Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок
В статье обсуждаются методические подходы к моделированию критериев экологически безопасного отбора стока из малых рек и адаптация этих критериев на конкретных водных объектах. В качестве таких критериев рассматриваются внутриводоемные процессы, которые оцениваются по показателям: БПК общее, биомасс...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Національна академія наук України
2008
|
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5626 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок / Л.Я. Аніщенко // Екологія довкілля та безпека життєдіяльн. — 2008. — № 5. — С. 59-65. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-5626 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-56262010-01-29T12:00:55Z Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок Аніщенко, Л.Я. В статье обсуждаются методические подходы к моделированию критериев экологически безопасного отбора стока из малых рек и адаптация этих критериев на конкретных водных объектах. В качестве таких критериев рассматриваются внутриводоемные процессы, которые оцениваются по показателям: БПК общее, биомасса фитопланктона, уровень насыщения воды растворенным кислородом. Прогнозные поливариантные расчеты позволили количественно оценить экологически безопасные уровни отбора стока из малых рек, при которых сохранится самоочищающая способность водного объекта. A conception, metodology with mathematic modelling of parametres of criterias for environmental safety of small rivers’ water abstraction are produced in the article. Computational parametres are: BOD total, dissolved oxygen contents, phytoplancton biomass. The processes into water body are described with these parametres. Computer polyvariant projections have enable to make a quantitative assessment of small rivers’ water abstraction which would safe-quard selfpurification processes in the water body. 2008 Article Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок / Л.Я. Аніщенко // Екологія довкілля та безпека життєдіяльн. — 2008. — № 5. — С. 59-65. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. 1726–5428 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5626 574.5:626:502.3 uk Національна академія наук України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В статье обсуждаются методические подходы к моделированию критериев экологически безопасного отбора стока из малых рек и адаптация этих критериев на конкретных водных объектах. В качестве таких критериев рассматриваются внутриводоемные процессы, которые оцениваются по показателям: БПК общее, биомасса фитопланктона, уровень насыщения воды растворенным кислородом. Прогнозные поливариантные расчеты позволили количественно оценить экологически безопасные уровни отбора стока из малых рек, при которых сохранится самоочищающая способность водного объекта. |
| format |
Article |
| author |
Аніщенко, Л.Я. |
| spellingShingle |
Аніщенко, Л.Я. Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок |
| author_facet |
Аніщенко, Л.Я. |
| author_sort |
Аніщенко, Л.Я. |
| title |
Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок |
| title_short |
Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок |
| title_full |
Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок |
| title_fullStr |
Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок |
| title_full_unstemmed |
Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок |
| title_sort |
розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок |
| publisher |
Національна академія наук України |
| publishDate |
2008 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/5626 |
| citation_txt |
Розрахункові показники для критеріїв екологічно безпечних рівнів відбору води з малих річок / Л.Я. Аніщенко // Екологія довкілля та безпека життєдіяльн. — 2008. — № 5. — С. 59-65. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT aníŝenkolâ rozrahunkovípokaznikidlâkriteríívekologíčnobezpečnihrívnívvídboruvodizmalihríčok |
| first_indexed |
2025-07-02T08:41:18Z |
| last_indexed |
2025-07-02T08:41:18Z |
| _version_ |
1836523903754698752 |
| fulltext |
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
59
Сучасний рівень антропогенного навантаження на
водні екосистеми, водозатратна технологія вико-
ристання водних ресурсів з безповоротними відбо-
рами води без урахування екологічних вимог при-
звели до суттєвих деструктивних змін на більшості
водних об’єктів України. На багатьох річках повне
водоспоживання значно перевищує можливості
водних ресурсів. За умов ненормованих відборів
води і зарегульованості стоку екосистеми ряду
річок, особливо малих, функціонують переважно у
середньо- та маловодних умовах, а у весняний пері-
од – у виключно маловодних. Проточність річок
при цьому зменшується, зменшується і самоочисна
їх здатність, якість води погіршується. Більшість
заплав, які мають велике значення для відтворення
рибних запасів, чисельності водоплавних птахів,
високих врожаїв лучних трав, а також виконують
роль бар’єра забрудненому стоку з поверхні водо-
збору, осуходолені й знаходяться у повній деграда-
ції. Усе це веде до загострення екологічної ситуації
та падіння біологічної продуктивності екосистем.
За таких обставин виникає нагальна потреба
розробити й увести обмеження на відбори поверх-
невого стоку з малих річок. При цьому ступінь і
характер регулювання річкового стоку та норму-
вання екологічно безпечного його вилучення пови-
нні бути взаємно пов’язані.
На сьогодні єдиних методичних підходів до
оцінки екологічно допустимих рівнів відбору води
з річок не існує. На Україні до цього часу в практиці
водогосподарського проектування за санітарними
критеріями як гарантовані мінімальні витрати води
у руслі приймаються найменші середньомісячні
(або й середньодобові) витрати води в маловод-
ному році, що повторюється один раз на 20 років.
Визначення таких санітарних витрат води екологіч-
но не обґрунтоване і може привести при їх дотри-
манні до незворотних змін в екосистемах.
В [1] був запропонований системний підхід до
визначення основних чинників і розрахункових
критеріїв допустимих рівнів відбору води з річок
з метою збереження сталого функціонування їх
екосистем.
Аналіз факторів, які обумовлюють збережен-
ня сталого функціонування річкових екосистем,
показав, що задача визначення екологічно допус-
тимих рівнів відбору води з річок є багатокрите-
ріальною.
Вибір критеріїв екологічно безпечного відбору
стоку з річок здійснений згідно з установленими
факторами і загальною концепцією, за якою річки
розглядаються як водні екосистеми, складені з абі-
отичних та біотичних компонентів.
Основними критеріями при цьому визначені:
гідрологічні;•
екологічні;•
санітарно-гігієнічні;•
водогосподарські та інші.•
До головних критеріїв, які потребують розра-
хункових оцінок, віднесені:
гідрологічні, у тому числі ті, що забезпечують •
самовідтворення річкової екосистеми;
екологічні, зокрема ті, що визначають параме-•
три процесів природного самоочищення і стану
біоти в екосистемі.
Ключовими процесами, параметри яких мають
визначити екологічно допустимий рівень відбору
стоку з річки, визнано:
УДК: 574.5:626:502.3
РОЗРАХУНКОВІ ПОКАЗНИКИ ДЛЯ КРИТЕРІЇВ ЕКОЛОГІЧНО
БЕЗПЕЧНИХ РІВНІВ ВІДБОРУ ВОДИ З МАЛИХ РІЧОК
Л. Я. Аніщенко –
Український науково-дослідний інститут екологічних проблем
В статье обсуждаются методические подходы к моделированию критериев экологически
безопасного отбора стока из малых рек и адаптация этих критериев на конкретных водных
объектах. В качестве таких критериев рассматриваются внутриводоемные процессы, которые
оцениваются по показателям: БПК общее, биомасса фитопланктона, уровень насыщения воды
растворенным кислородом. Прогнозные поливариантные расчеты позволили количественно
оценить экологически безопасные уровни отбора стока из малых рек, при которых сохранит-
ся самоочищающая способность водного объекта.
A conception, metodology with mathematic modelling of parametres of criterias for environmental
safety of small rivers’ water abstraction are produced in the article. Computational parametres are:
BOD total, dissolved oxygen contents, phytoplancton biomass. The processes into water body
are described with these parametres. Computer polyvariant projections have enable to make a
quantitative assessment of small rivers’ water abstraction which would safe-quard selfpurification
processes in the water body.
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
60
з абіотичних – процеси руслоформування і ство-•
рення сприятливого гідрологічного режиму для
річкових екосистем;
з біотичних – процеси первинної продукції й •
деструкції органічної речовини.
У даній роботі обговорюються застосовані в
методиці [1] принципи моделювання критеріїв еко-
логічно безпечного, щодо перебігу внутрішньово-
доймових процесів, відбору стоку та адаптація цих
критеріїв для конкретних водних об’єктів.
Приймається, що екологічно безпечний пере-
біг внутрішньоводоймових процесів – це такий,
що обумовлює збереження самоочисної здатності
водоймища.
Показниками, за динамікою яких у методи-
ці оцінюється перебіг продукційно-деструкційних
процесів в екосистемах малих річок та їх здатність
до самоочищення, визначено такі:
біомаса фітопланктону (з урахуванням біомаси •
бентосних водоростей, що виноситься з річко-
вим стоком);
рівень насичення води розчиненим киснем, •
погіршення якого призводить влітку до уповіль-
нення процесів самоочищення, а взимку – до
заморів риби;
рівень вмісту біологічно-м'яких органічних спо-•
лук автохтонного й алохтонного походження за
інтегральним показником БСКповн.
Останні два показники є нормованими для
всіх категорій водних об’єктів України та всіх видів
стічних вод і використовуються для оцінки якості
поверхневих вод.
Екологічно безпечні рівні відбору стоку обме-
жуються мінімально допустимими витратами води,
які визначаються за умов, при яких жоден із роз-
рахункових показників якості води не перевищує
нормативних значень, а здатність екосистеми до
самоочищення можна оцінити за тенденцією зміни
цих показників по довжині водотоку.
Інші показники якості води за цією методикою
не обраховуються, бо питання забезпечення задо-
вільної якості води за ними врегульовані іншими
нормативними документами, вимоги яких повинні
також ураховуватися при визначенні допустимих
рівнів відбору води з річок.
На розрахункових ділянках методикою врахо-
вуються:
вплив приток;•
вплив скидів стічних вод;•
вплив заборів води для водогосподарських •
потреб.
Розрахунковими періодами для визначення
екологічно допустимих рівнів відбору води з річок
щодо оцінки рівня продукційно-деструкційних про-
цесів прийнято літню й зимову межень.
Для кількісної характеристики процесів само-
очищення води в екосистемах малих річок вико-
ристано систему розрахунків, запропоновану в [2],
далі розвинуту в [3–5] та модифіковану для умов
моделювання критеріїв екологічно безпечних рів-
нів відбору води з річок.
У цій системі розрахунків гідробіологічні про-
цеси продукції й деструкції органічної речовини
розглядаються як такі, що визначають опосередко-
вану залежність показників якості води від природ-
них і антропогенних гідрологічних, гідрофізичних
та гідрохімічних чинників (Нп). Такими чинниками,
зокрема, є параметри русла, швидкість течії водото-
ку та антропогенне хімічне забруднення, що зміню-
ються відповідно до оцінюваних варіантів відбору
стоку. Обраний підхід дозволяє кількісно оцінювати
вплив водогосподарської діяльності на водотоки,
відображаючи його у нормованих за існуючою нор-
мативною базою показниках якості води.
Розрахунковими показниками обрані біомаса
фітопланктону (В), вміст у воді розчиненого кисню
(СРК) і біологічно-м’яких органічних сполук за інте-
гральним показником БСКповн. (СБСК). Ці показни-
ки входять у число найбільш важливих не тільки
щодо санітарно-гігієнічної оцінки якості води, але й
щодо оцінки екологічного стану водних екосистем,
тому оцінка впливу водогосподарської діяльності
на водні об’єкти обов’язково повинна базуватися на
кількісних прогнозних розрахунках цих показників
для оцінюваних варіантів діяльності.
Це прогнозування має певні складнощі, бо
повинно враховувати як алохтонні, так і автохтонні
складові формування обраних показників, причому
останні складові залежать від цілого комплексу як
природних, так і антропогенних чинників. Єдино
можливим за цих умов уявляється здійснення тако-
го прогнозування з використанням математичних
моделей та сучасної обчислювальної техніки.
У системі розрахунків моделі кількісно оці-
нюється динаміка розчиненого кисню і БСКповн.
по довжині водотоку за балансом продукційно-
деструкційних процесів у його екосистемі:
))R(Н- ))(A(Н F С nn1РК � , (1)
))R(Н- ))(A(Н F С nn2БСК � , (2)
де А – величина середньодобової валової пер-
винної продукції фотосинтезуючих організмів, R –
величина середньодобової деструкції органічної
речовини, які (так само, як СРК і СБCК) виражені в
однакових одиницях виміру – гО2 м
-3.
Валова первинна продукція А розраховується,
виходячи з питомої первинної продукції одиниці
біомаси водоростей і вищих водних рослин а та їх
біомаси В:
)В(HB),а(H А nn �� . (3)
Питома продукційна спроможність залежить
від складу й біомаси фітопланктону, сезону, що обу-
мовлює рівень освітленості та температуру води,
форми поперечного перерізу потоку, вмісту біо-
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
61
генних та завислих речовин, швидкості течії, впливу
гідротехнічних споруд (Нn), а також знаходиться у
оберненій криволінійній залежності від біомаси.
Усі ці залежності кількісно описуються за
результатами натурних досліджень на обраному
водотоці, а також за узагальненими результатами
досліджень водотоків-аналогів.
Деструкція органічних речовин R визначається
за сумарним споживанням кисню (диханням) рос-
лин, безхребетних тварин і бактерій з урахуванням
впливу на дихання гідробіонтів інтенсивності їх
метаболізму, яка залежить від фізіологічного стану,
а також від температури води, концентрації розчи-
неного кисню й органічних сполук.
При визначенні концентрації розчиненого
кисню враховуються процеси атмосферної реае-
рації води.
Розрахунки виконуються шляхом розв’язання
чисельними методами системи диференційних рів-
нянь з уведенням до опису процесів таких спро-
щень:
розподіл у поперечному перерізі водотоку роз-•
чинених речовин і завислих часток вважається
рівномірним;
швидкість їх переміщення у потоці приймається •
дорівнюючою середній швидкості течії (V);
надходження речовин ззовні до водотоку вра-•
ховується тільки як точкові скиди або притоки з
умовою миттєвого повного змішування потоків;
розрахунковий відрізок водотоку розбивається •
на ряд розрахункових ділянок, у межах кожної з
яких значення основних параметрів і коефіцієнтів
моделі приймаються постійними або такими, що
змінюються стрибкоподібно в створах скидів;
розрахунковим періодом звичайно є сезон року, •
в межах якого кліматичні та метеорологічні умови
розглядаються як незмінні.
У типових розрахункових випадках
ураховуються ситуації як з помірним розвитком
фітопланктону, так і такі, коли його інтенсивний
розвиток може викликати біологічне забруднення.
Ці ситуації охоплюють:
1) надходження маси синьо-зелених водоростей із
зарегульованої ділянки (наприклад, водосхови-
ща) у періоди цвітіння води (літо);
2) масовий розвиток планктонних діатомових водо-
ростей (весна);
3) масовий розвиток літнього планктону у частково
зарегульованих (підпертих) ділянках;
4) помірну вегетацію фітопланктону в різні сезони,
коли біологічне забруднення головним чином не
виникає.
Для визначення екологічно безпечних рівнів
відбору води з річок згідно з системою розрахунків
(1 – 3) необхідні дані чотирьох типів:
1) гідрологічні дані – інформація про параметри
поперечних перерізів, витрати води в гідроме-
тричних створах і видалення цих створів від
початку розрахункового відрізка водотоку (до
параметрів поперечного перетину входять: обмі-
рювані при максимальній розрахунковій витраті
в кожному перетині значення глибини води, від-
стані від точок промірів до урізу води і повної
ширини потоку, а також розмір падіння рівня
води при заданих витратах у порівнянні з макси-
мальною розрахунковою витратою);
2) початкові значення розрахункових показників
якості води: СБСК, СРК, B;
3) параметри моделі – значення коефіцієнтів моде-
лі і фізико-хімічних показників, що є константами
в межах розрахункових ділянок, на які розбива-
ється розрахунковий відрізок водотоку, а також
координати кінця кожної ділянки. Кінець остан-
ньої ділянки визначає точку зупинки розрахун-
ку;
4) параметри скидів – інформація про розмір
витрат води і значення фізико-хімічних показни-
ків (включаючи розрахункові) у точках скидання
стічних вод і в гирлах приток та їхнє видалення
від початку розрахункового відрізка водотоку.
Гідробіологічні дослідження на розрахункових
ділянках повинні включати насамперед визначення
первинної продукції й деструкції у поверхневому
шарі води з паралельним визначенням якісного
складу й біомаси фітопланктону, температури води,
вмісту розчиненого кисню та прозорості за диском
Секі, що бажано повторити кілька разів за період
літньої межені. При цьому вимірювання необхідно
проводити одночасно для початку та кінця роз-
рахункової ділянки, а також для водосховища або
ставка, якщо такі є біля початку ділянки, якісного
складу та проективного покриття потоку заростями
макроводоростей і вищих водних рослин при різних
рівнях води, ступінь затінення води деревною рос-
линністю. При нестачі відомчих гідрохімічних даних
потрібно також проведення гідрохімічних аналізів
проб води з означених створів за показниками БСК5
(з наступним перерахуванням у БСКповн.), вміст
завислих домішок, вміст форм мінерального азоту.
Для апробації зазначеної методики була
вибрана р. Ірша – ліва притока р. Тетерева (басейн
Дніпра). Довжина ріки 136 км, долина переважно
трапецієподібна, річище слабозвивисте, ширина
його до 15 м. На річці споруджено 3 водосховища
(Іршанське, Дворічанське, Малинське) і 46 ставків.
Воду головним чином використовують для тех-
нічного водопостачання та сільськогосподарських
потреб.
При виборі розрахункових ділянок керувались
наявністю таких ознак, як відсутність у межах діля-
нок водосховищ та ставків, наявність сформовано-
го русла і постійного стоку, відсутність приток, стік
яких близький до стоку досліджуваної річки, наяв-
ність стаціонарного водомірного пункту. Згідно з
цим розрахунковий відрізок р. Ірші розбито на
дві ділянки – окремі об’єкти: перший – від насе-
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
62
леного пункту Чоповичі до початку Малинського
водосховища і другий – від нижнього б’єфа греблі
водосховища до гирла. За натурними даними вимі-
рювань поперечних перерізів русла заповнюються
допоміжні таблиці перерізів у гідрологічній матриці
моделі. Згідно з витратами води р. Ірші вибирають-
ся розрахункові варіанти з мінімальними витрата-
ми літньої та зимової межені для років 95, 75, 50 %
забезпеченості стоку, а також підвищені витрати:
5, 10 і 20 м3с-1. Згідно з умовами перебігу внутріш-
ньоводоймових процесів, що моделюються, до цих
варіантів додаються біотичні характеристики:
1) літня межень – помірний планктон;
2) літня межень – надходження води з поверх-
невих шарів водосховища під час цвітіння;
3) зимова межень, умови льодоставу зі сніго-
вим покривом – відсутність фотосинтезу й атмос-
ферної реаерації.
