Человеческая деятельность изменяет состояние ландшафтов, которое формировалось исключительно под действием природных факторов. При решении практических задач охраны водных объектов условно принимают фоновыми участки рек (или озер), расположенные вне непосредственного влияния источников загрязнения. Этим требованиям отвечают верховья рек или их притоков.
Химический состав вод местного стока (стока одинаковых по происхождению вод, формирующихся в пределах определенной местности в приблизительно одинаковых условиях склонов и почвогрунтов) зависит от категории воды и характера питания рек и водоемов в годичном цикле. В озерах одним из основных факторов, определяющих качество, является характер водного питания. Полевые исследования позволяют построить изолинии качества речных вод, соответствующих определенному генетическому классу и интенсивности водообмена. Генетический подход позволяет определять качество воды водоемов. Для рек генетический принцип не подходит, так как при этом не учитываются колебания стока в годичном и многолетнем периоде, а также неравномерность одновременных стоковых характеристик по территории. Определение гидрохимических показателей фоновых участков рек с учетом характеристик стока позволяет определять показатели воды при расчетных расходах. Предполагается, что между гидрохимическими ингредиентами и речным стоком существует коррелятивная зависимость. Существование связи между параметром стока и рассматриваемым ингредиентом дает возможность определить их значения, соответствующие расходу произвольной обеспеченности. Расчетные, показатели воды определяют обычно при обеспеченностях речного стока Р = 75...97% (в зависимости от решаемой задачи). Метод дает хорошие результаты при изучении гидрохимических ингредиентов, характеризующих минеральный состав стока. Установлена коррелятивная зависимость (коэффициент корреляции γ = 0,9):
∑i = klgM + d,
где ∑i – сумма ионов, мг/л; k – коэффициент; М – модуль стока, л/(с∙км2); d – постоянная.
Отсутствует связь между стоком и ингредиентами, характеризующими содержание в реках органических веществ (БПК, окисляемость и пр.). Прямой связи нет также между окисляемостью и БПК. Поэтому значения БПК и окисляемости должны рассматриваться по кривым обеспеченности типа БПК5 = f(Р%). БПК имеет обычно два максимума: в паводок, когда частично смывается поверхность грунта, и осенью во время увядания растительности.
Для пересчета пятидневных значений БПК на полные для фоновых значений загрязненности вод можно пользоваться коэффициентом пересчета 1,5...2 (для рек с болотным питанием принимается коэффициент пересчета 2). Таким образом, фоновые значения БПК для рек и водоемов со значительным питанием болотных вод превышает часто значения ПДК, что указывает на необходимость корректировки ПДК с учетом местных условий. Погрешность при оценке фоновых значений БПК достигает ±0,2 мг/л (при не менее двукратной повторности) и более. В морской воде фоновые БПК могут быть приняты 2 мг/л.
При определении допустимой нагрузки водоемов загрязнениями существенное значение имеет кислородный режим. Содержание растворенного в воде кислорода не падает в фоновых участках рек ниже 6...8 мг/л, а зимой – ниже 8...10 мг/л, т. е. дефицит в кислороде составляет 20...40%. Обедненные кислородом воды наблюдаются в зонах грунтового питания и под сплошным ледяным покровом (в озерах требуется часто дополнительная аэрация).
Токсических и прочих вредных веществ и микробов в воде фоновых участков рек, озер и морей, как правило, не содержится. Исключением являются фенольные соединения растительного происхождения (продукты разложения древесины и др.), которые в малых концентрациях обнаружены даже в верховьях ряда горных рек. При качественной оценке и прогнозах последствий сброса в водоемы и реки сточных вод существенное значение имеют, условия разбавления и смешения сточных вод, что зависит в значительной степени от гидрологического режима и морфометрии русла реки. Процессам, разбавления способствуют поперечные течения, зависящие от коэффициента извилистости русла:
ε = lф / lпр,
где lф – длина участка водотока, измеренная по фарватеру; lпр – длина этого же участка, измеренная по прямой.
При ε < 1,2 река прямолинейная, при ε = 1,2...1,4 умеренно извилистая и при ε > 1,4 – сильно извилистая. Реки типизируют также по скорости течения, расходу и коэффициенту Шези и делят на горные, предгорные и равнинные. Для разделения рек на группы по их величине можно воспользоваться классификацией, согласно которой ручьями называют водотоки с площадью водосбора А < 10 км2; малыми реками с А < 5000 км2; l = 50...250 км, Q = 2,5...50 м3/с; средними реками водотоки с A = 5000...50 000 км2, l = 250 ...600 км, Q = 50...500 м3/с, большими реками водотоки с A > 50 000 км2, l > 600 км и Q > 500 м3/с.
Фоновые значения интенсивности загрязнений рек и водоемов являются важной предпосылкой при определении предельно допустимой нагрузки сточными водами.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему