Накопленные на протяжении многих лет экспериментальные данные и их анализ складываются в теоретические представления о функционировании водосборов как гидролого-геохимических систем, что становится основой для разработки детерминированных моделей неточечных источников.[ ...]
Механизм переноса загрязняющих веществ на водосборах и в руслах эквивалентен движению воды. Поэтому модели диффузного загрязнения водных экосистем являются, по сути своей, гидрологическими моделями. Можно сказать, что несмотря на разнообразие модельных подходов к изучению диффузного загрязнения все модели имеют сходную структуру: сначала разрабатывается модель гидрологических процессов, над которой надстраиваются эрозионная и геохимическая модели, дополняющие ее описанием выноса различных поллютантов.[ ...]
Разработка детерминированной модели водосборной территории сопряжена с формализацией внешних воздействий на систему (рис. 4.1), а также внутренних связей и взаимодействий между ее отдельными компонентами. Это возможно лишь при ясном понимании природы гидрологических, гео- и биохимических процессов, происходящих в системе и управляющих ее реакцией на внешние воздействия. Математические уравнения, закладывающиеся в детерминированные модели, могут быть записаны на разных уровнях сложности, и выбор необходимого уровня определяется компромиссом между комплексностью модели и теми практическими сложностями, которые будут возникать при определении значений заложенных в модель параметров, а значит и при ее применении на конкретном водосборе.[ ...]
Физико-математическое моделирование совершенствует теоретические знания о структуре и принципах функционирования природных систем, помогает глубже проникать в суть отдельных гидрологических и геохимических процессов, открывает возможности для физического объяснения и математического обоснования более простых концептуальных моделей. Кроме того, только физико-математические модели с распределенными параметрами в состоянии прогнозировать отклик водосборных бассейнов на те или иные воздействия, если в пределах этих водосборов не велись гидрометрические исследования и нет исходных данных для калибровки концептуальных моделей.[ ...]
Примеры моделей, относящихся к первой группе, приведены в следующем разделе.[ ...]
Вторая группа в системе моделей формирования качества природных вод на водосборах состоит из моделей, описывающих процессы трансформации и миграции загрязняющих веществ в верхнем слое почвы. Растения и почвенные организмы вовлекают химические элементы в свои жизненные циклы, а потому активность биологических систем почвенного слоя влияет и на содержание биогенных элементов в почвенном скелете, и на состав почвенных растворов и грунтовых вод. Загрязнение территорий токсичными поллютантами тяжелыми металлами, хлорорганическими соединениями, фенолами может сказаться на видовом составе биоценозов, привести к снижению их биомассы, что, в свою очередь, нарушит сложившиеся биохимические циклы и изменит потоки вовлеченных в них биогенных элементов. Все эти процессы весьма сложны, сильно зависят от вида поллютанта, его физико-химических и биохимических свойств, но их исследование необходимо, потому что именно они во многом определяют то количество загрязняющих веществ, которое будет переходить из почвенного слоя в поверхностный сток, а с ним и в водоемы.[ ...]
К третьей группе относятся модели переноса веществ в подземных водах. Загрязнение последних (за счет просачивания в них поллютантов из верхних слоев почв) само по себе таит серьезную опасность ввиду их широкого использования в хозяйственных целях коммунальное, промышленное, сельскохозяйственное водоснабжение, а во многих крупных городах в качестве источников питьевой воды. Кроме того, попавшие в подземные воды загрязняющие вещества переносятся подземным стоком и при достижении зоны разгрузки дают дополнительную нагрузку на водные объекты.[ ...]
Обсуждению моделей второй и третьей групп посвящены два последних раздела настоящей главы.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схема основных потоков, определяющих формирование нагрузки от неточечных источников на водосборе. |
 |