Многофакторная оценка воздействия на водные объекты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО МГУП

Кафедра комплексного использования водных ресурсов

Домашнее задание

«Многофакторная оценка воздействия на водные объекты»

Выполнила:

студентка группы 210

Афанасьева М.А.

Приняла:

кандидат технических наук

Соколова Светлана Анатольевна

Москва 2012



I. Введение. Основные положения

водный загрязнение истощение река

Человек оказывает на экосистемы прямое и косвенное воздействие. Прямое воздействие приводит к изменению конкретного фактора водной среды. Например: изъятие воды для водоснабжения городов приводит к истощению водных объектов; сброс загрязнённых сточных вод является причиной загрязнения природных водоёмов и водотоков.

Косвенное воздействие определяется причинно-следственными связями, посредством которых прямое воздействие порождает следствие, к которому приводят изменения в системе. Например: истощение водного объекта может быть вызвано не только водозабором, но и применением условий формирования стока на водосборной территории из-за вырубки лесов и чрезмерного увеличения площади сельхозугодий; вторичное загрязнение, при котором некоторые накопленные в донном грунте загрязняющие вещества за счёт поглощения его из воды опять попадают в воду, происходит эвтрофирование воды, связанное с изменением видового состава гидробионтов.

Судить о том, какое влияние наиболее опасно, можно только рассматривая конкретный момент времени с учётом интенсивности воздействия, его продолжительности, периодичности и масштаба.

Оценка воздействия на водные экосистемы многоэтапна и включает в себя:

1) Однофакторную оценку (оценку изменения конкретного фактора среда) Например: изменение концентрации загрязняющего вещества (азот, фосфор); изменение температуры воды, амплитуды её колебания; изменение режима стока воды в реке; изменение уровневого режима.

Это позволяет измерить, какой фактор изменён в недопустимых для системы пределах и обосновать проведение того или иного природоохранного мероприятия.

2) Многофакторную оценку - позволяет судить об изменении состояния водной экосистемы в целом. Например, как повлияет на водный объект изъятие части стока, сброс тёплых сточных вод и распашка окружающей площади водосбора.

Различают 3 основных вида антропогенных воздействий на природные объекты:

1) Загрязнение - привнесение в среду или образование в ней физических, химических или биологических агентов или превышение за рассмотренное время ест. среднемноголетнего уровня концентрации агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или нанос. урон мат. ценностям.

2) Истощение - уменьшение минимально допустимого стока поверхностных вод или сокращение запасов подземных вод.

3) Засорение - накопление в водных объектах трудноразложимых природных реагентов, предметов и материалов.



II. Однофакторная оценка воздействия на водный объект

Проведение однофакторной оценки требует полного описания состояния системы по рассматриваемым факторам. Такую возможность дает функция плотности распределения факторов среды до с(c') и после с(c”) внешнего воздействия. В отношении биогенных веществ, плотность распределения их концентраций в воде хорошо описывается законами распределения. В этом случае для получения данной функции достаточно знать такие параметры, как средняя концентрация и среднеквадратичное отклонение у' и у”. Степень воздействия определяется по методике В.В. Шибанова. На основе сопоставления плотностей распределения до и после воздействия и представляют собой оценку площади их перекрытия, которая будет характеризовать вероятность степени сохранения экосистемы ?с_i по рассматриваемому фактору. Графики плотностей распределения строятся по данным и рассчитываются по формуле:

