Проблема загрязнения природных вод актуальна во многих странах. Ситуация с середины 1990-х годов характеризуется высоким уровнем загрязнения локального и регионального масштабов, вызванного как точечными, так и распределенными источниками. Самые серьезные проблемы качества природных вод заключаются в высоких уровнях содержания нефтепродуктов, ВПК, низких концентрациях растворенного кислорода (РК), бактериологическом загрязнении, высоких концентрациях аммиака и нитратов, угрожающих использованию водных ресурсов для питьевого водоснабжения. Во многих водных объектах высок также и уровень содержания фосфора, что в совокупности с различными формами азота приводит многие озера, водохранилища и медленно текущие реки в гипертрофированно неблагополучное состояние.[ ...]
Практически повсеместно высока соленость воды в реках, и серьезно токсичное загрязнение вод промышленных областей металлами. Зарегулированные реки активно аккумулируют загрязненные осаждения. Уровень очистки сточных вод, поступающих от сосредоточенных (точечных) источников, также недостаточно высок. Серьезные усилия по борьбе с загрязнением водных объектов были предприняты в большинстве западных стран с начала 1970-х годов. За два десятилетия был практически завершен процесс приведения в порядок большинства точечных источников загрязнения. Позднее уделяется внимание точечным источникам, «поставляющим» нетрадиционные токсичные и канцерогенные вещества, а также диффузным пространственно распределенным сбросам.[ ...]
Часто существенные эффекты могут быть достигнуты не только за счет ужесточения стандартов качества водных ресурсов, но и за счет совершенствования эксплуатации очистных сооружений и сокращения потерь воды. Поэтому новым капиталовложениям в охрану окружающей среды должна предшествовать реализация затрат на содержание (эксплуатацию), ремонт и реконструкцию существующих сооружений, прежде всего коллективного пользования; на мероприятия по экономии энергии и воды; на создание правовой и законодательной базы водопользования.[ ...]
Теоретические обоснования и практические подходы к решению задач управления качеством природных вод достаточно детально описаны в научной литературе. Математические модели позволяют спланировать стратегию управления качеством воды в источнике и оценить последствия ее реализации. Разработка моделей стимулирует организацию натурных экспериментов для определения необходимых параметров, сбор и систематизацию соответствующих исходных данных. Таким образом, современным исследователям доступны инструментарий, методология и опыт приведения в порядок водных объектов. Однако экономическая ситуация в России едва ли позволит оперативно реализовать этот опыт, а политическая и социальная среда у нас коренным образом отличается от таковой в развитых странах. Поэтому ключевыми задачами становятся обоснование приоритетных показателей качества воды и установление основных целей водоохранной деятельности. Управление качеством вод осложняется за счет того, что 60-80 % загрязнения водных объектов обусловлены действием нерегулируемых и практически неуправляемых неточечных источников. Их нерегулярное размещение на площади водосбора наряду с сезонностью поступления, зависимостью от морфометрических характеристик территории и т. д. осложняет учет воздействия на качество вод.[ ...]
В отличие от неточечных источников сбросы ЗВ от точечных источников, как правило, регулярны и могут рассматриваться как стационарные. Они фиксированы на местности, а нагрузки ЗВ оцениваются по непосредственным замерам, известным технологиям производства и т. д. Качество воды в заданном сечении водотока определяется суммарной нагрузкой от совокупности источников, объемом потока воды и последующего растворения и распада ЗВ в условиях установившегося течения. При преобладании на водосборе точечных источников загрязнения концентрация ЗВ в водном объекте является гиперболической функцией потока. Действительно, концентрация веществ в потоке сокращается за счет разбавления при увеличении объема протекающей воды (рис. 7.1.1).[ ...]
Схематизация речной системы также крайне проста: она представляется древовидной структурой, составленной из ствола и притоков. Сбросы сточных вод накладываются на это дерево как точечная информация. Так как нагрузки по длине изменяемого потока приняты постоянными и установившимися, то детерминистические модели качества воды используются для оценки воздействия сбросов от точечных источников. Более детальный подход применяется лишь для необычных случаев, когда необходим расчет некоторых пространственных (и, возможно, временных) изменений в потоке и качестве воды. Калибровка и обоснование приемлемости моделей всегда достаточно сложны. Тем не менее, для решения традиционных задач изменения качества воды за счет точечных источников существует систематизированный опыт как оценки значений параметров, так и необходимых измерений. Поэтому реализация модели качества воды речной системы с доминирующими точечными источниками загрязнения достаточна проста.[ ...]
В противоположность вышеприведенной процедуре оценка неточечных источников и их воздействий включает больше этапов, причем каждый из них существенно сложнее (см. табл. 7.1.1).[ ...]
Выделить единственный сценарий действий для неточечных источников загрязнения затруднительно, а зачастую и невозможно. Если концентрация ЗВ, поступающих в водный объект от точечных источников, гиперболически падает с увеличением мощности потока, то в противоположность этому, концентрация загрязнителя в принимающих водах с территории водосбора при преобладании диффузионных нагрузок увеличивается с ростом интенсивности поверхностного стока, а следовательно, и мощности потока (см. рис. 7.1.1).[ ...]
Для водосборов со «смешанным» характером источников загрязнения критические условия могут наблюдаться как при высоком, так и низком потоках. Совместный анализ всех источников загрязнения водного объекта позволяет определить «оптимальную» величину потока, при которой концентрация ЗВ в водоисточнике наименьшая.[ ...]
В строгом смысле оценка воздействия загрязнителей от неточечных источников требует анализа не только динамических, но и стохастических параметров гидрологических, метеорологических и других процессов. Альтернативы управления также следовало бы оценивать не только средними значениями. Фактически совместный анализ процессов формирования поверхностного стока на водосборе и переноса ЗВ базируется на сочетании гидрологической модели водосбора с моделями переноса и трансформации ЗВ от неточечных источников. Реалистическая (обеспеченная информацией и легко реализуемая) структура моделей достигается через процессы аппроксимации и упрощения точных уравнений (см. гл. 9).[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схематические отношения «концентрация-поток» для различных |
 |