РОЗДІЛ 3 НАУКОВО-ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ

МОДЕЛЮВАННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ

ВОДНОГО СЕРЕДОВИЩА

1 Основи моделювання та прогнозування

ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ПОВЕРХНЕВИХ ВОД

1.1 Загальні поняття та основні визначення

Визначимося в основних термінах.

Витрати води – об’єм води, який проходить за одиницю часу через створ.

Гідросфера - це сукупність усіх вод Землі (материкових, океанічних, атмосферних).

Джерело забруднення – об’єкт, який вносить у водне середовище забруднюючі речовини (домішки).

Домішка (полютант) – речовина, яка спричиняє порушення природної якості вод або норм якості.

Забруднення гідросфери – це внесення у водне середовище або утворення у ньому фізичних агентів, хімічних речовин чи організмів, які несприятливо впливають на середовище життя або спричиняють шкоду матеріальним цінностям.

Зона активного забруднення - частина водного середовища, в якій при надходженні домішок порушуються природні біохімічні або біологічні процеси, а концентрація цих домішок перевищує нормативні санітарні чи інші показники.

Зона впливу – це частина водного середовища, в яку потрапляють стічні води із зони активного забруднення або ж безпосередньо із скиду стічних вод, але в якій внаслідок невисокої концентрації домішки або ж короткочасності забруднення зберігається природний характер біологічних і біохімічних процесів. Проте, незважаючи на те, що в середньому концентрація домішки в цій зоні не перевищує ГДК (санітарну норму), в ній можуть спостерігатися окремі локальні об’єми порівняно сильно забрудненої води.

Небезпека забруднення водного середовища – це ступінь імовірності перевищення природного чи санітарно допустимого рівня вмісту речовин у воді.

Небезпека екологічна – це реальна загроза виникнення несприятливих для людини (або живих організмів) наслідків у результаті впливу антропогенних факторів на водне середовище.

Мінералізація води – вміст у воді мінеральних речовин у розчиненому вигляді.

Рівень забруднення – числове значення показника вмісту домішки у воді (концентрація).

Стік – об’єм води, який проходить через створ за деякий визначений проміжок часу.

Стічні води – води, які були у виробничому, сільсько-господарському або побутовому використанні, а також води, які пройшли через яке-небудь забруднене середовище чи територію (зливні).

Створ – переріз русла водойми у місці дослідження.

Якість води – ступінь відповідності її характеристик потребам людини і технологічним вимогам.

У загальному випадку водойми живляться за рахунок припливу води водотоків-приток, що впадають у них. Так, у випадку водосховища – за рахунок рік, на яких вони створені. Вода приток перемішується з водою водойми.

Оскільки мінералізація цих вод може відрізнятися, то при змішуванні води притоки з водою водойми відбувається водообмін, тобто встановлення нового рівня мінералізації води у зоні перемішування.

Розглянемо процес водообміну у непроточній водоймі поверхневого водного об’єкта.

Основний вплив на рівень мінералізації води у зоні перемішування здійснюється за рахунок кратності Кв водообміну (ступеня проточності).

Кратність Кв водообміну у водоймі розраховується за формулою

К_{в =} Q_в /Q_с , (1.1)

де Q_в – об’єм води водосховища;

Q_с - об’єм річного стоку (припливу) води у водосховищі.

У природних умовах водообмін може відбуватися як за умов Q_в >Q_с , так і за умов Q_с > Q_в . Отже, чим більша кратність Кв водообміну (Кв >1 при Q_в>Q_с), тим менші зміни будуть у режимі мінералізації водного об’єкта відносно води рік, що його живлять.

Між середньою мінералізацією води у водоймі U_в і мінералізацією води у річці притоки U_р, яка її живить, при будь-якому водообміні K існує залежність

U_в / U_р = 0,99 – 0,26 / K . (1.2)

Це дозволяє розрахувати очікувану мінералізацію води водосховища для заданих значень U_в і K.

Мінералізація води є основним показником якості води водного об’єкта.

Якість води у різних водних об’єктах (річках, водой-мах, водосховищах, морях і т. д.) залежить від типу водного об’єкта, його гідрологічного режиму, а також виду і об’єму надходження стічних вод та домішок із суміжних сфер. Зміна якості води обумовлена як коливаннями водного режиму, так і біологічними внутрішніми процесами цієї водойми.

У природних умовах мінералізація вод притоки, як правило, відрізняється від мінералізації води у водному об’єкті. При цьому вона може бути як меншою, так і більшою порівняно з водою водойми.

Проте у випадку скидання техногенних стічних вод рівень концентрації забруднюючих речовин у стоках набагато перевищує забрудненість ними водного об’єкта.