Ураховані джерела скидів – це Малинська папе-
рова фабрика і Пенізевичеський щебеневий завод
� 6, розміщені відповідно на початку та в середині
другої розрахункової ділянки.
Розрахункові показники визначаються в конт-
рольних створах у кінці розрахункових ділянок.
У табл. 1 наведено результати для першої роз-
рахункової ділянки.
Початкові значення розрахункових показників
річки відповідають умовам, за яких забруднення
річки на початку ділянки – нижче населеного пунк-
ту Чоповичі – знаходиться в межах нормативно-
припустимого. У цьому випадку упродовж ділянки
за період Т (час перебування води між початковим
і кінцевим створом) відбувається збільшення біо-
маси фітопланктону, яке знаходиться у оберненій
залежності від витрат води, але навіть при наймен-
шій розрахунковій витраті біомаса не перевищує
4 гм-3 і не викликає погіршення екологічного стану
річки, зокрема, значення БСКповн. не перевищують
нормативно-допустимих. Зростання середньодо-
бової концентрації розчиненого кисню викликане
фотосинтезом водоростей у планктоні та бентосі, а
її стабілізація наприкінці ділянки є наслідком реае-
рації, коли при перенасиченні води киснем остан-
ній частково переходить у повітря.
Різниця між варіантами 1–3 і трьома наступни-
ми полягає в тому, що початкове значення БСКповн.
в останніх прийнято на рівні 5 гО2·м-3, що відповідає
умовам забруднення вищерозташованої ділянки
стічними водами. В цьому випадку самоочищення
води до нормативно-допустимих значень БСКповн.
не досягається ні за яких з розглянутих витрат,
але звертає на себе увагу пряма залежність між
кінцевими значеннями цього показника й величи-
нами витрат. Причинами такої залежності є те, що із
зменшенням витрат води, по-перше, збільшується
час перебування одиничного об’єму води в межах
ділянки, по-друге, зменшується середня глибина
потоку і як наслідок – збільшується відношення
площі дна до об’єму води над ним, а це обумовлює
більш інтенсивну деструкцію органічних речовин
мікробентосом. Слід відзначити, що при найменшій
розрахунковій витраті зниження значень БСКповн.
наприкінці розрахункової ділянки майже повністю
припиняється, що свідчить про досягнення рівно-
ваги між процесами продукції й деструкції, тому
подальше збільшення часу перебування не може
покращити глибину самоочищення за цим показ-
ником.
Розрахункові варіанти 7 і 8 відповідають умо-
вам зимової межені для маловодних років 50 і
95 % забезпеченості за наявності повного роз-
сіювання світла льодовим та сніговим покривом
із забрудненням вище розташованої ділянки стіч-
ними водами (що відображено підвищеним почат-
ковим значенням БСКповн. і зменшеною почат-
ковою концентрацією розчиненого кисню). У цих
Таблиця 1
Результати розрахунків значень показників якості води, залежних від продукційно-деструкційних процесів,
на ділянці р. Ірша від населеного пункту Чоповичі до Малинського водосховища (ділянка 1)
№
варіанту Сезон
Витрати, м3с-1 Початкові значення
Т,
діб
V середня
на ділянці,
мс-1
Кінцеві значення
забезпече-
ність,
%
почат-
кові
м3с-1
кінце-
ві
м3с-1
СРК
гО2×
×м-3
СБСК
гО2×
×м-3
B
гм-3
СРК
гО2×
×м-3
СБСК
гО2×
×м-3
B
гм-3
1 літо 50 1,7 1,7 8,0 3,0 1,0 0,7 0,324 9,63 2,96 2,71
2 літо 75 1,0 1,0 8,0 3,0 1,0 0,9 0,256 9,76 2,87 3,19
3 літо 95 0,5 0,5 8,0 3,0 1,0 1,2 0,186 9,82 2,87 3,98
4 літо 50 1,7 1,7 8,0 5,0 1,0 0,7 0,324 9,42 4,28 2,75
5 літо 75 1,0 1,0 8,0 5,0 1,0 0,9 0,256 9,57 3,92 3,23
6 літо 95 0,5 0,5 8,0 5,0 1,0 1,2 0,186 9,69 3,54 3,99
7 зима 50 1,7 1,7 6,0 5,0 1,0 0,7 0,324 5,52 4,54 0,89
8 зима 95 0,5 0,5 6,0 5,0 1,0 1,2 0,186 4,88 3,94 0,81
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
63
варіантах моделюванням ураховано уповільнення
процесів деструкції в зимовий період, відсутність
фотосинтезу та атмосферної реаерації. За цих умов
спостерігається пряма залежність кінцевих зна-
чень усіх розрахункових показників від величи-
ни витрат води і зменшення їх поточних значень
уздовж ділянки. Навіть при найменшій розрахун-
ковій витраті концентрація розчиненого кисню ще
є нормативно допустимою (гранично допустиме
мінімальне значення цього показника для Ірші, яка
є рибогосподарським об'єктом другої категорії, в
зимовий період дорівнює 4 гО2·м-3), але подаль-
ше її зниження може бути екологічно шкідливим.
Значення БСКповн. у варіантах 7 і 8 ще залишається
наднормативним у контрольному створі.
Таким чином, згідно з результатами розрахунків
за обраними критеріями на першій розрахунковій
ділянці р. Ірші у випадку її підвищеного забруднен-
ня відбір стоку є неможливим, але при відсутності
алохтонного забруднення навіть відбір стоку до
рівня розрахункових меженних витрат дуже мало-
водного року 95 % забезпеченості не призведе до
погіршення якості води.
У табл. 2 наведено результати розрахунків для
другої розрахункової ділянки ріки – від нижнього
б’єфа греблі Малинського водосховища до гирла.
Перші три варіанти таблиці відображають
гідрологічні умови літньої межені для маловод-
них років, відповідно, 50, 75 і 95 % забезпеченос-
ті. Початкові значення розрахункових показників
екологічного стану річки відповідають звичай-
ним умовам вище скиду стічних вод Малинської
паперової фабрики. За умовами розрахунків ці
стічні води потрапляють у річку на відстані 100 м
нижче початку ділянки, після чого відбувається
поступове самоочищення забрудненої річкової
води і водночас поступово збільшується біомаса
фітопланктону. В перших трьох варіантах пара-
метри скидів прийняті середніми. Залежно від
витрат води обчислений машиною час добіган-
Таблиця 2
Результати розрахунків значень показників якості води, залежних від продукційно-деструкційних
процесів, на ділянці р. Ірша від нижнього б’єфа Малинського водосховища до гирла (ділянка 2)
№
варі-
анта
Сезон
Витрати, м3с-1 Початкові значення
Т,
діб
V серед-
ня на
ділянці,
мс-1
Кінцеві значення
забез-
пече-
ність,
%
почат-
кові,
м3с-1
кінцеві,
м3с-1
СРК
гО2×
×м-3
СБСК
гО2×
×м-3
B
гм-3
СБСК
гО2×
×м-3
СБСК
гО2×
×м-3
B
гм-3
9 літо 50 1,4 1,8 8,0 3,0 1,0 1,1 0,309 9,54 2,88 3,44
10 літо 75 0,9 1,3 8,0 3,0 1,0 1,5 0,226 9,58 2,96 4,20
11 літо 95 0,6 0,7 8,0 3,0 1,0 1,8 0,198 9,63 2,65 4,49
12 літо 50 1,4 1,8 8,0 3,0 1,0 1,1 0,310 9,43 3,98 3,53
13 літо 75 0,9 1,3 8,0 3,0 1,0 1,5 0,227 9,46 4,01 4,31
14 літо 95 0,6 0,7 8,0 3,0 1,0 1,7 0,199 9,55 3,27 4,53
15 літо - 5,0 5,0 8,0 3,0 1,0 1,9 0,406 9,52 3,80 2,91
16 літо - 20,0 20,0 8,0 3,0 1,0 0,5 0,667 9,00 3,36 1,77
17 літо 50 1,4 1,8 8,0 5,0 10,0 1,1 0,309 9,50 5,70 5,74
18 літо 75 0,9 1,3 8,0 5,0 10,0 1,5 0,226 9,57 6,04 6,95
19 літо 95 0,6 0,7 8,0 5,0 10,0 1,8 0,198 9,62 5,03 6,86
20 літо 50 1,4 1,8 8,0 5,0 10,0 1,1 0,310 9,43 7,15 6,04
21 літо 95 0,6 0,7 8,0 5,0 10,0 1,7 0,199 9,54 6,34 7,51
22 зима 50 1,9 2,4 8,0 3,0 1,0 1,2 0,283 7,30 2,98 0,71
23 зима 95 0,6 0,7 8,0 3,0 1,0 1,8 0,198 5,74 2,76 0,47
24 зима - 5,0 5,0 8,0 3,0 1,0 0,9 0,405 7,68 2,92 0,83
25 зима 50 1,9 2,4 8,0 3,0 1,0 1,2 0,283 6,98 4,80 0,70
26 зима 95 0,6 0,7 8,0 3,0 1,0 1,7 0,199 4,15 7,15 0,46
27 зима - 20,0 20,0 8,0 3,0 1,0 0,5 0,667 7,88 3,14 0,91
Примітка. У варіантах 24, 25, 26, 27 витрата промислових та господарчо-побутових стічних вод м. Малина дорівнює
0,25 м3с-1, БСКповн. – 23,8 гО2·м-3; у решті варіантів – відповідно, 0,22 м3с-1 і 8,6 гО2· м
-3.
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
64
ня потоку від початку ділянки до гирла ( Т ) у
цих варіантах становить від 1,1 до 1,8 доби при
середній швидкості від 0,2 до 0,3 мс- 1. Біомаса
фітопланктону (В) наприкінці ділянки оцінюєть-
ся як помірна, значення БСКповн. (СБСК) нижче
граничнодопустимого (3 гО2·м-3). Звертає на себе
увагу, що глибина самоочищення збільшується із
зменшенням витрат води в річці, незважаючи на
те, що у районі скиду стічних вод забруднення є
найбільшим при найменших витратах річкової
води. Порівняння динаміки розрахункових показ-
ників на цій ділянці, зокрема наявність зростан-
ня БСКповн. наприкінці ділянки при мінімальній
розрахунковій витраті, дає підстави вважати, що
подальше зменшення витрат погіршить кінцевий
результат розрахунку внаслідок прогресуючого
підвищення кінцевих значень біомаси планктон-
них водоростей.
Умови, прийняті у наступних п’яти варіантах,
відрізняються від попередніх підвищеним рівнем
алохтонного забруднення на початку ділянки і
розширеним діапазоном розрахункових витрат
води. Найбільший ступінь самоочищення в цій
групі варіантів також досягається при найменшій
витраті річкової води, але оскільки при цьому
кінцеве значення БСКповн. дещо вище допусти-
мого, розрахунки проведено і при підвищених
витратах (з очікуванням, що збільшення кратності
розведення стічних вод може покращити резуль-
тат розрахунку), але навіть при витраті 20 м3с-1
нормативне значення цього показника не досяга-
ється. Таким чином, при надмірній кількості орга-
нічних забруднень, що надходять до річища зі
стічними водами, нормативне значення БСКповн.
у гирлі річки не досягається ні при яких практично
можливих у межень витратах, але й при такому
забрудненні результати розрахунків свідчать, що
зменшення витрат води до 0,6 м3с-1 не призводить
до зменшення здатності річкової екосистеми до
самоочищення.
У наступних п’яти варіантах початкова біо-
маса фітопланктону прийнята 10 гм-3 (відповідно
до визначеної у пробі води з поверхневого шару
водосховища біомаси водоростей, яка може при
певних умовах потрапляти до нижнього б’єфа). У
такій ситуації біомаса фітопланктону зменшується
у напрямку до гирла (у розрахунках враховано
непристосованість стагнофільних синьо-зелених
водоростей до річкових умов), або повільно зрос-
тає після розбавлення стічними водами при дуже
малих витратах. Підвищений кінцевий рівень БСК
у цих варіантах обумовлений, головним чином,
присутністю у воді органічних речовин, а саме
планктонних водоростей, і тому згідно з норматив-
ними документами може вважатися допустимим.
Найнижчі значення БСК при цьому, як і в попере-
дніх варіантах, зафіксовані при найменшій розра-
хунковій витраті.
Решта варіантів відтворює екологічно найменш
сприятливі умови зимової межені (повна відсутність
фотосинтезу й атмосферної реаерації, уповільнен-
ня процесів деструкції в умовах низьких темпе-
ратур). Як і влітку, в цих варіантах, при середній
кількості забруднень у скидах, задовільний ступінь
самоочищення зафіксовано навіть при найменшій
розрахунковій витраті, але в цьому випадку значно
зменшується кількість розчиненого у воді кисню,
особливо при початковій концентрації розчинено-
го кисню 6 гО2·м-3. Виходячи з цього, слід вважати
найменшою допустимою витратою в період льо-
доставу – 1 м3с-1 за умов середнього забруднення
і 2 м3с-1 за умов максимального забруднення. Слід
зазначити, що в зимових умовах, згідно з резуль-
татами розрахунків, при надмірному рівні забруд-
нення стічними водами збільшення витрат річкової
води веде до суттєвого поліпшення її якості (останні
три варіанти), що треба враховувати у відповідних
ситуаціях.
Аналіз результатів розрахунків дозволяє зро-
бити такі загальні висновки.
Екосистема р. Ірша характеризується високою
здатністю до самоочищення й підтримання задо-
вільного екологічного стану у широкому діапазоні
витрат води, починаючи з таких, що відповідають
умовам літньої та зимової межені дуже маловодно-
го року 95 % забезпеченості.
При звичайному для сучасних умов рівні
забруднення річки стічними водами значення роз-
рахункових показників у кінцевому створі відпо-
відають задовільному екологічному стану водної
екосистеми і не перевищують ГДК.
У випадку надмірного забруднення з боку
промислових підприємств м. Малина підвищений
рівень забруднення за показником БСКповн. збері-
гається до кінцевого створу, і навіть здійснення при
цьому попусків води з Малинського водосховища
з витратами до 20 м3с-1 не може повністю нормалі-
зувати це становище. Підвищений рівень біомаси
фітопланктону і пов’язані з цим підвищені значення
БСКповн. у кінцевому створі можуть мати місце за
умов виносу водоростей з Малинського водосхови-
ща під час цвітіння води у ньому. Але й у цих випад-
ках за результатами розрахунків зменшення витрат
у річці не призводить до погіршення ситуації в Ірші,
натомість дозволяє зменшити масу водоростей і
органічних речовин техногенного походження, що
виноситимуться у р. Тетерів.
В умовах льодоставу з наявністю снігового
покриву при мінімальних витратах можливе виник-
нення дефіциту кисню. При звичайному рівні
забруднення достатньою для запобігання цьому
є витрата, що дорівнює 1 м3с-1. При підвищенні
рівня забруднення в цей період потрібно відпо-
відно збільшувати витрати води у річці за рахунок
припинення відбору річкового стоку й здійснення
додаткових попусків із водосховища.
Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №5 2008
65
ВИСНОВКИ
Запропоновано критерії визначення екологіч-
но безпечних за балансом процесів продукції та
деструкції в екосистемі рівнів відбору води з річок.
Для реалізації цих критеріїв використано систему
розрахунків, запропоновану в [2], яка модифікова-
на для вимог задачі відбору стоку, з урахуванням
особливостей самоочищення річкових екосистем
(споживання кисню й деструкція органічних речо-
вин угрупованнями бентосу, виділення фітобенто-
сом кисню у процесі фотосинтезу й перехід частини
біомаси бентосних водоростей до планктону).
На прикладі р. Ірші визначені екологічно без-
печні мінімальні витрати води згідно з запропоно-
ваною системою розрахунків.
Викладені результати дають підстави вважати,
що запропоновані критерії та система розра-
хунків забезпечують урахування у розрахунках
значного числа вагомих гідрологічних, гідротехніч-
них та гідробіологічних чинників, перегляд великої
кількості варіантів природних та антропогенних
впливів на річкові екосистеми регламентує роз-
міри безповоротного водовідведення й одержан-
ня обґрунтованої оцінки екологічно безпечних
мінімальних витрат води, які необхідно резер-
вувати у річищі в різні фази гідрологічного
режиму для збереження сталого функціонуван-
ня річкової екосистеми і які не підривають її
здатності до самоочищення.
ЛІТЕРАТУРА
Яцик А.В., Бишовець Л.Б., Кириченко С.М., Кудріна А.В., 1.
Аніщенко Л.Я. та ін. Методика визначення екологічно
допустимих рівнів відбору води з річок з метою збе-
реження сталого функціонування їх екосистем. – К.:
Оріяте, 2002. – 47 с.
Романенко В.Д., Оксиюк О.П., Жукинский В.Н., 2.
Стольберг Ф.В., Лаврик В.И. Экологическая оцен-
ка воздействия гидротехнического строитель-
ства на водные объекты. – К.: Наук. думка, 1990.
– 256 с.
Анищенко Л.Я., Свердлов Б.С. Оценка воздействия 3.
проектируемого Крапивинского гидроузла на
экосистему равнинной реки. – В кн.: Тез. докл. меж-
дунар. семинара ЮНЕСКО и 1-й Межреспубликанской
конф. «Оценка воздействий на окружающую среду:
методология и практические приложения». – М., 1991.
– С. 31–33.
Анищенко Л.Я., Свердлов Б.С., Миланич А.Ю., 4.
Стольберг Ф.В. Моделирование продукционных
процессов в водотоках с азотным лимитировани-
ем фитопланктона // Проблеми охорони навко-
лишнього природного середовища та техногенної
безпеки: Зб. наук. праць – Харків: УкрНДІЕП, 2000.
– С. 106–111.
Анищенко Л.Я., Свердлов Б.С., Бармина И.В., 5.
Погосян С.Н. Оценка воздействия каскада ГЭС на
качество воды р. Тиса // Проблеми охорони навко-
лишнього природного середовища та техногенної
безпеки: Зб. наук. праць – Харків: УкрНДІЕП, 2001. –
С. 216–227.
|