Гидрофизические показатели качества воды: Показатели качества воды

Показатели качества воды

Химически чистая вода с формулой Н₂О — это идеал, никогда не достижимый в природных условиях. Главное природное качество воды — универсальный растворитель, поэтому в ней постоянно присутствуют в растворенном виде различные соединения, элементы, ионы и газы. Количественный и качественный состав природной воды зависит от географических условий местности и строения водоносных горизонтов. Некоторое количество растворенной углекислоты из почвы позволяет воде воздействовать на минеральные соли, активно растворяя их по пути своего следования.

Когда вода просачивается через минеральные породы, она обогащается элементами, из которых они состоят. Если на пути воды есть известковые породы, вода обогащается известью, если доломитовые — магнием. Залежи каменной соли или гипса придают воде повышенные концентрации сульфатов и хлоридов, и такая вода считается минеральной.

Любой источник питьевого водоснабжения, в том числе частный колодец, должен быть исследован на показатели качества воды и ее пригодность для использования и питья. По закону «О санитарно-эпидемическом благополучии населения» от 19.04.91 года, санитарным правилам СанПиН 4630-88 и требованию ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» — вода хозяйственно-питьевого назначения относится к пищевым продуктам и должна соответствовать многочисленным санитарно-гигиеническим требованиям.

Показатели качества воды можно разделить на физические, химические и бактериологические.

Химические свойства воды

К ним относят следующие показатели:

• жесткость,
• активная реакция (pH),
• окисляемость (БПК и ХПК),
• минерализация (содержание растворенных солей).

Показатель pH показывает активность ионов водорода (или гидроксид-ионов). При pH=7 вода нейтральная, при pH меньше 7 — кислая, при pH больше 7 —щелочная.

Жесткость — комплексный показатель, в большей степени зависящий от концентрации в воде ионов кальция и магния. Количественно измеряется в мг-экв/л (миллиграмм-эквивалент на литр). Вода глубоких подземных источников имеет более высокую жесткость (8-10 мг-экв/л), а поверхностных источников — относительно небольшую (3-6 мг-экв/л).

Жесткая вода содержит много растворенных минеральных солей, что при нагревании приводит к образованию накипи. Накипь— твердый нерастворимый осадок на внутренних стенках водопроводных труб, котлов, бытовых нагревательных приборов.

Жесткость воды доставляет много проблем в быту: при стирке и умывании моющие средства хуже пенятся, при готовке еды плохо развариваются овощи, ухудшается вкус напитков.

Вода считается пригодной для питья, если ее жесткость не превышает 7-10 мг-экв/л.

Излишне мягкая вода (менее 1,5 мг-экв/л), также неполезна для здоровья. Такая вода при регулярном употреблении способна вымывать из организма жизненно необходимые ионы кальция, что может привести к остеопорозу, кариесу, сердечно-сосудистым заболеваниям. Это относится и к дождевой воде, которая идеальна для стирки и мытья, но не рекомендуется для регулярных пищевых целей.

Окисляемость характеризует содержание в воде растворенных органических соединений. Высокие показатели окисляемости означают, что вода сильно загрязнена бытовыми стоками. Недопустимо, чтобы в колодец попадали сточные воды с содержанием белков, жиров и углеводов, эфиров, органических кислот, фенолов, нефти, спиртов и т.п.

Минерализация воды показывает содержание в питьевой воде растворенных солей и измеряется в мг/л. Минерализация питьевой воды измеряется по сухому остатку. Поверхностные источники водоснабжения характеризуются невысокой минерализацией, а подземные воды имеют более высокое солесодержание. Рекомендуемый предел минерализации питьевой воды — 1000 мг/л.

Повышение солесодержания ухудшает вкусовые качества воды — она становится горькой или излишне соленой.

Органолептический порог ощущений для хлоридов 350 мг/л, для сульфатов 500 мг/л. Нижний предел солесодержания для питьевой воды, при котором не оказывается негативного воздействия на физиологические процессы в организме —100 мг/л.

Оптимальный диапазон солесодержания в питьевой воде 200-400 мг/л. Содержание ионов кальция должно быть не меньше 25 мг/л, ионов магния — не меньше 10 мг/л.

Физические свойства воды

К ним относят следующие показатели:

Температура колодезной воды должны находится в диапазоне 7-12°С. Если вода теплее, она перестает быть освежающей. Вода холоднее 5°С становится опасной для здоровья из-за риска получить простудное заболевание.

Цветность — это посторонняя окраска воды. Цветность является нежелательным органолептическим показателем. Количественно цветность оценивают в градусах платиново-кобальтовой шкалы.

Мутность — видимое содержание в воде взвешенных веществ. Мутность измеряют в мг/л. Как правило, чистая артезианская и колодезная вода имеет малую мутность.

Присутствие в воде растворенной органики отрицательно влияет на органолептические показатели качества воды. Вода может приобретать посторонний неприятный запах — гнили, земли, рыбы, запах нефтепродуктов, хлорфенола и т.п. Одновременно наблюдается увеличение цветности и повышенная вспениваемость, что в итоге оказывает неблагоприятное воздействие на человека и живые организмы.

Исследованиями установлено, что изменения физических свойств питьевой воды оказывают заметное физиологическое воздействие на организмы: изменяется секреция желудочного сока, повышается или понижается острота зрения, изменяется частота сердечных сокращений.

Бактериологические показатели воды

Бактериологические показатели нормируют содержание в воде бактерий и патогенных микроорганизмов. Микробное число — это число бактерий, содержащееся в 1 мл воды. Для водопроводной воды этот показатель не должен превышать 100.

В поверхностные источники водоснабжения бактерии и микроорганизмы попадают вместе со сточными водами и дождевыми стоками, с животными. Вода из артезианских источников отличается низкими показателями бактериального загрязнения (микробное число не более 30).

Бактерии разделяют на патогенные (болезнетворные), и сапрофитные (осуществляющие переработку отмерших растительных или животных организмов).

Косвенный показатель бактериологического загрязнения воды определяется по содержанию в ней бактерии кишечной палочки. Единица измерения — коли-титр или коли-индекс. Коли-титр — это объем воды (в мл) в котором содержится одна единица кишечной палочки. Для питьевой воды коли-титр должен быть равен 300 или более. Коли-индекс — показатель, обратный коли-титру, или число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды. Коли-индекс для питьевой воды — не более 3.

Оценка экологического состояния поверхностных водоемов угледобывающего региона по комплексу гидрохимических показателей

Оценка экологического состояния поверхностных водоемов угледобывающего региона по комплексу гидрохимических показателей

Authors:

Д.В.Куликова, канд. техн. наук, Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет», г. Днепропетровск, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А.В.Павличенко, канд. биол. наук, доц. Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет», г. Днепропетровск, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Abstract:

Цель. Изучение последствий сброса шахтных вод в поверхностные водоемы и определение соответствия фактических значений гидрохимических и гидрофизических показателей качества воды нормативам экологической безопасности.

Методика. Оценка состояния поверхностных водных объектов, находящихся под влиянием сброса шахтных вод, выполнена по среднегодовым значениям гидрофизических и гидрохимических показателей качества воды в соответствии с требованиями „Методики экологической оценки качества поверхностных вод по соответствующим категориям‟. Для каждого участка наблюдения за качественным состоянием поверхностных вод определялись средние значения для трех блоковых индексов качества воды: загрязнения компонентами солевого состава, эколого-санитарных показателей и специфических показателей токсического действия.

Результаты. Исследовано экологическое состояние водных объектов, подвергающихся воздействию шахтных вод угледобывающих предприятий, по совокупности показателей экологических индексов. Установлено, что из трех блоковых индексов, характеризующих качественное состояние поверхностных вод на исследуемых участках наблюдения, наибольший вклад в суммарное загрязнение вносят компоненты солевого состава, а наименьший – показатели специфических веществ токсического действия. Выявлено, что качество поверхностных вод, в результате сброса угледобывающими предприятиями недостаточно очищенных шахтных вод, ни на одном участке наблюдения не соответствует нормативам экологической безопасности.

Научная новизна. Впервые на основе аналитических исследований проведена оценка качественного состояния водных объектов, находящихся под влиянием сброса шахтных вод на примере угольной промышленности Западного Донбасса, по трем блокам показателей: солевому составу воды, эколого-санитарным критериям и специфическим веществам токсического действия.

Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для определения основных направлений водоохраной деятельности по улучшению экологического состояния каждого водного объекта или его отдельного участка, а также оценки эффективности проведенных природоохранных мероприятий.

References/Список літератури

1. Popovich, I., 2014. Sustainable development of coal industry as a priority of the state, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, Dnipropetrovsk, No. 2, pp. 30–35.

Попович И.Н. Устойчивость развития угольной отрасли – приоритет государства / И.Н.Попович // Науковий вісник НГУ. – 2014. – № 2. – С. 30–35.

2. Pivniak, H.H., Pilov, P.I., Pashkevych, M.S. and Shashenko, D.O., 2012. Synchro-mining: civilized solution of problems of mining region’s sustainable operation, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, No. 3, pp. 131–138.

Synchro-mining: цивілізоване вирішення проблеми сталого функціонування гірничодобувних регіонів / Г.Г.Півняк, П.І.Пілов, М.С.Пашкевич, Д.О.Шашенко // Науковий вісник НГУ. – 2012. – №3. – С. 131–138.

3. Guo, J., 2014. Research on Dynamic Mechanism of Green Coal Mine Construction, Applied Mechanics and Materials, No. 535, pp. 610–613.

4. Wei, X., Wolfe, F.A., Han, Y., 2014. Mine Drainage: Characterization, Treatment, Modeling, and Environmental Aspect, Water Environment Research, No. 86(10), pp. 1515–1534.

5. Biliaiev, M.M., Kirichenko, P.S. and Kharytonov, M.M., 2013. Numerical Simulation of the Sea Pollution for the Case of Mine Waters Discharge, Black Sea Energy Resource Development and Hydrogen Energy Problems Part of the series NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security, pp. 315–324.

6. Gorova, A., Pavlychenko, A., Kulyna S. and Shkremetko O., 2013. The investigation of coal mines influence on ecological state of surface water bodies, Annual Scientific-Technical Colletion Mining of Mineral Deposits. Leiden, The Netherlands : CRC Press / Balkema, pp. 303–305.

7. Alam, M., & Pathak, J.K., 2010. Rapid assessment of water quality index of Ramganga river, Western Uttar Pradesh (India) using a computer programme, Nature and Science, No. 8(11), pp. 1–8.

8. Gu, Q., Deng, J., Wang, K., Lin, Y., Li, J., Gan, M., & Hong, Y., 2014. Identification and assessment of potential water quality impact factors for drinking-water reservoirs. International journal of environmental research and public health, No. 11(6), pp. 6069–6084.

9. Hrytsenko, A.V., Vasenko, O.H., Vernichenko, G.A., 2012. Methodology of Ecological Estimation of Surface Water in Accordance with the Categories, UkrNDIEP.

Методика екологічної оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями / [Гриценко А.В., Васенко О.Г., Верніченко Г.А. та ін.] – Харків: УкрНДІЕП, 2012. – 37 с.

10. Strіletz, R.O., 2015. Ekologіchnij pasport Dnіpropetrovs’koi oblastі [Ecological passport of Dnipropetrovsk region] (in Ukrainian).

Екологічний паспорт Дніпропетровської області / під ред. Р.О.Стрільця. – Дніпропетровськ: Департамент екології та природних ресурсів облдержадміністрації, 2015. – 229 с.

Files:

Вода Magazine — Современная методика расчета формирования качества воды в водохранилищах

Из-за свойственной водохранилищам изменчивости уровня и проточности для оценки интенсивности и направленности трансформации качества воды требуется методика расчета пространственно-временных колебаний ее состава в годы различной водности. Для автоматизации таких расчетов в МГУ разработана гидрологическая модель водохранилища с уникальным сеточно-боксовым вычислительным алгоритмом. Универсальность алгоритма позволяет выполнять автоматизированные водохозяйственные расчеты для водохранилищ различного морфогенетического типа и вида регулирования речного стока по общепринятым традиционным методикам.

Активное совершенствование технологий очистки природных вод на водопроводных станциях не приводит к изменению существующего положения, при котором качество питьевой воды находится в прямой зависимости от качества воды, формирующегося в бассейнах рек и водоемов. Качество исходной для водопроводной станции воды определяет также стоимость водоподготовки. Поэтому во всех схемах регулирования стока с целью обеспечения водоснабжения прогнозу качеству воды придается важное значение, во многих случаях определяющее вариант схемы.

Под «качеством воды» понимается совокупность характеристик ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01- 77). Качество воды в водоемах — понятие многогранное, зависящее от большого комплекса природных процессов в их сложной взаимосвязи. Качество воды оценивается по комплексу показателей физических, органолептических, химических и биологических характеристик воды. При этом существуют различные подходы к набору этих показателей. Имеются следующие подходы: геохимический, биологический, санитарно- гигиенический, водохозяйственный и гидрологический, последний считаем объединяющим подходом, поскольку роль речного стока и гидрологического режима водных объектов не может не учитываться в любом из других подходов. Каждый из них характеризуется определенной спецификой проблем и различными методологическими принципами их решения.

В практике водоснабжения доминирует санитарно-гигиенический подход к оценке качества воды, базирующийся на строгом выполнении государственных стандартов, обеспечивающих гигиеническую безопасность питьевой воды для населения. В Российской Федерации эти стандарты регламентируются СанПином, включающим перечень ПДК химических веществ и соединений, превышение которых в сети питьевой воды недопустимо. В исходной воде поверхностных водных объектов эти ПДК служат ориентиром для общей оценки состояния водоисточника и реализации водоохранных мероприятий, направленных на сохранение и улучшение качества воды. Однако недостаток системы ПДК состоит в том, что эти нормативы представляются едиными для всех водных объектов без учета ландшафтно-географических и гидрометеорологических особенностей водных экосистем.

Необходимость оценки экологического состояния водохранилища обусловлена тем, что все процессы, протекающие под воздействием водных организмов в экосистеме, формируют в ней поток энергии и веществ, а также качество воды, необходимое для существования экосистемы. В соответствии с этим качество воды — производное, прежде всего, биологических процессов — продукции и деструкции органического вещества, и зависит от направленности и соотношения этих процессов. Поэтому необходимо учитывать содержание в водоеме биогенных веществ, определяющих интенсивность биологических процессов, хотя некоторые из них до недавнего времени даже не нормировались в природных водах. Перечисленные в нормах качества воды и обнаруживаемые в воде химические вещества имеют либо природное (выщелачивание из почв и пород) либо антропогенное (сброс сточных вод и смыв загрязняющих веществ с территории водосбора) происхождение. Соотношение этих составляющих формирования концентрации вещества в водном объекте определяется вкладом участвующих факторов в конкретном водном объекте, в конкретное время. К факторам, постоянно влияющим на внутриводоемные процессы формирования качества воды в водохранилище, относятся его морфометрические характеристики и режим регулирования стока гидроузлом.

Форма ложа водохранилища зависит от строения речной долины, места створа и высоты плотины гидроузла. Для всех долинных водохранилищ характерно увеличение глубины и, как правило, ширины акватории от верховьев к гидроузлу, что обусловливает пространственную неоднородность динамических процессов, процессов водо-, тепло- и массообмена, определяющих неоднородность гидрологических условий формирования качества воды в верхнем, центральном и приплотинном районах даже морфологически простых водохранилищ. Если водохранилище создано в участке долины с крупными притоками, оно морфологически сложное, имеет многолопастную структуру. Соответственно, объем воды в нем состоит из нескольких разнокачественных водных масс, что еще больше увеличивает пространственную неоднородность состава и свойств воды. Влияние морфометрических особенностей на внутриводоемные процессы проявляется и через соотношение площадей мелководной и глубоководной зон, зависит от величины уклонов затопленных русел и поймы, наличия озеровидных расширений.

