных компетенций в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и ООП вуза.

Целью НИР по направлению подготовки «Исследование мелиоративных и ВХ систем» является формирование общекультурных и профессиональных компетенций магистра, знаний, умений и навыков ведения самостоятельной научно-исследовательской работы в области мелиоративных и ВХ систем.

Задачи НИР:

- формирование представления о специфике научных исследований по направлению подготовки «Исследование мелиоративных и ВХ систем»;

- овладение навыками применения общенаучных и специальных методов исследований в соответствии с направлением и профилем магистерской программы;

- овладение навыками самостоятельной научно-исследовательской деятельности;

- формирование умений представлять результаты своей работы для других специалистов, отстаивать свои позиции в профессиональной среде, находить компромиссные и альтернативные решения;

- развитие умений формировать базы знаний, осуществлять верификацию и структуризацию информации, осуществлять научно-исследовательскую и инновационную деятельность в целях получения нового знания, систематически применять эти знания для экспертной оценки реальных управленческих ситуаций;

- формирование способности создавать новое знание, соотносить это знание с имеющимися отечественными и зарубежными исследованиями, использовать знание при осуществлении экспертных работ в целях практического применения методов и теорий.

План НИР

• ознакомление с тематикой исследовательских работ в данной области и выбор темы исследования;

• обоснование темы исследования;

• составление плана НИР;

• подготовка докладов по избранной теме и их публичное представление;

• написание рефератов по избранной теме;

• выполнение эксперимента (при наличии);

• обработка результатов выполненной работы;

• составление отчета о НИР;

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: