Методические указания по ведению наблюдений за состоянием дна, берегов, состоянием и режимом использования водоохранных зон и изменениями морфометрических особенностей водных объектов или их частей



страница4/4
Дата24.04.2016
Размер0.62 Mb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4

Методика оценки качества воды и состояния водного объекта для целей разового, периодического и детального контроля [Шабанов, Маркин, 2009]

Практика мониторинга обладает определенной спецификой, связанной с необходимостью обследования достаточно больших территорий, и осуществления постоянного контроля. При этом важно отслеживать изменение качества воды и экологического состояния водного объекта. Первое дает «мгновенную» характеристику водной среды. Второе - «долговременную», которая характеризует «здоровье» экосистемы, ее способность сопротивляться внешнему возмущающему воздействию, сохранять устойчивость.

Применение биологических методов позволяет выйти на качественный анализ, а гидрохимические методы дают количественную оценку. Те и другие имеют свои достоинства и недостатки. Совместное их применение позволит уменьшить состав, снизить сложность мониторинговых исследований и получить показатели, необходимые для прогнозных расчетов.

Крупномасштабность объектов мониторинга, необходимость прогноза влияния деятельности человека на водные объекты в разные по водности годы, при снижении трудоемкости работ - требует применения особого метода. Метод должен позволять решать следующие задачи.



  1. Оценка экологического состояния экосистемы на основе легко определяемых и доступных в инженерной практике параметров.

  2. Прогноз изменения состояния экосистемы, находящейся под антропогенным влиянием, или подверженной природным процессам.

  3. Оперативная оценка и прогноз изменения качества воды и ее пригодность для тех или иных целей, с учетом планируемой водохозяйственной деятельности.

  4. Обоснование водоохранных мероприятий.

Решение данных вопросов возможно путем использования связи между показателями состояния водной биоты и гидрохимическими показателями.


Табл. 1 П3

Связь показателей состояния водной экосистемы и качества воды.

Оценочный показатель

Класс качества воды

1

2

3

4

5

6

Очень чистая

Чистая

Умеренно загрязненная

Загрязненная

Грязная

Очень грязная

БПК5, мг О/л

0.5-1.0

1.1-1.9

2.0-2.9

3.0-3.9

4.0-10.0

>10

ИЗВ

0.2

0.2-1

1-2

2-4

4-6

>6

Индекс сапробности (S)

0.5

0.5-1.5

1.5-2.5

2.5-3.5

3.5-4

>4

Фосфаты, мгР/л

0,005-0,015

0,015-0,05

0,05-0,2

0,2-0,3

0,3-0,6

Нитраты, мгN/л

0,05-0,2

0,2-1,0

1,0-2,0

2,0-2,5

2,5-4,0

Индекс Шеннона (Н)

3.06-2.30

2.30-1.89

1.89-1.52

1.52-1.25

1.25-1.11

Биотический индекс по Вудивису

10

9-7

6-5

4

3-2

1-0

Трофность

Олиго-

мезотрофная

эвтрофная

Гипер-эвтроф.

Сапробность

ксено-

олиго-

-мезо-

-мезо-

Поли-

Зоны кризисности экосистемы

Стадия обратимых изменений

Пороговая стадия

Стадия необратимых изменений

Предъявляемым требованиям отвечает методика разработанная в МГУ природообустройства «Метод соответствия параметров экосистемы» [Шабанов В.В., Маркин В.Н, 2007, 2009]. Метод основан на связи гидрохимических, гидробиологических и гидрологических параметров.

Качество воды характеризуется путем определения комплексного показателя «коэффициент предельной загрязненности», который является модификацией широко используемого в отечественной и зарубежной практике индекса загрязнения воды (ИЗВ). Показатель предельной загрязненности можно выразить в безразмерном виде (Кпз - коэффициент предельной загрязненности, который определяется с учетом методики определения ИЗВ) и в размерном виде (Wпз – показатель предельной загрязненности, выраженный в единицах объем воды). Последнее непосредственно связывает его с такой гидрологической характеристикой, как объем стока.

Wпз= Wр*Кпз (1 П3)

Кпз= 1/N* (Ci/ПДКi) - 1 (2 П3)

где i – номер загрязняющего воду вещества; Wр – объем фактического речного стока (с учетом использования воды); Кпз – коэффициент предельной загрязненности воды i-ми веществами; Сi – значение параметра, используемого для оценки показателя; ПДКi – нормативное значение параметра; N – количество i-х параметров используемых для оценки показателя.

Предложенный показатель качества воды (Кпз) имеет существенное достоинства:


  • в отличие от ИЗВ, он получен на основе решения уравнений гидрохимического и водохозяйственного баланса;

  • возможность выражения в безразмерном виде, и в размерности единиц объема воды, что позволяет связать гидрохимические и гидрологические параметры и использовать величины водохозяйственного баланса, для оценки качества речной воды или загрязненности сточных вод.