Табл. 1. Расчёт для азота

ci	Плотность распределения с(cазота)		ci	Плотность распределения с(cазота)		ci	Плотность распределения с(cазота)
	До	После			До	После			До	После
	воздействия			воздействия			воздействия
0	3,8•10-06	3,8•10-06		0,34	2,0•10-01	2,78•10-01		0,68	8,7•10-17	2,0•10-01
0,02	2,5•10-05	9,9•10-06		0,36	9,9•10-02	3,75•10-01		0,7	2,6•10-18	1,4•10-01
0,04	1,5•10-04	2,6•10-05		0,38	3,4•10-02	4,87•10-01		0,72	6,5•10-20	8,9•10-02
0,06	7,4•10-04	6,3•10-05		0,4	1,1•10-02	6,07•10-01		0,74	1,4•10-21	5,6•10-02
0,08	3,1•10-03	1,5•10-04		0,42	3,1•10-03	7,26•10-01		0,76	2,6•10-23	3,4•10-02
0,1	1,1•10-02	3,4•10-04		0,44	7,3•10-04	8,35•10-01		0,78	4,0•10-25	2,0•10-02
0,12	3,4•10-02	7,3•10-04		0,46	1,5•10-04	9,23•10-01		0,8	5,3•10-27	1,1•10-02
0,14	8,9•10-02	1,5•10-03		0,48	2,5•10-05	9,80•10-01		0,82	6,0•10-29	6,0•10-03
0,16	2,0•10-01	3,1•10-03		0,5	3,7•10-06	1		0,84	5,8•10-31	3,1•10-03
0,18	4,8•10-01	6,0•10-03		0,52	4,7•10-07	9,80•10-01		0,86	4,8•10-33	1,5•10-03
0,2	6,1•10-01	1,1•10-02		0,54	5,0•10-08	9,23•10-01		0,88	3,4•10-35	7,3•10-04
0,22	8,4•10-01	2,0•10-02		0,56	4,5•10-09	8,35•10-01		0,9	2,0•10-37	3,4•10-04
0,24	9,8•10-01	3,4•10-02		0,58	3,48•10-10	7,26•10-01		0,92	1,0•10-39	1,5•10-04
0,25	1	4,4•10-02		0,6	2,29•10-11	6,07•10-01		0,94	4,4•10-42	6,3•10-05
0,28	8,4•10-01	8,9•10-02		0,62	1,29•10-12	4,87•10-01		0,96	1,6•10-44	2,5•10-05
0,3	6,1•10-01	1,4•10-01		0,64	6,15•10-14	3,75•10-01		0,98	5,2•10-47	9,9•10-06
0,32	3,8•10-01	2,0•10-01		0,66	2,51•10-15	2,78•10-01		1	1,4•10-49	3,7•10-06

Табл. 2. Расчёт для фосфора

ci, мг/л	Плотность распределения с(cазота)		ci, мг/л	Плотность распределения с(cазота)
	До	После			До	После
	воздействия			воздействия
0	0,278	0,135		0,023	0,011	0,956
0,001	0,375	0,164		0,024	0,006	0,923
0,002	0,487	0,198		0,025	0,003	0,882
0,003	0,607	0,236		0,026	1,5E-03	0,835
0,004	0,726	0,278		0,027	7,3E-04	0,783
0,005	0,835	0,325		0,029	1,5E-04	0,667
0,006	0,923	0,375		0,031	2,5E-05	0,546
0,007	0,98	0,430		0,033	3,7E-06	0,430
0,008	1	0,487		0,035	4,7E-07	0,325
0,009	0,98	0,546		0,037	5,0E-08	0,236
0,01	0,923	0,607		0,039	4,5E-09	0,164
0,011	0,835	0,667		0,041	3,5E-10	0,110
0,012	0,726	0,726		0,042	9,1E-11	0,089
0,013	0,607	0,783		0,044	5,5E-12	0,056
0,014	0,487	0,835		0,046	2,9E-13	0,034
0,015	0,375	0,882		0,048	1,3E-14	0,020
0,016	0,278	0,923		0,05	4,8E-16	1,1E-02
0,017	0,198	0,956		0,052	1,5E-17	6,0E-03
0,018	0,135	0,980		0,054	4,2E-19	3,1E-03
0,019	0,089	0,995		0,056	9,7E-21	1,5E-03
0,02	0,056	1		0,058	1,9E-22	7,3E-04
0,021	0,034	0,995		0,06	3,3E-24	3,4E-04
0,022	0,02	0,980		0,062	4,7E-26	1,5E-04

Точки пересечения кривых соответствуют значениям концентраций.

мг/л

мг/л

Рис. 1. Графики сопоставления функций плотностей распределения концентрации азота в речной воде. мг/л

Рис. 2. Графики сопоставления функций плотностей распределения концентрации фосфора в речной воде. мг/л

Определим приведённое значение величин концентрации по формулам:

; ;

Рис. 3. График интегральной нормированной функции нормального закона распределения

По графику определяем величины:

Х'_азот=1,6 F'_азот = 0,06 Х'_азот = 1,7 F'_азот = 0,05

Х'_{фосфора} = 0,8 F'_{фосфора} = 0,2 Х'_{фосфора} = 0,8 F' _{фосфора} = 0,2

Определим величину степени сохранности системы по каждому загрязнению.

Расчет значений величин характеризующих вероятность сохранности экосистемы по отдельным загрязняющим веществам показывает, что несмотря на то, что средняя концентрация веществ в воде после оказания внешнего воздействия меньше ПДК, от прежней системы сохраняются свойства с вероятностью меньше 50%, что значительно ниже допустимых пределов.

Весовые коэффициенты значимости определяются по формуле:

Оценка загрязненности:

Истощение реки.

Строим графики функции плотности распределения, задаваясь значениями:

по формулам:



Где:

Табл. 3. Таблица расчётов

Wi	с'(Wi)	с"(Wi)		Wi	с'(Wi)	с"(Wi)
0	0,00	0,00		1	1,00	1,00
0,1	0,06	0,77		1,1	0,99	1,00
0,2	0,20	0,86		1,2	0,97	1,00
0,3	0,36	0,91		1,3	0,93	0,99
0,4	0,53	0,94		1,4	0,88	0,99
0,5	0,68	0,97		1,5	0,83	0,98
0,6	0,80	0,98		1,6	0,77	0,97
0,7	0,89	0,99		1,7	0,71	0,96
0,77	0,94	1,00		1,8	0,65	0,95
0,8	0,95	1,00		1,9	0,60	0,95
0,9	0,99	1,00		2	0,54	0,94



Рис. 4. График зависимости плотности распределения от годового стока воды в реке. W_x = 1

На основе исходных данных относительных величин стока до и после воздействия на реку и модульных коэффициентов для перевода норм стока в сток различной обеспеченности, строятся графики кривых обеспеченности по формулам:

Табл. 4. Таблица расчётов

P, %	W'p	W”p		P, %	W'p	W”p
1	1,247	1,2096		50	0,997	0,9671
3	1,196	1,1601		60	0,972	0,9428
5	1,17	1,1349		70	0,945	0,9167
10	1,13	1,0961		80	0,915	0,8876
20	1,083	1,0505		90	0,874	0,8478
30	1,05	1,0185		95	0,842	0,8167
40	1,022	0,9913		99	0,782	0,7585

Рис. 5. Графики кривых обеспеченности. При W_х = 1: P' = 48%, P”= 36%

Значения вероятностей P' = 48%, P”= 36% определяем по графику, исходя из значения точки пересечения графиков кривых обеспеченности. С помощью этих вероятностей рассчитывается степень сохраненности по истощению:

?с_ист = (100 - P') + P” = (100 - 36) + 48 = 88

?с_ист > 70%, значит, воздействие на реку, связанное с безвозвратным водопотреблением, находится в допустимых пределах.

III. Многофакторная оценка воздействия на водный объект

Комплексная многофакторная оценка определяется путем сложения однофакторных (с учётом весового коэффициента).



Где з_i - весовой коэффициент, который показывает значимость конкретных факторов для экосистемы.

Например, если даже незначительная изменение фактора среды приводит к потере устойчивости системы (изменение величины ph и давления), значимость фактора велика. Изменяется з = 0…1, причём должно выполняться условие ? з_i = 1.

Следует учитывать, что использование функции (Ф) возможно в отношении разнородных факторов, например, истощенности (?с) и общей загрязненности всеми загрязнителями ?с_загр:

или однородных факторов, например, показателя загрязненности конкретным загрязнителем ?с_загр. В этом случае оценивается показатель общей загрязненности:

=

(Определение весовых коэффициентов проводится с помощью нормировки ПДК загрязнителя при помощи формулы:

,

где , N - количество рассматриваемых загрязняющих веществ.)

Весовые коэффициенты определим на основе накопленного опыта, который показывает, что загрязнение 1 м³ воды соответствует по эффекту воздействия на водную систему изъятию из нее 3 м³ воды. Следовательно:

На основании научных результатов можно сделать вывод, что степень воздействия на реку превышает допустимый предел, так как (Ф = 52% < Ф_доп =70%), что связанно с загрязнением среды. Следовательно, необходимы водоохранные мероприятия по очистке стоков, поступающих в реку.

Размещено на Allbest.ru