Режим регулирования водного стока гидроузлом влияет на формирование химического состава водных масс через плотностную структуру водной толщи водохранилища и динамику вод в приплотинном участке при разноуровенных сбросных отверстиях плотины.

Наиболее существенное влияние на внутриводоемные процессы оказывает интенсивность водообмена водохранилища, зависящая от запроектированной степени регулирования речного стока. Роль этого фактора возрастает с уменьшением величины водообмена и проявляется не только в продолжительности пребывания веществ в водохранилище и воздействия процессов их превращений. При этом усиливается вертикальная составляющая процессов внешнего водообмена (с атмосферой и донными отложениями) по сравнению с горизонтальной, характеризующей транзит веществ от верховьев к гидроузлу и в его нижний бьеф.

На фоне глубоких сезонных изменений водообмена синоптические условия смены погоды в безледный период года определяют кратковременные изменения состояния водных масс. В глубоких водохранилищах наибольшее значение имеют процессы вертикального перемешивания, формирование и трансформация вертикального плотностного расслоения водной толщи. Важнейшее влияние этот фактор оказывает на термический режим водохранилищной водной массы, который, в свою очередь, тесно связан с динамическими процессами и определяет интенсивность биологических процессов, в частности, развитие различных групп фитопланктона. Роль светового фактора ограничивается его влиянием на продукционные процессы, значимость которых для оценки экологического состояния водоема являются определяющей. Из динамических процессов, помимо вертикального перемешивания, особого внимания заслуживают плотностные потоки, роль которых в формировании пространственных неоднородностей качества вод в водоемах с замедленным водообменом чрезвычайно велика и, на наш взгляд, в исследованиях внутриводоемных процессов недооценена, как и внутренняя нагрузка биогенными веществами при вертикальном водообмене в водоеме.

Внутриводоемные процессы в значительной степени определяют не только формирование концентрации нормируемых показателей качества воды водоисточника, но и величину, и характер изменчивости этих концентраций, т.е. режим качества воды. Результаты изучения этих процессов опубликованы в шести выпусках сборника научных работ «Комплексные исследования водохранилищ», изданных МГУ в 1971-1985 гг., обобщены в монографиях [1, 18].

В рассмотренном комплексе факторов (рис. 1), количественная оценка которых необходима для решения практических задач регулирования и прогнозирования качества воды в водохранилищах-источниках централизованного водоснабжения, ведущую роль играют факторы гидрологического режима.

Поэтому представляется актуальной разработанная на кафедре гидрологии суши МГУ автоматизированная система расчета синоптической изменчивости важнейших гидрологических, гидрохимических и гидробиологических характеристик качества воды в водохранилищах любого морфологического облика и любой глубины регулирования речного стока в течение водохозяйственного года. Компьютерная программа такого расчета названа гидрологической моделью водохранилища ГМВ-МГУ [10].

Алгоритм расчета создавался с учетом следующих требований:
1. Схематизация водохранилища должна учитывать его морфологическое строение и гидротехнические особенности забора воды из водоема и ее сброса в нижний бьеф гидроузла.
2. Простота математической формулировки алгоритма для многочисленного решения взаимосвязанного множества уравнений.
3. Возможно большая адекватность воспроизведения основных процессов, определяющих гидрологический режим водохранилища: воднобалансовые колебания уровня воды, динамические особенности внутреннего водообмена, режим температуры воды, ее минерализации и плотности, приходные и расходные составляющие теплообмена водоема с внешней средой и ледовые явления.
4. Расчеты должны воспроизводить вертикальную структуру водной массы водохранилища с шагом по глубине 1 метр и ее изменение во времени с шагом 1 сутки с начала водохозяйственного или календарного года и до его конца.
5. Описание гидрометеорологических процессов должно использовать методики, рекомендованные для гидрологических и водохозяйственных расчетов при проектировании водохранилищ и гидроузлов [14].
6. Модельные расчеты должны базироваться на стандартной гидрометеорологической информации Росгидромета.

Исходя из этих требований, водохранилище схематизируется либо в виде одиночной лопасти — морфологически простой водоем в практически бесприточном участке речной долины, либо в виде совокупности состыкованных между собой лопастей, представляющих затопленные долины основных речных притоков морфологически сложного водохранилища (рис. 2).

Каждая лопасть делится в продольном направлении на расчетные отсеки с учетом ее морфометрических и гидродинамических особенностей. Все отсеки разбиваются на горизонтальные боксы (рис. 3), в пределах которых водная масса предполагается однородной.

Модель основана на одномерном алгоритме расчета вертикальной структуры водоема [20], последовательно примененном к расчетным отсекам водохранилища. Уровень водной поверхности предполагается горизонтальным и рассчитывается как функция первоначального уровня и ежесуточного изменения объема воды в водохранилище. Условия втекания потоков воды в расчетный отсек определяются соотношением их плотности с вертикальной плотностной стратификацией отсека, толщина горизонтальной зоны втекания в один или несколько боксов — критическим числом Ричардсона, позволяющим оценить предел гидродинамической устойчивости на границах такой зоны. Сброс воды в нижний бьеф замыкающего гидроузла выполняется через разноуровенные водозаборные отверстия. Толщина зоны водозабора и поле скоростей оттока определяется величиной расхода и устойчивостью плотностной стратификации в водозаборном расчетном отсеке [16]. Предусмотрена возможность забора воды на хозяйственные нужды из любого расчетного отсека (одного или нескольких).

Математическая структура модели базируется на балансовых уравнениях, отражающих неразрывность водной среды и закон сохранения вещества и энергии в каждом боксе отсека при условии мгновенного смешения притока с содержимым расчетного бокса. Водный и тепловой баланс водохранилища рассчитывается согласно рекомендациям [14]. Внутриводоемная гидродинамика определяется внешним тепло- и водообменом (приток воды с водосбора, обмен с атмосферой и ложем дна, техногенный водозабор), воздействием ветра на водную поверхность и пространственной плотностной неоднородностью водных масс водохранилища.

Горизонтальный водообмен между отсеками происходит в результате стоковых, дрейфовых, плотностных и компенсационных течений. Вертикальный водообмен между боксами отсека определяется нестационарностью процессов горизонтального притока и стока воды, динамическим перемешиванием в стоковом течении, эффективным турбулентным перемешиванием, свободной конвекцией и вынужденной конвекцией в виде циркуляции Ленгмюра [11]. Расход стокового течения определяется из водного баланса отсека.

Ветровая циркуляция воды в водохранилище рассчитывается по включенному в модель алгоритму гидродинамического блока программного комплекса Института биологии внутренних вод РАН (ИБВВ) [9]. В его основу положена стационарная модель ветровых течений (полных потоков), адаптированная для Рыбинского водохранилища. Для численного решения задачи водоем покрывается квадратной сеткой (рис. 4).

Расчет выполняется для каждого временного шага, т.е. для каждых суток. В каждой внутренней точке сетки определяется модуль вектора скорости течения и его угол относительно оси X. После этого рассчитываются расходы ветрового переноса воды для каждого бокса отсека на его границе со смежным отсеком водоема.

Условия для возникновения плотностных течений в долинном водохранилище имеют место практически в течение всего года. Скорость их распространения рассчитывается по формуле неравномерного установившегося плотностного потока. Компенсационное противотечение рассчитывается как сумма ветровой и гравитационной воднобалансовой компенсации суточного объема каждого расчетного отсека.

Динамическое перемешивание в стоковом течении и эффективное турбулентное перемешивание, возбуждаемое воздействием на водную среду различными факторами, преимущественно ветром, оцениваются путем решения в конечных разностях уравнения переноса. Скорости вертикального переноса воды задаются по эмпирическим зависимостям [11]. Свободное конвективное перемешивание при возникновении плотностной неустойчивости рассчитывается по балансовой схеме полного смешения охваченных конвекцией слоев. Глубина проникновения циркуляции Ленгмюра — одного из важнейших механизмов гидродинамики водохранилищ в ветреную погоду при похолоданиях — определяется по методике, изложенной в [15].

Получаемая в результате расчета гидрологическая информация используется во втором блоке алгоритма, разработанном для расчета характеристик качества воды [5]. В расчетах к экологически значимым веществам, растворенным и взвешенным в воде водохранилищ, отнесены 25 моделируемых переменных: биомасса трех групп фитопланктона (диатомовые, зеленые и сине-зеленые водоросли), концентрации стойкого и лабильного органического вещества, цветность воды, детрит, соединения железа и марганца, концентрация взвеси и биогенных элементов (минеральные формы азота и фосфора, кремний), растворенный кислород, щелочность, жесткость, рН воды.

Динамическое перемешивание в стоковом течении и эффективное турбулентное перемешивание, возбуждаемое воздействием на водную среду различными факторами, преимущественно ветром, оцениваются путем решения в конечных разностях уравнения переноса. Скорости вертикального переноса воды задаются по эмпирическим зависимостям [11]. Свободное конвективное перемешивание при возникновении плотностной неустойчивости рассчитывается по балансовой схеме полного смешения охваченных конвекцией слоев. Глубина проникновения циркуляции Ленгмюра — одного из важнейших механизмов гидродинамики водохранилищ в ветреную погоду при похолоданиях — определяется по методике, изложенной в [15].

Получаемая в результате расчета гидрологическая информация используется во втором блоке алгоритма, разработанном для расчета характеристик качества воды [5]. В расчетах к экологически значимым веществам, растворенным и взвешенным в воде водохранилищ, отнесены 25 моделируемых переменных: биомасса трех групп фитопланктона (диатомовые, зеленые и сине-зеленые водоросли), концентрации стойкого и лабильного органического вещества, цветность воды, детрит, соединения железа и марганца, концентрация взвеси и биогенных элементов (минеральные формы азота и фосфора, кремний), растворенный кислород, щелочность, жесткость, рН воды.

Расчет этих химических и биологических характеристик производится по уравнениям баланса массы в соответствии с концептуальными схемами взаимосвязей этих переменных в водной экосистеме. Изменения переменных в каждом боксе отсека воспроизводятся в модели (после просчета их потоков в первом блоке) по специальным подпрограммам, содержащим принятую в лимнологии параметризацию процессов, трансформирующих неконсервативные вещества.

Модель (без блока ветровых циркуляций) тщательно проверена по данным специальных учащенных балансовых наблюдений и десятков гидролого-гидрохимических экспресс-съемок Можайского водохранилища в 1984, 2002 и 2011-2012 гг.

Статистическая оценка погрешности модельных расчетов (одна из подпрограмм алгоритма модели) показала, что применяемый в гидрологических прогнозах критерий (отношение среднеквадратического отклонения рассчитанных значений от измеренных к среднеквадратическому отклонению наблюдаемых величин) для температуры воды составляет 0,15, а для минерализации воды — 0,34 при длине сравниваемых рядов с n >2000, что свидетельствует о хорошем воспроизведении режима. Максимальные погрешности расчетов отмечены в дни со штормовыми ветрами вдоль продольной оси водохранилища.

Статистические расчеты для оценки моделирования режима Рыбинского водохранилища показали, что в 72% случаев невязка суточного водного баланса водохранилища меньше погрешности оценки аккумуляции воды в нем по изменению среднего уровня. Погрешность определения аккумуляции, соответствующая ошибке в определении среднего уровня водохранилища более ±2 см, превышена для 8% случаев. Большинство из них приходится на периоды весеннего половодья и осенних паводков, когда точность оценки притока и среднего уровня воды в водохранилище минимальна.

В Рыбинском водохранилище диапазон различий в данных измерений толщины снега в разных плесах водохранилища достигает 30-40 см, а толщины льда — 55-65 см. Сравнение результатов расчета толщины снега и льда с данными гидрологических постов показало, что в Главном плесе они вполне удовлетворительны, а в верховьях лопастей они заметно хуже. Связано это с их удаленностью от метеостанции Рожновский мыс (на рис. 4 а — в узле границ трех лопастей), данные которой использованы в расчетах, и с тем, что расчет не учитывает влияние на толщину льда повышенных скоростей течения в нижних бьефах Угличского и Шекснинского гидроузлов, а также в отсеках у устья Мологи и Согожи с Ухрой. Отличия дат появления и схода льда по расчету от данных водомерных постов не превышают трех суток.

Сходство результатов расчета температуры и минерализации воды с данными наблюдений оценивалось по результатам гидрологических съемок водохранилища, выполненных сотрудниками ИБВВ в 1964 году, и наблюдениям на водомерных постах. Максимальные отклонения (до 2,9°С) температуры воды имели место весной в Главном плесе. Предположительно, это вызвано последствием дрейфа льда из наполнявшейся половодьем Моложской лопасти. Оценка расчета режима минерализации воды в разных частях водоема показала, что в 30% случаев погрешность не превышала 10 мг/л, в 50% — 30 мг/л, в 92% — 50 мг/л. Наибольшие ошибки возникли из-за малой надежности принятых значений минерализации, сбрасывавшейся воды из Угличского и заполнявшегося в тот год Шекснинского водохранилища.

При проверке степени надежности результатов, получаемых автоматизированным расчетом качества воды по модели ГМВ-МГУ, сопоставление вычисленного режима биомассы фитопланктона в водохранилище с данными гидробиологических съемок его акватории считаем наиболее репрезентативным:
— во-первых, это — показатель интенсивности первичной продуктивности водной экосистемы и превращения всех неконсервативных составляющих баланса химических характеристик состава и качества воды;
— во-вторых, биомасса — количественный показатель «цветения» водохранилища, наиболее неблагоприятного состояния источника водоснабжения, затрудняющего водоподготовку на водопроводных станциях, приводящего к аноксии в глубинных слоях воды и обогащению ее марганцем, аммонийными ионами и другими продуктами вторичного загрязнения воды;
— в-третьих, развитие фитопланктона — комплексный индикатор качества воды, особенно чувствительный к межгодовым и внутригодовым синоптическим колебаниями гидрологического, метеорологического и гидрохимического режима водохранилища. Поэтому удовлетворительное воспроизведение модельным расчетом изменчивости биомассы планктонных водорослей в безледный период года указывает на то, что используемый расчетный алгоритм достаточно адекватен всему ансамблю внутриводоемных процессов формирования качества воды.

Результаты последней проверки эффективности автоматизации расчетов гидроэкологического режима по модели ГМВ-МГУ, адаптированной к условиям Рыбинского водохранилища, частично опубликованы [8, 12]. В них представлены результаты сопоставления гидрологических характеристик (уровень, температура воды, ее электропроводность, характеризующая минерализацию воды). Результаты такого сопоставления расчетов развития фитопланктона представлены на рис. 5.

Он показывает достаточно хорошее воспроизведение времени наступления весеннего и летнего «цветения», его продолжительность и максимальную биомассу диатомовых водорослей и сине-зеленых водорослей в годы экстремальной водности, существенно различной высоты уровня воды и проточности. Выбранные года были особенно многоводным (1962) и маловодным (1964) с наиболее комплексными и многочисленными съемками водоема, в которых наблюдения производились на 60-65 станциях с четырех судов в течение 10-14 час.

Аналогичные диагностические расчеты «цветения» выполнены и для более эвтрофного Можайского водохранилища (рис. 6).

Сопоставление расчетов показывает общую черту режима — в многоводные годы цветение существенно слабее в этих разнотипных водохранилищах, несмотря на то, что и в головном водохранилище Москворецкой системы Можайском и во внутрикаскадном — Рыбинском, масса биогенных веществ в притоке (их внешняя нагрузка) значительнее, чем в маловодные годы.

Различие режима «цветения» этих водоемов с одинаковый проточностью и сходной глубиной выражены сильнее:
— в слабоэвтрофном водохранилище межгодовые изменения продуктивности фитопланктона заметно больше, чем в мезотрофном Рыбинском водохранилище;
— в Можайском сильнее синоптическая изменчивость, особенно в маловодный год в приплотинном районе в весеннее «цветение» диатомовыми и в летнее — сине-зелеными (пилообразность изменчивости биомассы). В обширном Главном плесе Рыбинского водохранилища она, по-видимому, сглаживается ветровыми циркуляционными течениями;
— в маловодный год цветение диатомовых у плотины Можайского гидроузла началось на полмесяца раньше, чем в верховьях. Это может указывать на больший вклад внутренней биогенной нагрузки в глубоководном районе в период весеннего конвективно-ветрового перемешивания от поверхности воды до дна. В многоводный год оно началось раньше в верховьях, как и летнее цветение сине-зелеными в оба экстремально водных года в стратифицированном водохранилище.

Однако концентрация этих водорослей у плотины Можайского гидроузла (рис. 6г) была втрое меньше, чем она бывает в Рыбинском водохранилище (рис. 5б и 5г).

Приведенные примеры результатов модельных расчетов убедительно показывают сильное влияние гидрометеорологических условий на пространственно-временную изменчивость интенсивности фотосинтеза, с которым тесно связана изменчивость пересыщения воды кислородом верхнего слоя водохранилищ и дефицит О2 в их придонных слоях. Статистическая оценка вероятной погрешности модельного расчета его содержания составляет в среднем 0,6 мг/л при числе сравниваемых значений в расчетных боксах n>600 с измеренными концентрациями О2 [7]. Это позволяет сопоставить время наступления аноксии в четырех сходных по размеру и регулированию стока водохранилищах Москворецкого источника водоснабжения и долю объема воды, охваченной ею, от объема каждого из них в период летней стратификации в годы малой водности (1975), средней (2000) и большой водности (2006). В Можайском максимальный объем аноксии составил 27% 20.07.2006, в Истринском и Рузском — 47% 30.07.1975, а в Озернинском — 31% 10.08.1975.

Из этого примера видно, что метод аналогии непригоден для оценки состояния качества воды даже в близлежащих водоисточниках в оперативной работе, если стремиться к оптимизации управления качеством воды, поступающей в Рублевское водохранилище и расположенные на нем водоочистные станции Мосводоканала. В то же время, используя модельные расчеты по адаптированной ГМВ-МГУ к таким водоемам и краткосрочные гидрометеорологические прогнозы Росгидромета, можно сразу оценить ситуацию и найти наилучшее соотношение сбросов воды из водохранилищ водохозяйственной системы для наиболее экономного варианта водоочистки от взвесей и неблагоприятных концентраций растворенных веществ.

Для пользователей моделью ГМВ-МГУ имеется программный комплекс для научно обоснованной поддержки в оперативном режиме решений по управлению водным режимом и качеством воды в водохранилищах [6]. Он адаптирован к расчетам гидрологического режима водохранилищ Волжско-Камского каскада (пока за исключением Рыбинского водохранилища) и Москворецкой водохозяйственной системы. Расчеты в комплексе могут быть выполнены в двух режимах — диагностическом и оперативном.

В диагностическом режиме используется информация для сценарных расчетов, результаты которых представляются в графическом виде для любой выбираемой пользователем даты. В оперативном режиме текущая информация наблюдений на гидрометрических постах и метеостанциях вводится в программный комплекс по суткам из специального каталога, куда она поступает в стандартном формате Росгидромета. Эта информация может быть дополнена прогнозными величинами исходных данных. Тогда расчетом будет получен прогноз режима гидрологических характеристик с заданной заблаговременностью.

В алгоритме комплекса предусмотрено изменение сбросов воды в нижний бьеф и пересчет характеристик гидрологического состояния водохранилища на принятое решение.

Разработанная расчетная методика успешно применялась:
— для решения научно-исследовательских, диагностических и прогностических задач [19] на водохранилищах различного типа, от небольших слабопроточных (водоем-охладитель Рязанской ГРЭС и водоемы Вазузско-Москворецкой водохозяйственной системы) до водохранилищ Волжско-Камского каскада;
— при разработке НДВ на водосборы 11 водохранилищ Москворецкой и Волжской систем водоснабжения г. Москвы;
— для оценки эффективности реконструкции водохранилища в полисекционный водоем [17] и моделирования режима фосфора и растворенного кислорода в Можайском водохранилище [4], диагностики плотностных циркуляций в слабопроточном водохранилище [18], для прогноза возможных изменений гидрологического режима водохранилищ при потеплении климата [2, 3].

Заключение

Разработанный пакет программ ГМВ-МГУ — эффективный инструмент для решения практических и исследовательских задач. Универсальность его алгоритма позволяет выполнять автоматизированные водохозяйственные расчеты для водохранилищ различного морфогенетического типа и вида регулирования речного стока по общепринятым традиционным методикам. Это существенно облегчает подготовку проектной документации, разработку Правил использования водных ресурсов водохранилищ (ПИВР), нормативов допустимого воздействия (НДВ), схем комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО) и т.п. Алгоритм модели написан на широко распространенном в инженерных расчетах языке FORTRAN-90 и доступен для модернизации. В модели используется ансамбль основных гидрофизических, гидрохимических и экологических процессов. Принятые в ней допущения соответствуют уровню современных лимнологических знаний. Это дает возможность проводить исследовательские и прогностические расчеты гидрологического режима водохранилищ, пространственного распре- деления в них характеристик качества воды и его изменения вследствие смены в течение года гидрометеорологических условий, антропогенного воздействия на речные водные массы, питающие водохранилища, и диспетчерского регулирования стока воды в нижний бьеф гидроузла.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 09- 05-00029, 12-05-00176 и 13-05-00137).

Литература:
1. Вода России: Водохранилища. Екатеринбург: Аква-Пресс, 2001. 700 с.
2. Гречушникова М.Г. Возможные климатические изменения гидрологического режима в долинных водохранилищах // Метеорология и гидрология, 2012, № 10. С. 71-80.
3. Гречушникова М.Г., Эдельштейн К.К. Возможные изменения гидрологического режим Рыбинского водохранилища при потеплении климата // Вестн. Моск. ун-та, сер. 5. География. 2012. № 6. С. 61-67.
4. Даценко Ю.С. Моделирование пространственно-временных изменений содержания фосфора в стратифицированных водохранилищах // Метеорология и гидрология, 2004, № 2. С. 88-95
5. Даценко Ю.С., Пуклаков В.В., Ершова М.Г., Эдельштейн К.К. Использование гидрологической модели для воспроизведения экологического состояния водохранилищ // Ресурсы и качество вод суши: оценка, прогноз и управление. М.: ИВП РАН, 2011. С. 82-97.
6. Даценко Ю.С., Пуклаков В.В., Черкасов А.А., Эдельштейн К.К. Программный комплекс для расчета гидрологического режима и качества воды в водохранилищах // Водное хозяйство России, т. 5, № 4, 2003. С. 339-347.
7. Ерина О.Н. Моделирование кислородного режима водохранилищ Москворецкой водной системы // Бассейн Волги в XXI веке: структура и функционирование экосистем водохранилищ. Борок — Ижевск: Издатель Пермяков, 2012. С. 67-69.

8. Ершова М.Г., Пуклакова Н.Г. Синоптическая изменчивость характеристик гидрологического режима Рыбинского водохранилища в многоводный год // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов. Т. 1. Гидро- и геодинамические процессы. Пермь: Перм. гос. ун-т, 2011. С. 75-80.
9. Поддубный С.А., Сухова Э.В. Моделирование влияния гидродинамических и антропогенных факторов на распределение гидробионтов в водохранилищах. Рыбинск: Изд-во ОАО «Рыбинский Дом печати», 2002. 120 с.
10. Пуклаков В.В. Гидрологическая модель водохранилища: руководство для пользователей. М.: ГЕОС, 1999. 96 с.
11. Пуклаков В.В., Пуклакова Н.Г. Расчет вертикального перемешивания с помощью многослойной модели водохранилища // Метеорология и гидрология, 2003, № 1. С. 92-102.
12. Пуклаков В.В., Пуклакова Н.Г., Эдельштейн К.К. Моделирование гидрологического режима Рыбинского водохранилища на основе синтеза боксовой вертикальной и двухмерной горизонтальной моделей. //Бассейн Волги в XXI веке: структура и функционирование экосистем водохранилищ. Борок — Ижевск: Издатель Пермяков, 2012. С. 229-231.
13. Пуклаков В.В., Эдельштейн К.К. Расчеты плотностных течений в Можайском водохранилище // Метеорология и гидрология, 2001. № 5. С. 94-104.
14. Руководство по гидрологическим расчетам при проектировании водохранилищ. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 284 с.
15. Термодинамические процессы в глубоких озерах. Л.: Наука, 1981. 222 с.
16. Хендерсон-Селлерс Б. Инженерная лимнология. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 336 с.
17. Чернега С.С. Эффективность реконструкции водохранилищ с целью контроля их эвтрофирования // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление, 2006, № 4. С. 1-18.
18. Эдельштейн К.К. Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения. М.: ГЕОС, 1998. 277 с.
19. Эдельштейн К.К., Гречушникова М.Г., Даценко Ю.С., Пуклаков В.В. Диагностическое моделирование внутриводоемных процессов в водохранилищах // Водные ресурсы, 2012, т. 39, № 4. С. 437- 451
20. CE-QUAL-R1: A numerical one- dimensional model of reservoir water quality; User’s manual. Instruction Report E-82-1, US Army Engineer Waterways Experiment Station Environmental Laboratory, Vicksburg, Miss.,1986. 508 p.
21. Пуклаков В.В., Гречушникова М.Г., Степаненко В.М. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2011613255 «Модель тепло-массообмена водохранилища (ТМО)». — Заявка № 201613255. — Дата поступления 3 марта 2011 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 27 апреля 2011 г.

Журнал «Вода Magazine», №6 (70), 2013 г.

Качество воды в Москве-реке проверяет «Экопатруль» • ЭКСКЛЮЗИВ • Мой дом Москва

Мониторинг качества воды в акватории реки Москвы проводится специалистами аналитической лаборатории «Акватория 2М».  Ежедневное патрулирование производится на судне «Экопатруль» с аналитическим комплексом «Акватория 2М» на борту.

Маршрут следования проходит по всему течению Москвы-реки в черте города, от места вхождения реки в город – Спасского моста до выхода реки из города в районе Беседенского моста. В ходе патрулирования бортовой аналитический комплекс проводит непрерывный пробоотбор воды за бортом теплохода. Данные моментально передаются в лабораторию для экспресс-анализа. На борту судна «Экопатруль» побывал корреспондент «Мой Дом Москва», чтобы лично увидеть, как проходит забор воды и проводится ее быстрый анализ в лаборатории. Подробности в нашем репортаже.

Олег Карпов, капитан судна “Экопатруль”

Ежедневный выход судна «Экопатруль» для забора воды на анализ стартовал из Западного залива в районе Нагатинского Затона. Пока теплоход медленно отдалялся от берега, команда специалистов приступила к работе. Первым делом они проверили исправность прибора, с помощью которого выполняется сбор показаний состояния воды за бортом. Прибор этот представляет из себя насос, оборудованные всевозможными датчиками, которые считывают гидрофизические показатели воды и моментально передают данные в лабораторию.

Прежде чем погрузить прибор на глубину, Илья Бреус, заведующий аналитической лаборатории «Акватория 2М», накрыл устройство защитным экраном, который препятствует образованию повреждений.

Илья Бреус, заведующий аналитической лаборатории «Акватория 2М»

Как только датчики оказались в воде, они тут же начали записывать физические параметры воды. В это время насос собрал воду для передачи в лабораторию для проведения химического экспресс-анализа.

Судно продолжало плыть, миновало Нагатинский затон и вышло в акваторию Москвы-реки.

Илья Бреус, который наблюдал за работой устройства, немного рассказал о нем. Специалист пояснил, что исследование воды осуществляется в проточном режиме на анализаторах системы «Пиакон». Забортная вода проверяется по основным гидрофизическим параметрам: марганец, аммоний, нитриты, фосфаты, хлориды.

Кроме того, проводится ее экспресс-анализ на ряд физико-химических показателей: температура, растворённый кислород, рН, окислительно-восстановительный потенциал, удельная электропроводность.

В среднем за сутки «Экопатруль» проходит от 60 до 100 км водного пути. На этот раз не успело судно дойти до Перервинской плотины, а вода для анализа уже оказалась в лаборатории, где за нее принялись лаборанты.

Получив образец воды, Игорь Тазин, ведущий эколог лаборатории «Акватория 2М», незамедлительно приступил к ее экспресс-анализу, попутно рассказывая, как устроена работа лаборатории.

Игорь Тазин, заведующий аналитической лабораторией «Акватория 2М»

По его словам, сначала вода поступает через носовую часть судна в лабораторию. Затем она проходит через фильтры, а после распределяется по анализаторам.

«В анализаторах происходит химическая реакция, в ходе которой изменяется оптическая плотность раствора. Полученные данные выдаются на экране монитора компьютера для последующей обработки и пополнения архива. По итогам месяца составляется отчет», – рассказал Тазин.

Он добавил, что на обработку образца воды уходит в среднем от двух до четырех минут.

Сотрудники теплохода «Экопатруль» внимательно отслеживают случаями превышения показателей. При выявлении существенных отклонений, звонят на горячую линию Департамента природопользования и вызывают инспектора.

Следует отметить, что на сегодняшний день качество воды на верхнем участке Москвы-реки остается постоянным и стабильным, а на нижнем ее участке стремительно снижаются показания аммонийного азота. С 2015 года концентрация аммонийного азота на нижнем участке течения реки снизилась приблизительно на 38%.

Об этом сообщила Виктория Мазлова, начальник отдела мониторинга поверхностных водных объектов.

Виктория Мазлова, начальник отдела мониторинга поверхностных водных объектов.

 «Аммонийный азот – это одно из веществ, которое характерно для стоков коммунально-бытовой канализации. Если мы возьмем к рассмотрению последние 10 лет, то за этот долговременный период концентрация нефтепродуктов и металлов снизились практически в 2 раза», – сказала Мазлова.

По ее словам, самым напряженным участком по содержанию нефтепродуктов и металлов в воде была центральная часть города, в районе впадения реки Яузы.

Она отметила, что в течении последних несколько лет удалось снизить содержание нефтепродуктов и металлов за счет реконструкции Курьяновских очистных сооружений.

Команда теплохода «Экопатруль» помимо исследования забортной воды, регулярно делает забор речной воды, а также берет пробы донного грунта. Все эти пробы отправляются в лаборатории для анализа. В обязанности специалистов входит еще визуальный осмотр береговой линии для выявления мест несанкционированных сливов или захламлений.

Следует отметить, что судно «Экопатруль» курсирует только в период навигации. В остальное время для мониторинга водных объектов задействуют штаб пробоотборщиков, которые проводят ручной отбор проб с дальнейшей транспортировкой в аналитическую лабораторию для детального анализа. Под наблюдением пробоотборщиков находится не только Москва-река, но и все ее притоки, в том числе реки в ТиНАО.

Юлия Смагринская

Фото и видео автора.

Читайте также:

«Земля-вода-воздух» – история спасательной службы

Издания ГГИ доступные для скачивания

Издания ГГИ доступные для скачивания | «Государственный гидрологический институт»

Вы здесь

Главная » Издания ГГИ доступные для скачивания

Водные ресурсы России и их использование

Научно-прикладные справочники

Методики поверки

Методические рекомендации

Методические указания

Наставления по гидрометеорологическим станциям и постам

Руководство пользователя

Руководящие документы

Сборники работ

Справочные издания

• Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. 2019 год.
• Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. 2018 год.
• Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. 2017 год.
• Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. 2016 год.
• Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. 2015 год.
• Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. 2014 год.
• Реки и озёра Российской Федерации (ресурсы, режим и качество воды). 2019 год.
• Реки и озёра Российской Федерации (ресурсы, режим и качество воды). 2018 год.
• Обзор состояния системы гидрологических наблюдений, обработки данных и подготовки информационной продукции в 2020 году
• Обзор состояния системы гидрологических наблюдений, обработки данных и подготовки информационной продукции в 2019 году
• Обзор состояния системы гидрологических наблюдений, обработки данных и подготовки информационной продукции в 2018 году
• Обзор состояния системы гидрологических наблюдений, обработки данных и подготовки информационной продукции в 2017 году
• Обзор состояния системы гидрологических наблюдений, обработки данных и подготовки информационной продукции в 2016 году
• Обзор состояния системы гидрологических наблюдений, обработки данных и подготовки информационной продукции в 2015 году
• Обзор состояния системы гидрологических наблюдений, обработки данных и подготовки информационной продукции в 2014 году
• Каталог пунктов озёрной гидрологической сети Росгидромета в 2020 году
• Каталог пунктов озёрной гидрологической сети Росгидромета в 2019 году
• Каталог пунктов озёрной гидрологической сети Росгидромета в 2018 году
• Каталог пунктов озёрной гидрологической сети Росгидромета в 2017 году
• Каталог пунктов озёрной гидрологической сети Росгидромета в 2016 году
• Каталог пунктов озерной гидрологической сети Росгидромета в 2015 году
• Каталог пунктов озерной гидрологической сети Росгидромета в 2014 году
• Каталог пунктов озерной гидрологической сети Росгидромета в 2013 году

Стандарты организации

Морской гидрофизический институт | Новости

Если честно, в этом случае ГУП «Водоканал» даже жалко. Все мы знаем историю со строительством новых очистных. Знаем, что решение перевести деньги в банк, не заслуживавший доверия и вскоре вполне предсказуемо лопнувший, принимал не директор ГУП Николай Перегуда. И обманом подрядчиков, которым вместо качественной проектно-сметной документации подсунули брак, тоже занимался не он. По-прежнему надеемся, что настоящие виновники будут наказаны.

Но вернёмся к воде и её сегодняшнему состоянию.

Во втором ответе Росприроднадзора приведены данные о качестве воды в Артиллерийской бухте. Там выявлены превышения по содержанию АПАВ — в 4,8 раза, нитрит-иона — в два раза, фосфат-ионов — в 5,5 раза, БПК5 — в два раза, взвешенных веществ — в 1,5 раза, нефтепродуктов — в пять раз, никеля – в четыре раза, меди — в четыре раза, кобальта — в 12 раз, свинца — в пять раз.

Прокомментировать эти данные мы попросили кандидата наук, доцента кафедры географии океана Севастопольского филиала Московского государственного университета, члена общественного совета при Севприроднадзоре Виталия Лысенко.

«Если говорить о качестве воды в море, то она в каждый момент разная. И если уж говорить о Казачке, там, кроме стоков, на качество воды может влиять ещё один фактор. Многие факты говорят о том, что рядом с мысом Херсонес в своё время выбросили химическое оружие. Поэтому говорить о том, кто в чём виноват, очень тяжело. И дырка в коллекторе, которую сейчас вроде бы залатали, была в течение долгого времени. И вся эта гадость находилась рядом с этой трубой. А в море происходят вихревые потоки — это редко, но бывает. Так что кого и в чём сейчас винить, неизвестно», — считает он.

Труба коллектора, по его словам, прохудилась ещё в середине 1980-х.

«Водоканал» говорил, об этой проблеме знали. Трубу обследовали, просто никто не выделял на ремонт денег — в Казачке тогда никто не купался, люди там не жили. Так что это всё вина прошлого», — полагает Лысенко.

О том, что коллектор нужно чинить, в Севастополе действительно говорили годами. В Артбухте, подтвердил Виталий Лысенко, ситуация другая: все здания, которые были построены за последние десятилетия, врезались своей канализацией в обычную ливнёвку.

«Ливнёвка там начинается от улицы Шмидта, — рассказал учёный. — Там в своё время проложили трубу диаметром около метра. И стекать по ней должны только поверхностные стоки. А все, кто рядом с ней находятся (и жилые дома, и рестораны, и магазины), просто вломились в эту канализацию и сбрасывают всё подряд. Подойдите к тому месту, где лодки стоят, — вы запах чувствуете? Давно уже надо было проверить, почему ливневку превратили в канализацию!»

На вопрос, а можно ли при таких обстоятельствах разрешать людям купаться на пляже «Хрустальный», учёный ответил так: вдыхать воздух в центре города не менее вредно — по крайней мере, в часы интенсивного движения.

Основные гидрологические характеристики, используемые при моделировании

Существует несколько гидрологических характеристик для описания режимов водных объектов.

1. Характеристика водного режима: объем и уровень воды, скорость течения (м в секунду), Количество потраченной воды, сток воды за определенный промежуток времени (на квадратный метр), наклон поверхности дна.

2. Параметры режима теплоотдачи: температура снега, воды, а так же льда, содержание тепла или утечка тепла за определенное время.

3. Параметры ледового режима: интервал наступления определенных фаз ледового режима, измерение объема льда, соприкосновение льдов и т.д.

4. Параметры наносов: количество в воде веществ или проверка на мутность, растворение наносов, сортировка по размеру.

5. Параметры формы и объем водоема: длинна. ширина т.д.

К тому же, в числу гидрологических относят такие важные параметры, как гидрохимия — проверка воды на минералы или количество в ней соли, содержание ионов или загрязнителей; гидрофизические — так же проверяют плотность воды и др.; гидробиологические — проверяют количество и виды организмов живущих в воде.

Гидрологическое состояние водоема определяет отношение гидрологических параметров определенного водоема в определенном месте и в определенный момент времени.

Можно заметить некоторые изменения при длительном наблюдении нескольких месяцев. Например, можно увидеть совокупность в изменении гидрологических характеристик. Это и называется гидрологический режим. Гидрологический режим это аналог всем известного климата.

Гидрологические характеристики так же изменяются во времени и такие изменения могут быт различных масштабов. Например, изменения вековые, которые происходят на протяжении веков; изменчивость которая происходит на протяжении нескольких лет, изменчивость в течении года, или сезонную, а так же суточную. Основная причина изменений это-климат, смена сезонов, изменения в атмосфере, волны на поверхности водоема, вращение земного шара по оси.

Гидрологический режим водного объекта – не удивительное, но это всего лишь внешнее проявление более сильных процессов, относящихся к водному объекту, или описывающих его отношение с другими объектами, атмосферой, литосферой, гидросферой.

Показатели качества воды | Окружающая среда

Индикаторы здоровья экосистемы позволяют оценить, как функционирует экосистема.

Экологические индикаторы определяются как физические, химические, биологические или социально-экономические показатели, которые наилучшим образом представляют ключевые элементы сложной экосистемы или экологической проблемы. Индикатор встроен в хорошо разработанную интерпретационную структуру и имеет значение, выходящее за рамки той меры, которую он представляет.

Чтобы индикатор был эффективным, он должен обеспечивать истинное измерение компонента экосистемы. Выбор эффективных индикаторов лучше всего достигается путем разработки концептуальных моделей экосистемы и их использования для определения индикаторов, которые предоставляют необходимую информацию. С примерами концептуальных моделей можно ознакомиться по адресу:

Показатели не только эффективны, но и эффективны. Стоимость и усилия по их измерению должны быть разумными и желательно не требовать узкоспециализированных навыков.Это означает, что некоторые эффективные индикаторы нельзя использовать регулярно. Часто выбранные показатели должны быть компромиссом между эффективностью и действенностью.

Крайне желательно приложить значительные усилия к выбору индикаторов. Однако для водных экосистем существует ряд общепринятых индикаторов, которые обычно используются в большинстве программ мониторинга.

Индикаторы здоровья водной экосистемы можно условно разделить на четыре категории:

Физико-химические индикаторы

Физико-химические индикаторы — это традиционные индикаторы «качества воды», с которыми знакомо большинство людей.Они включают растворенный кислород, pH, температуру, соленость и питательные вещества (азот и фосфор). Они также включают меры по токсикантам, таким как инсектициды, гербициды и металлы. Физико-химические индикаторы предоставляют информацию о том, что влияет на систему. Например, это органические отходы, которые влияют на растворенный кислород, или это какой-то токсикант? Хотя физико-химические индикаторы могут определить причину проблемы, они предоставляют лишь ограниченную информацию о степени фактического воздействия загрязнителей на фауну и флору.Чтобы оценить это, нам нужно оценить биологические показатели.

Биологические индикаторы

Биологические индикаторы являются непосредственными показателями здоровья фауны и флоры водного пути. Обычно используемые биологические индикаторы в пресной воде включают в себя различные показатели разнообразия макробеспозвоночных или рыб, роста бентосных водорослей и потребности бентоса в кислороде. Более подробная информация по этим показателям представлена ​​на веб-сайте «Отчетная карта SEQ».

Для эстуариев биологические индикаторы развиты меньше.Единственным широко используемым биологическим индикатором в эстуариях является хлорофилл-а, который является мерой плотности популяции фитопланктона. В прибрежных заливах иногда используются такие индикаторы, как состояние водорослей или состояние окаймляющих коралловых рифов.

Во многих водных экосистемах ключевым влиянием на здоровье водных экосистем могут быть другие факторы, помимо качества воды, включая деградацию среды обитания и изменения в естественных режимах стока. Поэтому важно включать индикаторы этих факторов в программы мониторинга.

Индикаторы среды обитания

Индикаторы среды обитания включают как окраинные (прибрежные) местообитания, так и места обитания в ручье. Индикаторы прибрежной среды обитания включают ширину, непрерывность, степень затенения и видовой состав. Индикаторы среды обитания в ручье включают измерения степени размыва и береговой эрозии, а также наличие древесных остатков (упавшие деревья и т. Д.), Которые являются важной средой обитания для многих видов.

Индикаторы потока

В пресной воде изменения потока часто являются основной причиной ухудшения здоровья водных экосистем; система Мюррея-Дарлинга является примером этого.Поэтому важно оценить изменения. Изменения естественного стока, вызванные деятельностью человека, разнообразны и включают изменения пиковых потоков, базовых потоков, периодов отсутствия стока и сезонности потоков. Для оценки этих различных изменений требуется ряд показателей. К сожалению, почти все эти индикаторы полагаются на наличие хороших данных о потоках как для текущих, так и для условий, предшествующих возмущениям. Этот тип данных часто недоступен. В этой ситуации менее точные индикаторы изменения стока могут быть получены на основе оценок объема стока, захваченного в хранилищах или отобранного для сельскохозяйственного или городского использования.Они подробно описаны в планах водоснабжения.

Дополнительная информация

Для получения данных и отчетов по индикаторам здоровья экосистемы посетите нашу страницу публикаций.

Гидрофизические и гидрохимические характеристики акваторий, прилегающих к устьям малых рек российского побережья Черного моря

Показатели качества воды и их применение

Ожидаемая дата начала:

2017 • 01 • 01

Ожидаемая дата окончания:

2018 • 12 • 31

Институт:

УООН-ФЛОРЕС

Статус проекта:

Закрыт

Тип проекта:

Исследования

Руководитель проекта:

Сабрина Киршке

Хорошее качество воды поддерживает биоразнообразие водных и наземных видов и гарантирует здоровье и благосостояние людей.Качество поверхностных и подземных вод также постоянно находится под давлением из-за физических изменений и точечного и диффузного загрязнения из различных источников (например, ЮНЕСКО 2012). Таким образом, решение проблемы низкого качества воды является одной из основных целей устойчивого развития (ЦУР), как указано в ЦУР 6.3. по улучшению качества воды (например, UN Water 2015). Однако решение проблем качества воды — непростая задача. Для решения проблем качества воды важен правильный мониторинг качества воды и отчетность на основе индикаторов и индексов.Индикаторы относятся здесь к отдельным параметрам для измерения качества воды (например, фосфор, pH, температура, мутность), тогда как индексы относятся к комбинациям индикаторов (например, WATQI, который включает растворенный кислород, электропроводность, pH, общий азот и общий фосфор). Исследования, связанные с качеством воды, предоставили большой набор полезных, но часто зависящих от контекста показателей и индексов (например, Fernández et al. 2004, UNEP 2014, Srebotnjaket al. 2012). Такие индикаторы и индексы применяются на глобальном уровне применительно к ЦУР.Более того, индикаторы и индексы адаптируются и модифицируются для соответствия конкретным условиям (например, в зависимости от национальных целей).

В то время как существует большой набор индикаторов и индексов, отсутствует систематический обзор индикаторов и индексов качества воды и их применения на практике. Самое главное, исследовательское сообщество должно выявить проблемы при применении индикаторов и индексов качества воды. Во-первых, с точки зрения количества нам неизвестно фактическое количество показателей качества воды в национальных руководящих принципах и индексах.Во-вторых, с точки зрения качества, необходимо определить критерии для определения приоритетных показателей качества воды для конкретных случаев. Проект «Понимание показателей качества воды и их применения» направлен на решение этих количественных и качественных проблем на основе анализа документов и опросов экспертов по качеству воды. Результаты этого проекта помогут исследователям определить актуальные исследовательские вопросы, связанные с проблемой индикаторов и индексов качества воды. Более того, результаты помогут ученым и практикам в разработке соответствующих программ развития потенциала для измерения качества воды в будущем.Это, опять же, улучшает основанные на показателях оценки, мониторинг и улучшение водных ресурсов, что в конечном итоге способствует достижению ЦУР.

Министерство экологии и природных ресурсов Республики Татарстан

9 февраля 2017, четверг

Мониторинг поверхностных вод, охрана водных объектов и снижение антропогенной нагрузки. Эти и другие ключевые вопросы обсудили сегодня московские экологи.Министр экологии и природных ресурсов Республики Татарстан Фарид Абдулганиев встретился с директором Института воды, членом-корреспондентом РАН Виктором Даниловым-Даниляном и профессором, доцентом кафедры промышленности и природопользования Натальей Митиной. Московского государственного университета имени Ломоносова. Виктор Данилов-Данилянис лауреат Премии Российской Федерации в области науки и технологий «За разработку и создание экологического комплекса, включающего специализированный комплекс мониторинга экологического состояния водной среды и головного судна».Наталья Митина развивает тему, направленную на создание методологии определения природно-ресурсного потенциала морских и пресноводных ландшафтов, определения допустимой антропогенной нагрузки на их экосистемы. Ее находки уникальны и не имеют аналогов в мире.

Министр Фарид Абдулганиев сообщил, что в Татарстане на регулярной основе проводится мониторинг загрязнения поверхностных вод. Особое наблюдение за водными объектами в зоне прямого воздействия сточных вод. Для эффективного мониторинга загрязнения поверхностных вод активно используются передвижные лаборатории Минэкологии Татарстана, позволяющие проводить быстрый анализ.С патрульного катера экоаналитического контроля «Фламинго» можно контролировать качество поверхностных вод по гидрохимическим и гидрофизическим показателям; зондировать дно и толщу воды с помощью эхолокации для обнаружения несанкционированного сброса; определить точное место сброса сточных вод; отбирать образцы воды и донных отложений для дальнейшего анализа в стационарных лабораториях.

Пресс-служба МЭПР РТ

.