1. Оценка качества речной воды по данным о загрязненности

сточных (возвратных) вод

В этом случае делается оценка загрязненности сточных вод путем расчета показателя (Кввпз i) по формуле (2 П3). Далее, зная объём сточных вод (Wвв) и фактический стоке реки (Wф) рассчитывается показатель качества речной воды (Кпз).

Кпз = Wвв*( Кввпз i+1)/Wф (3 П3)

Используя полученное значение Кпз, по классификационной таблице (табл.1 П3) определяется класс качества воды.
2 Оценка качества речной воды по данным о ее загрязненности

В этом случае непосредственно по формуле (2 П3) рассчитывается значение коэффициента предельной загрязненности воды в реке (Кпз) и с помощью таблицы (табл. 1 П3) определяется ее класс.


3 Прогноз изменения качества воды в многолетнем разрезе

Оценка качества воды для лет разной водности делается на основе коэффициентов предельной загрязненности (Кр%пз), которые рассчитываются с учетом обеспеченности (Р%) стока воды в реке.

Кр%пз = ((Кпз+1)*Wф/ Wр% ) -1 (4 П3)

где Кпз – коэффициент предельной загрязненности воды в отчетный год (по данным за который определяется значение Кпз); Wф –объем стока воды в реке для отчетного года (фактический сток); Wр% – объем стока в год заданной обеспеченности Р%.

Сток воды в реке удобно выражать в безразмерном виде, в виде модульных коэффициентов стока (Кр), тогда формула (4 П3) будет иметь вид:

Кр%пз = ((Кпз+1)* Кфр/ К р%р) -А ( П35)

где Кфр, К р%р – соответственно, модульные коэффициенты стока реки для отчетного года и года заданной обеспеченности Р%. Составляющая А - учитывает качество естественного фона. Например, для естественного фона, соответствующего классу качества воды на уровне «чистая -умеренно загрязненная» А=0. Если фон более загружен и качеству воды соответствует классу качества воды «умеренно загрязненная – загрязненная» А=0.

Параметры водного объекта, которые надо контролировать при использовании данного метода:



  • расход воды в реке;

  • концентрации i-х загрязняющих веществ в речной воде (Ci). Рекомендуемый набор загрязняющих веществ состоит из двух групп: обязательные вещества и показатели состояния (БПК, растворенный кислород, рН); характерные, для конкретных условий загрязнители (например, Fe, Cu, Zn, Ni, Mn, Фенол, нефть, СПАВ).

Состояние водных объектов контролируется на основе связи показателей качества воды и состояния экосистемы (например, индекс сапробности, индекс Шеннона).

Связь гидробиологических и гидрологических характеристик позволяет в ряде случае получать новые знания об объекте. Основано это на том, что частотные показатели видового разнообразия водной экосистемы (ni) линейно связаны с плотностью распределения речного стока (wi): ni  wi. Распределение частотных характеристик объемов естественного стока, используется как модель, описывающая видовое разнообразие реки. Изменение характеристик стока, в результате антропогенного воздействия, позволяет сделать оценку изменения видового разнообразия. В этом случае на основе плотностей распределения объемов стока, которые строятся в относительных единицах, выявляются области с высоким и пониженным видовым разнообразием.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4



Возможности космического наблюдения

Спутниковые системы позволяют получать изображения в видимой, ультрафиолетовой, инфракрасной части спектра. Дешифрование и анализ спутниковых снимков выполняется с помощью автоматизированных программных комплексов, таких как:



  • ERDAS Imagine - растровый графический редактор и программный продукт, который позволяет подготавливать снимки для использования в ГИС и САПР, производить преобразования изображений и снабжать их географической информацией [http://www.erdas.com];

  • ENVI - программный продукт для визуализации и обработки данных дистанционного зондирования Земли, который позволяет проводить обработку данных и их её интеграцию с данными ГИС

[http://www.exelisvis.com];

.

Рис.11 Снимок из космоса [http://news.samaratoday.ru/news/123935].



Отчетливо видны (рис. 11) водные объекты, для которых легко определить ширину и площадь. Водоохранная зона, в местах расположения населенных пунктов, застроена. Отчетливо видны границы береговой линии. Ярко выражена русловая и пойменная многорукавность.
Как указывалось выше, спутниковые фотографии имеют, на сегодняшний день, разрешающую способность до 60 см. В последнее время, при производстве аэрофотосъёмки используются системы GPS и ГЛОНАСС. Для разных отраслей хозяйства выбираются свои диапазоны, которые дают возможность легко изучить по фотографиям поверхность суши, океана, ледового покрова [http://nashivkosmose.ru/kosmich_foto-glaz_one.html].

Спутниковое сканирование позволяет создать системы контроля за состоянием водных объектов средствами российских космических аппаратов детального, высокого и среднего разрешений «Ресурс-ДК», «Метеор-М» №1, «Канопус-Вулкан» и «Ресурс-П».




Рис.12 Динамика высыхания Аральского моря, полученная на основе обработки космических снимков /Федеральное космическое агентство Научный центр оперативного мониторинга земли [http://www.ntsomz.ru/].

1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал