«Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния. Регулирование воздействий на водные ресурсы Материалы IV МЕЖДУНАРОДНОГО ВОДНОГО ФОРУМА ВНЕДРЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПРИРОДООХРАННЫХ РАЗРЕШЕНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ ...»

Секция 1.

Охрана водных ресурсов

и оценка их состояния.

Регулирование воздействий

на водные ресурсы

Материалы IV МЕЖДУНАРОДНОГО ВОДНОГО ФОРУМА

ВНЕДРЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПРИРОДООХРАННЫХ

РАЗРЕШЕНИЙ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

Волчуга Г. В., Завьялов С. В., Ивашечкина Л. С., Комоско И. В., Корякина Е. А.,

Кузьменков С. К., Михалап Г. И.

Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь Дубенок С. А.

РУП «Центральный НИИ комплексного использования водных ресурсов»

Зубрицкий В. С., Ходин В. В.

РУП «БелНИЦ «Экология»

Общей задачей системы природоохранных разрешений является установление специально уполномоченными органами государственного управления в области охраны окружающей среды требований к отдельным источникам экологического воздействия, стимулирования экономически эффективного достижения целей охраны окружающей среды, а также основы для расчетов экологических платежей и налогов.

Подготовка разрешений по отдельным компонентам природной среды (средовых разрешений) осуществляется на основании нормативов допустимого воздействия на окружающую среду, устанавливаемых юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям для осуществления ими природопользования в процессе экономической деятельности.

В целях предотвращения вредного воздействия на окружающую среду для природопользователей устанавливаются следующие виды нормативов допустимого воздействия на окружающую среду [1]:

нормативы допустимого изъятия природных ресурсов;

нормативы допустимых выбросов и сбросов химических и иных веществ;

нормативы образования и размещения отходов производства;

нормативы допустимых физических воздействий;

нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Хозяйственная и иная деятельность природопользователем не может осуществляться без разрешений на специальное водопользование, разрешений на выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух и разрешений на хранение (захоронение) отходов производства. Выдача каждого из разрешений является самостоятельной административной процедурой [2], причём сроки действия разрешений колеблются от 1 до 25 лет. К тому же природоохранные разрешения, как правило, ограничиваются установлением нормативов ПДВ/ПДС по отдельным компонентам окружающей среды и не включают условий в отношении эффективного энергопотребления, использования сырья и воды, вывода предприятия из эксплуатации, отчетности, уведомлений об авариях и т. д. При таком подходе не учитывается комплексное воздействие объектов, на которых природопользователем осуществляется хозяйственная и иная деятельность, на компоненты природной среды. Всё это снижает эффективность мероприятий по предотвращению (уменьшению) загрязнения окружающей среды.

В странах Европейского Союза подход к нормированию загрязнения окружающей среды решается комплексно. С этой целью в 1996 году была принята Директива ЕС (96/61/ЕС) о комплексном предотвращении и контроле загрязнения окружающей среды (КПКЗ), в 2008 году была утверждена переработанная версия этой директивы — 2008/1/EC. Однако еще до принятия официального документа некоторые страны ЕС уже пришли к осознанию того, что регулирование загрязнения «на конце трубы» не достаточно эффективно в отношении применяли принципы комплексного подхода к предотвращению и контролю загрязнения окружающей среды. В частности, Швеция, Великобритания и Испания задолго до Директивы уже применяли отдельные ее положения в деятельности по регулированию вредного воздействия производственных объектов Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

на окружающую среду. Необходимо отметить, что с введением в действие Директивы ЕС о КПКЗ, в каждой стране сформировались своя особенная системы природоохранных разрешений, основанные на общеевропейском законодательстве, но имеющие отличия в зависимости от исторических, экономических, юридических и иных факторов. Например, в Швеции действует одна система комплексных природоохранных разрешений для всех видов хозяйственной и иной деятельности, с разделением производственных объектов (установок) на три категории в зависимости от степени воздействия на окружающую среду. В других странах, таких как Великобритания, Польша, Чехия, Эстония, Болгария, параллельно действуют системы комплексных природоохранных разрешений, как этого требует Директива о КПКЗ, и системы средовых природоохранных разрешений (как правило, для тех видов хозяйственной и иной деятельности, которые не подпадают под действие Приложения I к Директиве о КПКЗ).

Неотъемлемым элементом системы комплексного предотвращения и контроля загрязнения является планомерное внедрение наилучших доступных технических методов (НДТМ), которыми являются технологические процессы, методы, порядок организации производства продукции и энергии, выполнения работ или оказания услуг, проектирования, строительства и эксплуатации сооружений и оборудования, обеспечивающие уменьшение и (или) предотвращение поступления загрязняющих веществ в окружающую среду, образования и (или) размещения отходов производства, по сравнению с применяемыми и являющиеся наиболее эффективными для обеспечения нормативов качества окружающей среды при условии экономической целесообразности и технической возможности их применения.

В Европейском союзе информация о НДТМ представляется в виде справочных руководств, которые предоставляют исчерпывающую информацию о НДТМ и предельных величинах выбросов с учетом НДТМ. Такая информация особенно актуальна при проектировании и вводе в эксплуатацию новых промышленных объектов.

Для существующих предприятий, особенно в странах с переходной экономикой, к которым относится и Беларусь, будет нецелесообразно просто внедрить НДТМ и установить нормативы, на основании предельных величин выбросов и сбросов, указанных в справочных руководствах по НДТМ. Вместо этого, больше внимания должно быть уделено оптимальному планированию внедрения НДТМ с учетом условий эксплуатации уже существующего объекта, экологической обстановки в том районе, где находится такой объект, а также экономической целесообразности внедряемых методов.

В то время как в Республике Беларусь только начинается процесс адаптации европейских справочных руководств по НДТМ и разработки на их основе национальных пособий по наилучшим доступным техническим методам, в Европе процедура сбора информации о наилучших доступных технических методах и подготовке сводных руководств уже давно налажена. Роль органа, принимающего решения в системе обмена информацией о наилучших доступных технических методах на европейском уровне, играет Директорат по вопросам окружающей среды (DG Environment) Европейской комиссии. Он утверждает рабочий план по разработке НДТМ и принимает решения по финансовым ресурсам для Форума по обмену информацией (ФОИ), Европейского бюро по комплексному предотвращению и контролю загрязнения (далее — бюро КПКЗ) и технических рабочих групп, участвующих в разработке наилучших доступных технических методов (далее — ТРГ).

Форум по обмену информацией (ФОИ) является консультативным органом. Он организует встречи, проходящие раз в полгода, для обсуждения деятельности ТРГ и согласования рекомендаций для Директората по вопросам окружающей среды, касающихся проектов справочных руководств по НДТМ и рабочего плана ТРГ. Членами ФОИ являются представители природоохранных учреждений, отвечающих за реализацию Директивы о Комплексном предотвращении и контроле загрязнения окружающей среды на национальном уровне (обычно это Министерство окружающей среды). Администратор и координатор работает от имени Директората по вопросам окружающей среды.

Материалы IV МЕЖДУНАРОДНОГО ВОДНОГО ФОРУМА Бюро КПКЗ создано Европейской комиссией в рамках Института перспективных технологических исследований в Севилье. В него входят руководитель Бюро, небольшой секретариат (3 человека) и группа технических экспертов, которые координируют и обеспечивают разработку или критический анализ одного или нескольких конкретных справочных руководств по НДТМ и руководят работой соответствующих ТРГ. Число технических экспертов, нанимаемых бюро КПКЗ, зависит от рабочих планов по разработке и пересмотру справочных руководств по НДТМ. Технические сотрудники нанимаются на период разработки и пересмотра конкретных справочных руководств по НДТМ (обычно на 1,5—2 года).

В ТРГ входят эксперты от государств-членов ЕС, стран Европейской ассоциации свободной торговли (далее — ЕАСТ), стран-кандидатов в ЕС, промышленности и общественных организаций, работающих в области охраны окружающей среды. Этих экспертов нанимает Бюро КПКЗ.

Результаты деятельности бюро КПКЗ и ТРГ размещаются на сайте http://eippcb.jrc.es, где также представлены информация об источнике и контактная информация о членах ТРГ.

Справочное руководство по НДТМ должно включать ряд обязательных элементов, которые позволят сделать вывод о том, что такое «наилучшие доступные технические методы» в общем смысле для конкретного сектора. Определение НДТМ требует, чтобы методы разрабатывались в масштабах, обеспечивающих их практическое применение в секторе. Данные в поддержку метода как НДТМ можно получить на одном или нескольких предприятиях, которые применяют этот метод в любой стране мира.

Справочное руководство по НДТМ не предписывает использование конкретных технологий и не устанавливает нормативы воздействия на окружающую среду, равно как и не устраняет обязательства со стороны операторов установок (природопользователей) и государств-членов ЕС в отношении принятия решений на национальном, региональном или местном уровне о применении наиболее оптимальных для окружающей среды технических методов производства.

Все Справочные руководства по НДТМ должны отвечать общим принципам их составления.

В целом, разработка и практическое применение справочных руководств по НДТМ в странах ЕС осуществляется с использованием одного из следующих подходов:

использование справочных руководств по НДТМ ЕС в оригинале на английском языке и его краткого содержания на национальном языке;

перевод всех справочных руководств по НДТМ на национальные языки и последующее использование переведенных справочных руководств по НДТМ;

практическое применение справочных руководств по НДТМ в рамках 3-ступенчатого процесса:

сравнение руководства с существующим законодательством и политикой;

консультации с промышленностью и компетентными органами по поводу его содержания;

практическое применение руководства с целью урегулирования вопросов охраны окружающей среды;

адаптация справочных руководств по НДТМ путем внесения изменений в действующие национальные документы о НДТМ;

региональная адаптация — создание дополнительного руководства для лиц, принимающих решения, и природопользователей, получающих комплексные природоохранные разрешения, по вопросам применения европейских справочных руководств по НДТМ;

справочные руководства по НДТМ используются для обновления национальных юридически обязательных стандартов, касающихся НДТМ.

Подход номер 1 применяется во многих новых странах ЕС (напр., в Польше и Венгрии). Подход номер 2 применяется в Чешской Республике. Подход номер 3 применяется в Нидерландах, где справочные руководства по НДТМ включены в национальные Руководящие рекомендации по вопросам выбросов в воздух, и рекомендации Комиссии по интегрированному управлению водными ресурсами. Подход номер 4 применяется в ряде стран, которые давно являются членами ЕС, таких как Соединенное Королевство и Ирландия. Подход номер 5 применяется во Фландрии и Бельгии. Подход номер 6 применяется в Германии.

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

Директива ЕС о КПКЗ является не конечной целью обеспечения более «чистого производства», а лишь очередным этапом на пути к совершенствованию регулирования воздействия на окружающую среду экологически опасной деятельности. В настоящее время разработан проект Директивы Европейского Парламента и Европейского Совета о промышленных воздействиях (комплексное предупреждение и контроль за загрязнением), который объединил в себе несколько директив Европейского Совета, а именно, 78/176/ЕЕС от 20 февраля 1978 г.

Об отходах от производства диоксида титана, 82/883/ЕС от 3 декабря 1982 г. О процедурах для наблюдения и мониторинга окружающей среды в зоне воздействия отходов от производства диоксида титана, 92/112/ЕЕС от 15 декабря 1992 г. О процедурах гармонизации программ уменьшения и окончательного устранения загрязнения, причиненного производством диоксида титана, 1999/13/ЕС от 11 марта 1999 г. Об ограничении выбросов летучих органических веществ, 2000/76/ЕС от 4 декабря 2000 г. О сжигании отходов, 2001/80/ЕС от 23 октября 2001 г. Об ограничении выбросов в атмосферный воздух отдельных загрязнителей от крупных энергетических установок и 2008/1/ЕС от 15 января 2008 г. О комплексном предупреждении и контроле загрязнения.

Первые шаги по реформе системы природоохранных разрешений и внедрению комплексных природоохранных разрешений (КПР) в Республике Беларусь были предприняты в 2008 г.

в связи с проектом международной технической помощи, финансируемого Всемирным банком «Укрепление институциональной и законодательной базы в целях внедрения системы комплексных экологических разрешений в Республике Беларусь».

В рамках проекта в 2009 г. в Республике Беларусь была разработана и принята Национальной стратегии внедрения комплексных природоохранных разрешений на 2009—2020 годы [2].

При реализации первого этапа Стратегии (2009—2010 гг.) предусмотрена разработка проектов нормативных правовых актов, регулирующих выдачу комплексных природоохранных разрешений, определяющих компетенцию государственных органов в процессе выдачи КПР, права и обязанности природопользователей и общественности в данной области отношений, а также определяющих форму, содержание и порядок выдачи КПР.

В результате реализации Стратегии с учетом норм действующего законодательства подготовлен пакет нормативных правовых актов, включающий проект Указа Президента Республики Беларусь «О комплексных природоохранных разрешениях», проект постановления Совета Министров Республики Беларусь «Об утверждении Положения о порядке выдачи комплексных природоохранных разрешений, внесения в них изменений и (или) дополнений, продления срока и прекращения их действия» и проект постановления Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды «О некоторых вопросах выдачи комплексных природоохранных разрешений».

Проектом Указа предлагается установить правовые основы выдачи КПР, определить компетенцию государственных органов в области отношений по комплексным природоохранным разрешениям. С учетом норм Директивы ЕС «О комплексном предотвращении и контроле загрязнения», перечня объектов, для которых проводится оценка воздействия на окружающую среду, установленного в статье 13 Закона Республики Беларусь от 9 ноября 2009 года «О государственной экологической экспертизе», с учетом видов экологически опасной деятельности, установленных Указом Президента Республики Беларусь от 24 июня 2008 г. № 349 «О критериях отнесения хозяйственной и иной деятельности, которая оказывает вредное воздействие на окружающую среду, к экологически опасной деятельности», в проекте Указа определен перечень объектов, для которых могут быть внедрены наилучшие доступные технические методы, а природопользователям, осуществляющим их эксплуатацию, выданы комплексные природоохранные разрешения. В проекте Указа для однозначной трактовки его норм дано определение «наилучшие доступные технические методы».

Учитывая, что система КПР должна устанавливаться в Республике Беларусь постепенно, предлагается на первом этапе выдавать комплексные природоохранные разрешения только природопользователям, которые с 1 января 2011 года вводят в эксплуатацию объекты, оказывающие значительное воздействие на окружающую среду. А с 1 января 2016 года — для всех природопользователей, эксплуатирующих объекты, оказывающих значительное воздействие на окружающую среду. Предлагаемые этапы введения КПР определены согласно Национальной стратегии внедрения КПР на 2009—2020 годы.

Проект постановления Совета Министров Республики Беларусь «Об утверждении Положения о порядке выдачи комплексных природоохранных разрешений, внесения в них изменений и (или) дополнений, продления срока и прекращения их действия» предусматривает порядок взаимодействия органов выдачи КПР с заинтересованными при получении природопользователями КПР и устанавливает следующие процедуры: принятие и рассмотрение заявлений на выдачу КПР, выдачу КПР, продление срока действия КПР, внесение в КПР изменений и (или) дополнений, приостановление, прекращение действия и возобновление действия КПР.

Проект постановления Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды «О некоторых вопросах выдачи комплексных природоохранных разрешений» устанавливает форму заявления на выдачу КПР и форму самого КПР, а также инструкции по их заполнению.

Проект постановления разработан с учетом требований, установленных законодательством в отношении действующей системы природоохранных разрешений, включающей разрешения на выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, разрешения на специальное водопользование, разрешения на хранение и захоронение отходов производства.

Указанными законодательными актами сформирована система комплексных природоохранных разрешений, которая включает в себя разрешения на выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, разрешения на специальное водопользование, разрешения на хранение и захоронение отходов производства.

КПР выдаются территориальными органами Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды в порядке, установленном Советом Министров Республики Беларусь.

Параллельно с разработкой нормативной правовой базы в республике Приказом Минприроды № 327 от 12 ноября 2009 г. создан Центр по НДТМ Минприроды РБ [4]. Специалисты Центра осуществляют координацию разработки национальных справочных руководств по НДТМ — пособий. В настоящее время разработаны проекты пособия по наилучшим доступным техническим методам в литейной и кузнечной промышленности и пособия по НДТМ в производстве продуктов питания, напитков и молока. Планируется адаптация еще 31 справочного руководства ЕС и разработка соответствующих национальных пособий по НДТМ.

Внедрение системы КПР позволит сократить временные затраты природопользователей на подготовку и согласование разрешений на выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, на специальное водопользование и на хранение, захоронение отходов, а также сократить количество административных процедур, совершаемых Минприроды и его территориальными органами в отношении отдельных групп природопользователей.

В области природопользования и охраны окружающей среды переход на комплексные природоохранные разрешения позволит более эффективно осуществлять регулирование воздействий на окружающую среду, стимулировать снижение уровня загрязнения окружающей среды и предотвращать перенос загрязнения из одного компонента природной среды в другой. К тому же внедрение КПР позволит гармонизировать национальное законодательство в данной области с нормами Европейского Союза.

Закон Республики Беларусь «Об охране окружающей среды» от 26 ноября 1992 года в редакции Закона Республики Беларусь от 17 июля 2002 года.

Об утверждении перечня административных процедур, совершаемых Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды и его территориальными органами в отношении Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

юридических лиц и индивидуальных предпринимателей. Постановление Совета Министров от 22.10.2007 г. № 1379.

Национальная стратегия внедрения комплексных природоохранных разрешений на 2009-2020 годы, утверждена постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 25 июля 2009 г. № 980.

Приказ Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь от 12.11.2009 г. «О создании Центра по наилучшим доступным техническим методам» № 327.

ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА КОЛЕБАНИЙ

МИНИМАЛЬНОГО СТОКА РЕК БЕЛАРУСИ

Брестский государственный университет имени А. С. Пушкина г. Брест, Республика Беларусь В последние годы наблюдаются заметные изменения водности рек, которые связывают с глобальным потеплением и увеличением антропогенной нагрузки. Одной из наиболее важных гидрологических величин является минимальный сток и его пространственно-временные колебания. Минимальный сток определяет развитие и функционирование водных и околоводных экосистем, имеет существенное значение при решении водохозяйственных задач (объемы водопотребления, сброса сточных вод). Научное и практическое значение имеет выявление закономерностей пространственно-временных колебаний минимального стока в современных условиях, адаптация существующих и разработка новых методик определения минимального стока при отсутствии данных гидрометрических наблюдений, особую значимость приобретают прогнозные оценки изменения минимального стока.

Целью нашего исследования является дать прогнозную оценку изменения минимального стока при различных сценариях развития климата и антропогенной нагрузки.

В настоящее время для описания многолетних колебаний минимального стока, в основном, используются три общие статистические модели:

последовательность независимых случайных величин;

простая цепь Маркова;

сложная цепь Маркова (допускается наличие ближних и дальних внутрирядных связей) [1].

Стационарные временные ряды летне-осеннего минимального стока должны иметь неизменные параметры распределения вероятностей, а автокорреляционная функция зависеть только от временного сдвига. Первое условие подразумевает постоянство климатических и физикогеографических условий формирования летне-осеннего минимального стока, как за период гидрологических наблюдений, так и за период прогнозирования и не допускает возможности изменения этих условий в будущем. Второе условие рассматривает сток чисто как случайный процесс, т. е. отрицая преемственность в развитии гидрологического процесса во времени, или допускает существование некоторой зависимости текущих значений стока от предшествующих [1]. Свойство эргодичности заключается в том, что одна реакция временного ряда значений стока достаточной продолжительности может заменить множество реализаций той же продолжительности. Для доказательства этого свойства достаточно показать приближение ординат автокорреляционной функции к нулю при возрастании сдвига между временными интервалами.

Когда тренд явно не выражен, необходимо рассматривать выборочные автокорреляционную (АКФ) и частную автокорреляционную (ЧАКФ) функции данного процесса, с помощью которых определяются вид и порядок минимального летне-осеннего стока рек. При этом используются следующие критерии оценки степени нестационарности процесса и выбора модели [1] приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Критерии нестационарности процесса и выбора модели Экспондециально затухает выброс лишь при = Форма затухания в виде синусоиАР (2)) авторегрессия второго дальной волны или экспоненци- выброс лишь при =1 = ально затухает Выброс при =1 и =2, остальные Форма синусоидальной волны (МА (2)) скользящее среднее значения нулевые или экспоненциально затухает второго порядка Экспоненциально затухает, наЭкспоненциально затухающие (АР МА (1)) авторегрессия чиная с =1 (затухание может быть монотонным или осциллитонно осцеллируют порядка рующим) Многолетние колебания минимального стока можно рассматривать как простую цепь Маркова, то есть принимается во внимание связь между стоком смежных лет и не учитывается корреляция между стоками несмежных интервалов. Коэффициент автокорреляции временных рядов летне-осеннего минимального стока изменяется в пределах –0,45—0,88, а зимнего — –0,46—0,81, что свидетельствует о наличии тесной связи минимальных расходов в смежные годы. Положительные коэффициенты автокорреляции характерны для рек верхнего течения рр. Неман, Березина, Друть, а отрицательные — для междуречий рр. Свислочь — Березина, Припять — Днепр.

Для описания многолетних колебаний минимального стока основных рек Беларуси использовалась сложная цепь Маркова (допускается наличие ближних и дальних внутрирядных связей) со сдвижкой до 30 лет. В этом случае ключевым моментом для описания колебаний является автокорреляционная функция (АКФ). Как показал анализ значимости коэффициента автокорреляции минимального стока рек, гипотеза независимости минимального стока не может быть принята ни для одной из исследуемых рек, так как минимальные расходы не являются совокупностью независимых случайных величин. Частный вид моделей приведен в таблице 2.

Для рассматриваемых моделей коэффициент корреляции принимает значения от 0,30 (Сож — г. Гомель) до 0,71 (Щара — г. Слоним). Коэффициент детерминации численно изменяется от 0,23 (Днепр — Речица) до 0,50 (Щара — Слоним). Коэффициент детернимации указывает на 50 % вероятность объяснения переменных, включенных в модель. Анализ автокорреляционных функций показал, что для моделей характерно наличие дальних внутрирядных связей.

Так для летне-осеннего минимального стока характерно наличие значимой связи на 12, 20, 28 году, а для зимнего встречаются как ближние (3, 4, 6 году), так и дальние связи (17, 26, 28 лет).

Анализ выборочных АКФ и ЧАКФ показал, что для большинства временных рядов минимальных расходов воды рек Беларуси закономерности формирования летне-осеннего и зимнего Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

стока в многолетнем разрезе может быть идентифицировано моделями АР (1) и АР (2). Так как для первой модели характерна экспоненциально затухающая автокорреляционная функция, а частная автокорреляционная функция имеет выброс при = 1. Вторая модель характеризуется затуханием автокорреляционной функции в виде синусоидальной волны или экспоненциально затухает, а частная автокорреляционная функция имеет выброс при = 1 = 2.

В настоящее время, по данным Департамента гидрометеорологии Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, с 1988 г. на территории республики наблюдается рост среднегодовых температур воздуха, за исключением 1996 г., когда средняя годовая температура воздуха выше нормы. Выявлен положительный тренд годовых температур воздуха, а анализ среднемесячных температур за период с 1985 по 2005 гг. показал, что наибольшие изменения произошли в зимние месяцы и в июле. Линейный тренд температуры воздуха за год в целом составляет +0,72 °C за 10 лет, а в июле +1,40 °C за 10 лет [2, 3]. Кроме того, наблюдается смещение самых холодных месяцев на ноябрь и декабрь.

По модельным оценкам увеличение количества атмосферных осадков при потеплении климата должно наблюдаться в высоких широтах, а уменьшение — в низких. Граница раздела проходит по 50—55 °C. ш., что позволяет прогнозировать небольшие изменения атмосферных осадков на территории Беларуси при потеплении климата. В изменениях атмосферных осадков на территории Беларуси наблюдаются следующие тенденции: в январе, июне, сентябре, ноябре и декабре идет уменьшение количества осадков, а в феврале, мае, августе и октябре — увеличение [2]. Исходя из вышесказанного, можно полагать, что для Беларуси ожидается увеличение температуры воздуха на 0,3—3 °C, а изменение атмосферных осадков (увеличение или уменьшение) на 0-15 % от современного уровня [3, 4, 5, 6, 7].

Используя гидролого-климатическую гипотезу В. С. Мезенцева [8], разработана многофакторная модель, в основе которой лежит стандартное уравнение водного баланса участка суши с независимой оценкой основных элементов баланса (атмосферные осадки, суммарное испарение и климатический сток) в годовом аспекте. Разработанная модель позволила оценить возможные изменения минимальных расходов рек Беларуси в теплый период в зависимости от тех или иных гипотез развития климата.

На рис. 1 представлена пространственная структура слоя минимального стока рек Беларуси на 2015 г. Сравнение прогнозных данных с современными показал:

в большей части территории Беларуси летне-осенний и зимний минимальный сток рек Беларуси уменьшится; летне-осенний на 24 %, зимний — 21 %;

на юге и юго-востоке изменения будут иметь обратную тенденцию, т. е. летне-осенний и зимний минимальный сток увеличится; летне-осенний на 23 %, а зимний — 16 %.

Представленная прогнозная оценка изменения минимального стока на территории Беларуси на 2015 г. достаточно схематична и актуальна при условии сохранения современных тенденций изменения метеоэлементов.

Для проведения численного эксперимента возможного изменения минимального стока рек Беларуси были отобраны 47 малых рек. Основываясь на существующих в настоящее время сценариях изменения климата и антропогенного воздействия на водосборы рек, эксперимент проведен по следующим вариантам:

Вариант 1 — средняя годовая температура воздуха увеличится на 2 °C по сравнению с современными условиями при неизменном количестве атмосферных осадков;

Вариант 2 — уменьшение годовых атмосферных осадков на 10 % с неизменной температурой воздуха;

Вариант 3 — годовые атмосферные осадки уменьшаются на 10 %, а средняя годовая температура воздуха увеличивается на 2 °C;

Вариант 4 — заболоченность и лесистость водосбора уменьшаются, а густота речной сети и распаханность увеличиваются на 5, 10, 20 и 30 % от существующих в настоящее время при неизменных климатических условиях.

Изменения минимального стока в результате антропогенных воздействий выражаются в относительных величинах — в процентах по отношению к современным условиям, т. е. рассчитывается относительное увеличение или уменьшение минимального стока.

Исходя из расчетов, на основе указанных выше уравнений с принятыми гипотезами, сделаны следующие выводы:

— по первому варианту (увеличение температуры на 2 °C летне-осенний минимальный сток практически не изменится (2,2—2,5 %). Анализ полученных данных дает представление о небольшом уменьшении минимального стока при увеличении температуры. Произошло небольшое увеличение суммарного испарения на севере республики и почти не изменилось на юге, особенно заметна эта тенденция в летние месяцы (июнь, июль, август). Небольшие изменения минимального стока можно объяснить тем, что температура воздуха не является решающим стокоформирующим фактором.

Таблица 2. Параметры прогнозных моделей Западная Двина — г. Полоцк Припять — г. Мозырь Неман — г. Гродно Днепр — г. Речица Птичь — с. Лучицы Мухавец — г. Брест Щара — г. Слоним Вилия — с. Михалишки Дисна — пгт.

Шарковщина Сож — г. Гомель Западная Двина — г. Полоцк Припять — г. Мозырь Неман — г. Гродно 0, Днепр — г. Речица Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

с. Лучицы Мухавец — г. Брест Щара — г. Слоним Вилия — с. Михалишки Дисна — пгт.

Шарковщина Березина — г. Бобруйск Сож — г. Гомель Рис. 1. Пространственная структура слоя минимального стока на 2015 год — по второму варианту (уменьшение осадков на 10 %) летне-осенний минимальный сток может уменьшиться на 15 %, а суммарное испарение — в среднем на 5—10 %. При этом максимальное уменьшение стока наблюдается в июне–июле на 20 %. Необходимо отметить синхронное уменьшение минимального речного стока и суммарного испарения при уменьшении количества атмосферных осадков. Количество поступающей влаги уменьшилось, соответственно уменьшилась и возможность ее испарения, что можно объяснить меньшей влажностью почвы и увеличением ее водопоглощающей способности.

— по третьему варианту (уменьшение осадков на 10 % и увеличение температуры на 2 °C) сток уменьшился в среднем на 20 % (июнь — 40 %). Речной сток оказался очень чувствительным к одновременному уменьшению количества атмосферных осадков и увеличению температуры воздуха. Значения минимального стока существенно уменьшились для июня на 38 %, июля на 18 %, августа на 16 %. Такое положение можно объяснить небольшими расходами во время летней межени и большим (по отношению к остальным месяцам года) абсолютным уменьшением количества осадков (в летние месяцы выпадает наибольшее количество осадков).

— по четвертому варианту (заболоченность и лесистость водосбора уменьшаются, а густота речной сети и распаханность увеличиваются на 5, 10, 20 и 30 % соответственно) средние значения изменений речного стока для исследуемых рек-водосборов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Средние величины изменения минимального стока по варианту 4, в % к существующему Анализ таблицы 3 позволяет выявить тенденцию постепенного перехода от уменьшения стока в июне — июле к его увеличению в августе — октябре, при этом переход через критические значения изменений приходится на вторую половину июля. Необходимо отметить, что одновременное осушение болот, вырубка лесов, создание новых мелиоративных систем и увеличение процента пахотных земель уменьшает и растягивает во времени речной сток весеннего половодья и тем самым увеличивает его в летне-осенние месяцы. Прослеживается тенденция увеличения летне-осеннего минимального стока в зависимости от степени антропогенных воздействий, но 20—30 % изменений на водосборе практически невозможно, поэтому хозяйственная деятельность в бассейнах рек не может повлиять существенным образом на изменение минимального стока рек Беларуси в ближайшем будущем.

Получены прогнозные оценки изменений минимального стока рек Беларуси для различных сценариев развития климата, которые необходимы для рационального использования речных вод:

— при увеличении средней годовой температуры на 2 °C и неизменном количестве атмосферных осадков (вариант 1) существенного изменения летне-осеннего минимального стока не произойдет и составит ± 2,5 %.

— при уменьшении количества осадков на 10 % и неизменной температуре воздуха (вариант 2) произойдет уменьшение летне-осеннего минимального стока на 15 %. При этом максимальное уменьшение стока наблюдается в июне–июле на 20 %.

— при уменьшении количества осадков на 10 % и увеличение средней годовой температуры на 2 °C (вариант 3) летне-осенний минимальный сток уменьшится на 20 %.

— при уменьшении заболоченности и лесистости и увеличении густоты речной сети и распаханности (вариант 4) выявлена тенденция постепенного перехода от уменьшения стока в июне–июле к его увеличению в августе–октябре, при этом переход через критические значения изменений приходится на вторую половину июля.

Таким образом, наиболее неблагоприятным прогнозом развития климата для рек Беларуси является третий вариант (уменьшение количества осадков на 10 % и увеличение средней годовой температуры на 2 °C), так как приведет к уменьшению летне-осеннего минимального стока до 38 %, а при наложении на этот вариант 10 % антропогенного воздействия на водосбор реки уменьшение минимального стока может достигнуть 50 %.

1. Исмайылов, Г. Х., Федоров, В. М. Анализ многолетних колебаний годового стока Волги. — Москва, Водные ресурсы, 2001. том 28, № 5. — С. 517—525.

2. Волчек, А. А. Районирование территории Беларуси по изменению градиента атмосферных осадков/А. А. Волчек, Ан. А. Волчек, О. И. Грядунова//География в XXI веке: проблемы и перспективы развития: материалы междунар. науч.-практ. конф., Брест, 17—18 марта 2008 г. /М-во образования Респ. Беларусь, Брест. гос. ун-т им. А. С. Пушкина; редкол.: К. К. Красовский [и др.]. — Брест, 2008. — С. 8—10.

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

3. Волчек, А. А. Трансформации температуры воздуха на территории Беларуси в современных условиях/А. А. Волчек, О. И. Грядунова//Наука, образование и культура: состояние и перспективы инновационного развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Мозырь, 27—28 марта 2008 г. /Мозыр. гос. пед. ун-т; редкол.: В. В. Валетов [и др.]. — Мозырь, 2008. — С. 23—25.

4. Возможные изменения водных ресурсов и водного режима в бассейне Днепра при различных сценариях потепления климата/В. Ю. Гергиевский [и др.]//Материалы научно-практической конф.: «Водные ресурсы и устойчивое развитие экономики Беларуси». — Минск: ЦНИИКИВР, 1996. — С. 21-48.

5. Логинов, В. Ф. Водный баланс речных водосборов Беларуси/В. Ф. Логинов, А. А. Волчек. — Минск: Тонпик, 2006. — 160 с.

6. Логинов, В. Ф. Причины и следствия климатических изменений/В. Ф. Логинов. — Минск:

Навука і тэхніка, 1992. — 319 с.

7. Логинов, В. Ф. Изменения климата Беларуси и их последствия/В. Ф. Логинов, Г. И. Сачок, В. С. Микуцкий. — Минск: Тонпик, 2003. — 330 с.

8. Мезенцев, В. С. Метод гидролого-климатических расчетов и опыт его применения для Западно-Сибирской равнины по признакам увлажненности и теплообеспеченности/В. С. Мезенцев//Тр. Омского с. х. ин-та. — Омск, 1957. — Т. 27. — С. 59—66.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СВАЛОЧНОГО

ФИЛЬТРАТА НА ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Красногорская Н. Н., к. г. н., Елизарьев А. Н., Кияшко И. Ю., Фащевская Т. Б.

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа, Россия Сохранение качества и количества водных ресурсов является одной из наиболее обсуждаемых проблем в настоящее время. Рациональное управление и охрана поверхностных и подземных вод для обеспечения потребностей человека и природы отмечены в Водной Рамочной Директиве 2000/60/EC (с изм. 2009/31/EC), в решении V-го Всемирного водного форума (март 2009 г., Стамбул), а также в Водной стратегии РФ на период до 2020 г. (распоряжение Правительства РФ от 27.08.2009 г.).

Особенностью любой урбанизированной территории является наличие в ее пределах как водных объектов (ввиду постоянной потребности населения в воде), так и объектов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО) (ввиду стремления снизить плату за их вывоз). Такая особенность современных мегаполисов определяет влияние объектов захоронения отходов на водотоки и водоемы урбанизированной территории.

Воздействие объектов захоронения отходов на водные ресурсы обусловлено образованием жидкой фазы отходов (фильтрата), поступающей в поверхностные водные объекты двумя путями: с подземным стоком (из-за наличия гидравлической связи) и в результате поверхностного смыва. Несмотря на то, что объем фильтрата, как правило, составляет незначительную долю в объеме речного стока, поступление фильтрата в водные объекты приводит к деградации естественных экосистем, снижению качества воды за счет высокой загрязненности. Поэтому, для сохранения естественных водных экосистем необходима разработка технологий сбора и обезвреживания свалочного фильтрата, которые основываются на результатах его количественной и качественной оценки.

В настоящее время исследования в области количественной оценки влияния свалочного фильтрата на гидросферу характеризуются отсутствием научно-обоснованного методического подхода, заключаются в определении лишь среднегодового объема образующегося фильтрата и отсутствием учета гидродинамических явлений в водотоке-реципиенте. В связи с этим, в настоящей работе выполнена комплексная оценка влияния свалочного фильтрата на водные объекты, которая условно разбита на 2 этапа:

— разработка методики оценки внутригодовой и межгодовой динамики образования фильтрата;

— анализ опасности поступления фильтрата в водный объект с учетом происходящих в нем процессов разбавления.

Факторами, влияющими на образование фильтрата, являются климатические особенности территории складирования отходов, характеристики объекта, морфологический состав и влажность ТБО, возраст объекта захоронения и др. Несмотря на то, что количество выпадающих осадков является основным фактором влияющим на образование фильтрата, ни одна из существующих методик оценки объема фильтрата не учитывает внутригодовую и межгодовую неравномерность выпадения осадков (как правило, расчет производится по среднегодовой величине осадков), в том числе их экстремальные значения (в сезоны дождей и активного снеготаяния).

В связи с этим, для учета вероятностной природы внутригодовых и межгодовых изменений количества осадков в настоящей работе применено динамико-стохастическое моделирование процессов формирования фильтрата на основе вероятностно-статистического метода (анализ статистической однородности временных рядов и построение кривых обеспеченности). В результате разработана методика количественной оценки образования свалочного фильтрата. Согласно разработанной методике, внутригодовая и межгодовая динамика объемов свалочного фильтрата определяется с учетом количества осадков различной обеспеченности, что позволяет выявить как внутригодовую, так и многолетнюю неравномерность образования фильтрата.

Апробация предложенной методики проведена для полигона ТБО «Черкассы» г. Уфы (Республика Башкортостан). Для оценки негативного воздействия полигона ТБО «Черкассы» на водные объекты, проведен вероятностно-статистический анализ временных рядов данных о выпадении осадков на станции «Уфа-Дема» за период 1937—2008 гг. (по данным БашУГМС). С помощью программы «StokStat 2.0» построены теоретические кривые обеспеченности среднемесячных значений количества осадков в г. Уфе для каждого месяца, а также рассчитаны среднемноголетние значения, коэффициенты вариации (Cv) и асимметрии (Cs).

По полученным кривым обеспеченности рассчитаны среднемесячные и среднемноголетние объемы образования фильтрата на полигоне ТБО «Черкассы». Как показали результаты расчета, в зимние месяцы наблюдается отсутствие фильтрата. В то же время, внутригодовая динамика объемов фильтрата характеризуется экстремумом в апреле (30 тыс. м 3 при осадках 50 % обеспеченности). Это обусловлено интенсивным образованием свалочного фильтрата вследствие весеннего таяния снежного покрова, накопившегося на участке складирования.

Для анализа опасности поступления фильтрата в водный объект с учетом происходящих в нем процессов разбавления, проведен корреляционный анализ взаимосвязи полученных значений объема образования фильтрата полигона ТБО «Черкассы» с объемом стока р. Шугуровки, обеспеченность которых одинакова. Несмотря на незначительный вклад фильтрата в сток р. Шугуровки (0,1…0,7 %), корреляционный анализ позволил установить зависимости между объемом стока р. Шугуровки и объемом фильтрата полигона ТБО «Черкассы». На основе подбора функции по максимальному коэффициенту детерминации установлено, что полученные зависимости обладают высокой достоверностью аппроксимации с R 2 = 0,97…0,99.

Таким образом, предложена методика оценки внутригодовой и межгодовой динамики объема образования свалочного фильтрата на основе динамико-стохастического моделирования, которая учитывает сезонное распределение осадков по агрегатному состоянию. Проведена апробация разработанной методики для полигона ТБО «Черкассы» г. Уфа (Республика Башкортостан).

Выявленная внутригодовая и межгодовая динамика объемов образующегося фильтрата исследуемого полигона показала наличие экстремальных значений: максимумы в апреле, июне и сентябре и минимумы (отсутствие фильтрата) в зимние месяцы.

Получены уравнения, описывающие взаимосвязь рассчитанных объемов фильтрата полигона ТБО «Черкассы» с объемами стока р. Шугуровки, позволяющие с высокой достоверностью Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

определить степень разбавления фильтрата в водотоке-реципиенте и оперативно оценивать объем фильтрата исследуемого полигона. Описанный подход и разработанная методика могут быть применены при исследовании проблемы деградации речных экосистем, находящихся в зоне влияния полигонов ТБО.

МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ КОМПЛЕКСНАЯ

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ И УПРАВЛЕНИЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСТНОСТЬЮ

ПРОТЯЖЕННЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Украинский научно-исследовательский институт экологических проблем, Протяженные гидротехнические сооружения — ПГТС (каналы, судовые ходы, водохозяйственные системы) вместе с окружающей природной средой (ОПС) представляют собой сложную систему: совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом. Система имеет специфические системные свойства, не присущие ни одному из ее элементов.

Поэтому при оценивании воздействия ПГТС на окружающую среду, помимо анализа взаимодействия отдельных элементов сооружения и компонентов природной среды необходимо исследовать систему «техногенный объект — ОПС» с помощью методологии многокритериальной комплексной оценки воздействия (МКО), что позволит определить стратегию управления экологической безопасностью (ЭБ) рассматриваемой системы.

Организация системы управления ЭБ ПГТС на стадии планирования хозяйственной деятельности начинается с формулирования конечных целей исследуемой проблемы или задачи.

Тогда последовательность исследования может быть представлена следующим образом [1, 2]:

рассмотрение проблемы как единой системы и выявление всех последствий и взаимосвязей каждого частного решения;

согласование целей подсистем с общей целью системы;

выявление и анализ возможных альтернативных путей достижения цели и выбор из них наиболее эффективных.

Под управлением ЭБ планируемой деятельности понимается процесс принятия решений по результатам оценки воздействий объекта на ОПС и обоснование мероприятий, направленных на уменьшение таких воздействий, с использованием инструментов МКО, организованных в систему принятия решений по всем аспектам рассматриваемых задач. На основе системы принятия решений на стадии планирования формируется система управления ЭБ исследуемого объекта (СЭБ) [1, 2].

Организация СЭБ ПГТС осуществляется путем сочетания трех блоков процедур: 1) стандартные задачи ОВОС по оценке воздействий на компоненты ОПС, завершаемые вербальноаргументированной комплексной оценкой воздействия, 2) решение задач МКО, 3) решение задач управления ЭБ по обоснованию мероприятий, направленных на уменьшение воздействий.

Решение задач этого блока управления позволяет оценить:

какие воздействия являются ключевыми;

можно ли изменить структуру проекта и размещение отдельных источников и факторов воздействия с тем, чтобы уменьшить негативные последствия;

можно ли исключить отдельные элементы проекта;

могут ли подвергшиеся воздействию компоненты окружающей среды быть восстановлены или возмещены;

можно ли системой управленческих процедур уменьшить ущерб для окружающей природной среды;

какие природоохранные мероприятия являются наиболее эффективными.

В ОВОС, выполняемых по национальной процедуре, для оценки воздействия используется понятие «нормативное состояние» и последствия воздействия сравниваются с нормативными характеристиками. В случае вероятности трансграничных воздействий возникает необходимость в принятии дополнительных категорий в понятийном аппарате ОВОС. Для определения значимости оцениваемых трансграничных воздействий ГТС предлагается использовать набор параметров (таблица), разработанный с учетом международных рекомендаций [2, 3].

Таблица. Набор параметров для определения значимости трансграничного воздействия Величина зоны вероятного воздействия под юрисдикцией заЗона воздействия 2. Экологическая цен- Специфика экологической ценности зоны возможного воздейность зоны воздействия ствия (в т. ч. охраняемых территорий).

3. Ключевые факторы воз- Перечень факторов воздействий, выделяемых как основные 4. Ключевые факторы среды 5. Вариации при статус-кво 6. Величина изменения 7. Вероятность воздействие произойдет в условиях нормальной эксплуатации Является ли воздействие временным, кратковременным, проПродолжительность должительным. Является ли воздействие вероятным в период Является ли вероятным регулярное или эпизодическое повтоПовторяемость 10. Обратимость Есть ли вероятность, что воздействие является обратимым.

Значительными признаются воздействия, последствия которых выходят за рамки природных вариаций. По критериям вероятности и значимости воздействия распределяются по категориям: I — вероятно значительные; II — маловероятно значительные; III — невероятно значительные; IV — такие, по которым нет достаточной информации, чтобы судить об их значимости; V — невероятные, но признанные такими при недостаточной информации [2].

В случае вероятности «значительных» негативных трансграничных воздействий принимается решение о применении Конвенции Эспоо [4].

Рассмотрим выбор варианта глубоководного судового хода с применением методологии МКО.

При оценке воздействия создания судового хода на окружающую среду последствия создания самого судового хода отделяются от последствий изменчивости факторов среды.

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

Факторы среды, процессы и факторы воздействия, возможные экологические последствия группируются в соответствии с методологией, изложенной в работах [1, 5—7].

В процедуре многокритериального сравнения вариантов трасс ГСХ использован комбинированный (вербальный и формализованный) метод принятия решений с применением экспертноаналитических процедур и метода анализа иерархий (МАИ) Т. Саати, адаптированного к задачам экологической безопасности ПГТС [5—8].

Сущность метода состоит в декомпозиции сложной проблемы на более простые части, сравнении всех факторов между собой попарно и определении относительной степени взаимодействия или взаимозависимости элементов в иерархии, которая в дальнейшем выражается в числовой форме.

Решение задачи выбора варианта ГСХ выполняется в такой последовательности [8].

Производится декомпозиция задачи и построение иерархии (рис.).

На верхнем уровне иерархии ставится цель задачи, заключающаяся в выборе на основе многокритериальной комплексной оценки наи более экологически безопасного варианта ГСХ, отвечающего необходимым техническим требованиям к глубоководным судовым ходам.

На втором уровне размещаются субкритерии (СК) проекта экологически безопасного ГСХ:

технические аспекты (СК-1), экологические требования (СК-2), трансграничные аспекты (СК-3). На третьем уровне располагаются критерии (К1–К6), связанные с субкритериями и раскрывающие их содержание. На четвертом уровне представлены параметры (факторы) среды и технические параметры (П1–П10), взаимосвязанные с критериями. На пятом уровне располагаются факторы воздействия (Ф1–Ф6), зависимые от параметров среды и технических параметров, с которыми они связаны. На шестом уровне — альтернативы (А1–А6), связанные с факторами воздействия.

В качестве альтернатив рассматриваются шесть вариантов трассы в пределах участков от взморья до соединения с Килийским рукавом, которые отвечают современным международным техническим требованиям к глубоководному судовому ходу.

После определения всех элементов устанавливаются связи между взаимозависимыми элементами уровней иерархии.

Таким образом, цель, субкритерии, критерии, параметры, факторы и альтернативы взаимосвязаны в единой иерархии.

Многокритериальная оценка выполняется в несколько этапов. На первом этапе формируется матрица экспертных суждений по элементам уровня субкритериев относительно цели с использованием шкалы относительной важности факторов [9, 10]. Порядок матрицы равен 3 (количеству субкритериев). Путем разрешения матрицы определяются локальные приоритеты субкритериев и оценивается согласованность матрицы. Если согласованность находится в допустимых пределах (до 10 %), необходимо перейти ко второму этапу.

На втором этапе формируются матрицы суждений для всех критериев третьего уровня относительно субкритериев второго уровня. Количество матриц равно 3 (количество субкритериев).

Порядок каждой матрицы определяется количеством связей с элементами уровня субкритериев (для первой матрицы n = 3, для второй n = 4, для третьей n = 2). Разрешение матриц дает локальные приоритеты для критериев. Оценивается согласованность матриц.

Аналогично формируются матрицы суждений, оцениваются локальные приоритеты и согласованность матриц всех уровней. При необходимости уточняются суждения.

На этом заканчивается процедура декомпозиции рассматриваемой задачи и начинается процедура синтеза, в процессе которой определяются глобальные приоритеты для каждого уровня, для иерархии в целом и оценивается общая согласованность всех матриц.

Приоритеты между альтернативными вариантами (А) распределились по-разному по отношению к отдельным факторам воздействий: по отношению к изъятию земель (Ф1) и объемам земляных (или дноуглубительных) работ в строительный период (Ф3) приоритетными оказались варианты трассы ГСХ А1 и А2, по отношению к расположению трассы относительно зон заповедника (Ф2) — варианты А6 и А3, по отношению к объемам дноуглубительных работ в эксплуатационный период (Ф4) и к изменениям морфодинамического режима морского края дельты (Ф6) — варианты А5 и А4, к изменениям гидрологического режима островов дельты (Ф5) — варианты А5 и А6.

Рис. Декомпозиция задачи выбора наиболее экологически безопасного варианта ГСХ Дунай — Черное море на основе многокритериальной комплексной оценки воздействия на окружающую среду

ГСХ ГСХ

Ф1 – Площадь изымаемых Глобальные приоритеты расположились в таком порядке: А1—27,04 %, А2—17,38 %, А3—10,87 %, А4—10,25 %, А5—18,50 %, А6—15,96 %.

Полученные согласно глобальным приоритетам для иерархии в целом интегральные сравнительные оценки альтернативных вариантов продемонстрировали существенное преимущество варианта А1 — трассы ГСХ по рукаву Быстрый — по сравнению с другими вариантами.

1. Для многокритериальной комплексной оценки воздействий на окружающую природную среду предложен комбинированный (вербальный и формализованный) метод принятия решений с применением экспертно-аналитических процедур и метода анализа иерархий Т. Саати для определения приоритетов.

2. Произведен выбор наиболее экологически безопасного варианта трассы глубоководного судового хода Дунай — Черное море, отвечающего необходимым техническим требованиям к такого рода объектам, на основе многокритериальной комплексной оценки воздействий шести альтернативных вариантов трассы.

3. Предложенным методом выполнено моделирование задачи в виде шестиуровневой иерархии. Определен глобальный приоритет для всей иерархии, величина которого (27 %) свидетельствует о существенном преимуществе по рассмотренным критериям варианта трассы по рукаву Быстрый.

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

1. Анищенко Л. Я. Теоретическое обоснование комбинированного метода принятия решений в задачах многокритериальной комплексной оценки воздействия и управления экологической безопасностью протяженных гидротехнических сооружений//Восточно-европейский журнал передовых технологий. — 2009. — № 2. — С. 21—28.

2. Анищенко Л. Я. Комплексная оценка воздействий и управление экологической безопасностью протяженных гидротехнических сооружений//Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення: VІ Міжнародн. наук.-практ. конференція м. Алушта, АР Крим, 6—10 вересня 2010 р.:

Зб. наук. ст. у 2-х т./УкрНДІЕП. — Х.: Райдер, 2010. — Т. 1. — С. 233—238.

3. Current Policies, Strategies and Aspects of Environmental Impact Assessment in a Transboundary Context//Environmental Series. — New York, Geneva: UN/ЕCE, 1996. — N6. — 74 р. p.

4. Конвенция об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте.

Эспоо, Финляндия, 25 апреля 1991 г. — Нью-Йорк, Женева: ООН/ЕЭК, 1994. — 49 с.

5. Анищенко Л. Я. Оценка воздействия на окружающую среду протяженных линейных гидротехнических сооружений методами системного анализа//Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2004. — № 6. — С. 50—56.

6. Анищенко Л. Я. Комплексная оценка воздействия создания глибоководного судового хода в многорукавной дельте//Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. — 2006. — № 1. — С. 29—34.

7. Анищенко Л. Я. Комплексная оценка воздействия гидротехнического строительства на окружающую природную среду с применением экспертно-аналитических процедур//Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. — 2008. — № 1. — С. 43—49.

8. Анищенко Л. Я. Моделирование, прогноз и комплексная оценка воздействия на окружающую среду как система управления экологической безопасностью протяженных гидротехнических сооружений//Проблеми охорони навколишнього природного середовища та екологічної безпеки: Зб. наук. Праць. Вип. XXX./УкрНДІЕП. — Х: «Райдер», 2008. — С. 100—129.

9. Л. Я. Анищенко Л.Я, Свердлов Б. С., Писня Л. А. Выбор экологически безопасного варианта судового хода на основе многокритериальной комплексной оценки воздействия с применением экспертно-аналитических процедур//Проблеми охорони навколишнього природного середовища та екологічної безпеки: Зб. наук. праць. Випуск ХХХI./УкрНДІЕП. Х.: ВД «Райдер», 2009. — С. 38—60.

10. Саати Т. Принятие решений при зависимостях и обратных связях: Аналитические сети. — М.: Изд-во ЛКИ, 2008. — 360 с.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ

ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ АПК — ПУТЬ СНИЖЕНИЯ

СТОИМОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Республика Беларусь Изыскание способов снижения стоимости сельскохозяйственной продукции, которая гарантирует продовольственную безопасность страны, являются первоочередной задачей для Республики Беларусь в настоящее время и в ближайшие десятилетия.

Предприятия агропромышленного комплекса (АПК), которые осуществляют производство и переработку сельскохозяйственной продукции для выявления резервов экономии должны Материалы IV МЕЖДУНАРОДНОГО ВОДНОГО ФОРУМА проводить детальный анализ затрат, относимых на стоимость производимой продукции и обращать внимание не только на основное производство, но и вспомогательное.

Вода является неотъемлемым компонентом для деятельности предприятий АПК, а поскольку большинство системы водоснабжения находится в их собственности, то минимизация затрат на эксплуатацию будет способствовать снижению стоимости производимой продукции.

Сейчас практически все руководители предприятий АПК относятся к воде как к бесплатному ресурсу, поскольку не знают действительной величины ее себестоимости и не анализируют убытки от имеющихся недостатков в эксплуатации систем водоснабжения. При определении себестоимости воды (С) предприятия АПК все затраты, связанные с содержанием элементов водоснабжения (Зв) делят на общий объем воды, поданной через водопроводную сеть предприятия (В) [1]:

Данная формула не поясняет какие именно затраты связаны с содержанием элементов водоснабжения и не отражает их величины. В ходе анализа деятельности предприятий АПК было выявлено, что затраты на водоснабжение включают в себя следующие элементы затрат: амортизационные отчисления, электроэнергия, топливо, заработная плата, материалы и прочие расходы.

Такое деление затрат не отражает особенностей осуществления эксплуатации систем водоснабжения, сложно для анализа и может приводить к занижению себестоимости воды, поэтому лучше использовать формулу 2, которая была разработана для более детального изучения элементов затрат и выявления направлений для их минимизации.

Элj — затраты на электроэнергию для работы j-го элемента водоснабжения, тыс. руб.;

Амj — величина амортизационных отчислений для j-го элемента водоснабжения, тыс. руб.;

Рабij — затраты на выполнение собственниками систем водоснабжения работ по эксплуатации j-го элемента водоснабжения, тыс. руб.;

Спец — выплаты специализированным предприятиям, тыс. руб.;

Общп — общепроизводственные затраты предприятия на водоснабжение, тыс. руб.;

Общх — общехозяйственные затраты предприятия на водоснабжение, тыс. руб.;

Эн — величина экологического налога, тыс. руб.

Наибольший интерес для минимизации себестоимости воды имеют затраты на выполнение собственниками систем водоснабжения работ по эксплуатации j-го элемента водоснабжения поскольку они зависят от вида элемента водоснабжения, его технических параметров и состояния, а также от выбора метода выполнения работ. Анализ выплат специализированным предприятиям позволит определить какова величина затрат на выполнение ими работ по эксплуатации j-го элемента водоснабжения и какое предприятие имеет наиболее приемлемые расценки.

При определении себестоимости воды необходимо иметь достоверную информацию об объеме забираемой воды, что при недостаточном количестве или отсутствии в системах водоснабжения водомеров приводит к использованию нормативных показателей, которые не отражают величину утечек, потерь от нерационального водопотребления.

Знание действительной величины себестоимости 1 м 3 воды, количества забираемой и потребляемой воды станет основным стимулом для снижения затрат на водоснабжения на предприятиях АПК.

Кроме учета и анализа затрат на водоснабжение для минимизации себестоимости воды необходимо повысить эффективность эксплуатации систем водоснабжения. Анализ причинноСекция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

следственных связей между эксплуатацией сельскохозяйственных систем водоснабжения и затратами на водоснабжение представлен на рис. 1.

Рис. 1 Причинно-следственная связь между эксплуатацией сельскохозяйственных систем водоснабжения и затратами на водоснабжение [2] Достичь эффективной эксплуатации систем водоснабжения можно только за счет своевременного выполнения ряда задач, которые подробно определены в «Правилах технической эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения населенных мест» [3]. Изучение и анализ задач эксплуатации позволили сгруппировать их в блок менеджмента, технический и информационный.

Блок менеджмента включает в себя разработку, контроль за выполнением и корректировку планов проведения работ по эксплуатации, мероприятий по повышению надежности, экономичности и качества водоснабжения. Данный блок необходим для организации эксплуатации систем водоснабжения и связан с определением перечня, объемов работ и возможных исполнителей.

Технический блок заключается в непосредственном выполнении работ по эксплуатации элементов водоснабжения и устранении аварий. Все работы по эксплуатации можно подразделить на последовательные этапы: осмотр, техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты. При этом в объем работ последующих этапов эксплуатации полностью входят работы предыдущих этапов (осмотры входят в техническое обслуживание, осмотры и техническое обслуживание — в текущий ремонт, осмотры, техническое обслуживание и текущий ремонт — в капитальный ремонт). Следует отметить, что перечень работ входящих в соответствующий этап эксплуатации определяется для каждого элемента водоснабжения индивидуально и каждый год корректируется.

Информационный блок служит для сбора информации о состоянии элементов систем водоснабжения, на основании которой осуществляется разработка и корректировка планов проведения работ по эксплуатации, мероприятий по повышению надежности, экономичности и качества водоснабжения.

Только комплексный подход, основанный на определении, анализе затрат и своевременном решении задач эксплуатации позволит не только снизить затраты на водоснабжение, но и решить проблемы существующих в сельскохозяйственном водоснабжении (см. таблицу 1), а также способствовать реализации «Республиканской программы первоочередных мер по улучшению снабжения населения питьевой водой», «Государственной программы возрождения и развития села» и ряд других программ.

Таблица 1. Основные проблемы сельскохозяйственного водоснабжения в Республике Беларусь Несвоевременное и некачественное выполнение эксплуатации систем водоснабжения Организационные Отсутствие единой государственной системы управления сельскохозяйственным водоснабжением Технические Социальные Экономические Недостаток инвестиций в области водоснабжения СанитарноВозникновению вторичного загрязнения воды в металлических емэкологические 1. Андрейчикова, Ж. В. Калькуляция себестоимости сельского хозяйства: учеб.-практ.

пособие/Ж. В. Андрейчикова, М. Г. Швец. — Минск: Новое знание, 2007. — 127 с.

2. Пути снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции за счет эффективной эксплуатации систем водоснабжения/Е. В. Хмель//Вестник Брестского государственного технического университета «Водохозяйственное строительство, теплоэнергетика и геоэкология»

научно-теоретический журнал. — 2010. — № 2 (62). — С. 42—46.

3. Приказ Министерства жилищно-коммунального хозяйства Республики Беларусь от 06.04.1994 № 23 «О Правилах технической эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения населенных мест»//[Электронный ресурс]. — Режим доступа 10.09 2010: http://www.pravoby.

info/docum09/part34/akt34511/index.htm УДК 574+502 (075.86)

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЛИВНЕВЫХ ОЧИСТНЫХ

СООРУЖЕНИЙ

Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель, Республика Беларусь Для проектирования городских ливневых очистных сооружений необходимо рассчитывать расходы сточных вод с учетом перспективного развития города. Важную роль в этих расчетах играет количество выпадающих осадков, которое зависит от среднегодовой температуры.

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

Работа посвящена прогнозному изменению среднегодовых температур в г. Гомеле, а также количества выпадающих осадков на основе расчета температурных трендов и трендов выпадения осадков.

Исходными данными для расчетов является хронологический ряд годовой температуры воздуха и количества выпадения осадков за период с 1928 по 2007 год, всего N = 76 лет наблюдений.

Для определения линейного тренда годовой температуры воздуха использовалась следующая зависимость где Т — годовая температура воздуха, °C;

t — порядковый номер года в хронологическом ряду;

а, b — численные коэффициенты.

Наибольший интерес представляет коэффициент линейного тренда а, который и характеризует тенденцию изменения годовой температуры воздуха в исследуемом пункте за рассматриваемый период. При а > 0, тренд положительный (т. е. за рассматриваемый период годовая температура воздуха имеет тенденцию к росту, наблюдается общее потепление), при а < 0 наблюдается общее похолодание, при а = 0 тренд отсутствует. Численная величина коэффициента а (°C/год) характеризует темп потепления (похолодания).

Коэффициенты а и b рассчитывают по формулам:

Таким образом, для города Гомеля за период 1928—2007 гг. рассчитанное уравнение линейного тренда годовой температуры воздуха имеет вид:

Коэффициент линейного тренда положителен и равен 0,022354 °C/год, следовательно, в течение указанного периода в г. Гомеле наблюдалось потепление с интенсивностью 0,022354 °C/год или примерно 1,7 °C за 79 лет.

Аналогичным образом было получено уравнение линейного тренда выпадения осадков за тот же период, которое имеет вид:

Коэффициент линейного тренда положителен и равен 0,037283 мм/год, следовательно, в течение указанного периода в г. Гомеле наблюдалось увеличение осадков с интенсивностью 0,037283 мм/год или примерно 3,1 мм за 79 лет.

Расчет трендов повышения мировой температуры показал, что его темп составил 0,005° С/год или 0,36 °C за 78 лет.

Сопоставление приведенных данных показало, что тенденция повышения температуры в г.

Гомеле существенно выше среднемировой, что делает проблему региональных прогнозных изменений климата еще актуальней.

Рис. 1. Изменение годовой температуры воздуха и ее линейный тренд в городе Гомеле за период 1928—2007 гг.

Таким образом, представленные расчеты трендов позволяют сделать вывод о повышении в предстоящие годы среднегодовых температур в г. Гомеле, что приведет к увеличению количества осадков. Этот фактор необходимо учитывать при проектировании трубопроводов для отведения дождевых и талых вод, а также ливневых очистных сооружений.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ БУДУЩЕГО

СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ РЕСРСОВ

Коронкевич Н. И., Долгов С. В., Барабанова Е. А., Зайцева И. С.

Предлагаемые подходы включают в себя два основных блока. Один из них — водохозяйственный, включает возможные трансформации водохозяйственного комплекса под влиянием различных социально-экономических изменений. При этом водохозяйственный комплекс понимается расширительно и включает также изменение водного баланса и стока в результате хозяйственной деятельности на водосборах.

В другом блоке — гидролого-климатическом, рассматриваются гидрологические последствия возможного изменения климата.

Принципиально важным представляется выявление тенденций гидрологических изменений в прошлом, а также разработка нескольких сценариев возможного развития событий с гидрологических позиций.

Для территории Русской равнины выявлены 4 периода:

1-й – с естественными условиями формирования водного баланса и стока;

2-й – со стихийно измененными гидрологическими условиями;

3-й – с преобразованным водным балансом в советский период;

современный (постсоветский), характеризующийся существенными социальной – экономическими и климатическими изменениями.

Разработанная методология оценки воздействия социально-экономических изменений на ресурсы речного стока основывается на предположении о различных скоростях социально-экономического Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

развития страны и ее регионов и сценариях использования различных технологий водопользования и охраны водных систем.

Рассматриваются основные водопотребители (хозяйственно-бытовое, промышленное, орошение и с/х водоснабжение). Сценарии изменения хозяйственно-бытового водопотребления осуществлялись с учетом динамики населения, в том числе городского и сельского.

Среди основных возможных сценариев рассматриваются для России и отдельных ее речных бассейнов сценарии ускоренного (инновационного, 4—5 % в год), умеренного и минимального (2—3 % в год) социально-экономического развития. Рассматриваются сценарии, исходя из современного удельного водопотребления и его максимального, среднего и минимального снижения. Кроме того, учитывалось изменение испарения с акватории водохранилищ и влияние агротехнических мероприятий. Методика апробирована на примере бассейнов Дона и Волги.

Для оценки гидрологических последствий изменения климата, как известно, широко распространены модельные расчеты, основанные на предположении, что и в будущем сохранятся уже выявленные закономерности. Нами в гидролого-климатическом блоке особое внимание обращено на генетическую неоднородность стока и на расчет отдельных составляющих стока, поразному реагирующих на изменение климата и характеризующихся разным качеством вод. Это обусловлено гидрологической ярусностью речного бассейна, к основным элементам которой относятся растительность, поверхность почвы, зона аэрации и зона насыщения.

Учтено также то, что существенную роль играют сезонные особенности влияния климатических факторов. В частности, на колебаниях стока по-разному сказываются изменения осадков холодного и теплого периодов, а также температуры воздуха за эти периоды.

По данным многолетних наблюдений за стоком, осадками и температурой воздуха для различных зон и отдельных речных бассейнов Русской равнины получены оценки климатических изменений годового речного стока. Выявлены закономерности пространственных и временных изменений его поверхностной и подземной составляющих, обусловленных вариациями осадков и температуры воздуха в холодный и теплый сезоны, апробированные на независимом материале. Допуская, что и в будущем сохранятся современные пропорции в реакции гидрологических систем на колебания осадков и температуры, и, зная их прогнозируемые значения, полученные зависимости можно использовать и для расчетов будущего состояния водных ресурсов.

ВОДООХРАННЫЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

НА МАЛЫХ ВОДОТОКАХ

Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Республика Беларусь Горецкая сельскохозяйственная академия, г. Горки, Республика Беларусь На экологическое состояние и уровень загрязненности водных объектов (рек, озер и водохранилищ) большое влияние оказывают малые реки и мелиоративные каналы, впадающие в эти водные объекты. Малые водотоки связывают средние и крупные водотоки и водоемы с антропогенным воздействием на их водосборы. Среди загрязняющих веществ, попадающих в водные объекты, значительная часть приходится на минеральные и органические ингредиенты. Большую часть минеральных загрязняющих веществ открытых водотоков и водоемов составляют наносы — твердые частицы, транспортируемые потоком во взвешенном и влекомом состоянии.

Наносы образуются в результате размыва русел, и частично попадают в водные объекты в результате эрозии почвогрунтов в водосборах рек (склоновая и ветровая эрозия).

Из-за значительных объемов заиления многие магистральные каналы и реки-водоприемники не обеспечивают своевременный отвод избыточных вод с мелиорированных земель и создают подпоры на мелиоративных системах. Особенно ярко эти процессы проявляются на реках Полесья, где отдельные участки русел рек Оресса, Морочь, Лань и др. заилились за период их эксплуатации на глубину от 0,6 до 1,2 м [1].

Для предотвращения загрязнения и заиления магистральных каналов, рек и водоемовводоприемников, в проектах мелиорации земель предусматривают водоохранные мероприятия, среди которых важная роль принадлежит водоохранным гидротехническим сооружениям.

В качестве таких сооружений чаще всего применяют горизонтальные отстойники гравитационного типа [2], которые обеспечивают очистку воды, в основном, от наносов, но не задерживают мелкодисперсные, коллоидные взвеси и плавающие вещества. В гравитационных прудах-отстойниках происходит осаждение частиц взвешенных наносов, а также некоторых соединений, образующихся при выносе минеральных удобрений. Осветление воды происходит при движении водного потока со скоростями менее 0,15—0,25 м/с. Степень осветления воды в отстойнике можно выразить относительным показателем мутности на выходе из отстойника и на входе в него: — вых/0. Периодическая очистка аккумулирующей емкости пруда-отстойника производится обычно механическим способом.

Параметры пруда-отстойника (длина, ширина и глубина воды) могут быть определены расчетом по предлагаемой нами методике.

Исходя из потребности водообмена в пруде-отстойнике и обеспечения в нем непрерывного процесса осаждения частиц наносов, назначают среднюю скорость течения воды в отстойнике.

Устойчивый процесс осаждения частиц расчетной крупности будет обеспечен в том случае, если гидравлическая крупность этих частиц U будет в 1,5 раза больше вертикальной (взвешивающей) составляющей скорости Uвзв.

По данным [3] вертикальная (взвешивающая) пульсационная компонента скорости (среднее значение по глубине) определяется по формуле:

где * — динамическая скорость потока, J — гидравлический уклон; R — гидравлический радиус, м; С — коэффициент Шези, м 0,5/с; g — ускорение силы тяжести, м/с 2.

Принимая среднее значение С = 40 м 0,5/с и, учитывая влияние неравномерности пульсации скоростей по глубине потока коэффициентом, приближенно равным 1,73 [4], получаем расчетное максимальное значение взвешивающей скорости Следовательно, с учетом условия (1) скорость течения воды в отстойнике должна быть Так, для осаждения песчаного грунта с диаметром частиц d = 0,25 мм (U = 0,021 м/с при tо = 10 оС) значение этой скорости 0,25 м/с.

Среднюю глубину воды в отстойнике Н назначают как сумму расчетной глубины отложения наносов (мертвого объема) Нмо и рабочей (регулирующей) глубины Нр выше уровня мертвого объема (УМО):

Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

Обычно в мелиоративных отстойниках Нр = 2—3 м.

Размеры пруда-отстойника рассчитывают исходя из трех условий: пропуска максимального расчета расхода QР с заданной скоростью для обеспечения водообмена и непрерывного процесса осаждения частиц наносов; отклонения осаждаемых наносов продольной скоростью и аккумуляции объема илистых отложений (мертвого объема).

1. Из условия пропуска заданного максимального расчетного расхода QР определяют необходимую среднюю ширину отстойника где скорость принимается по (5).

2. Из условия отклонения осаждаемых наносов продольной скоростью длину отлета частиц и соответственно длину отстойника L определяют по формуле:

где — коэффициент запаса, равный 1,2; U = гидравлическая крупность расчетной минимальной фракции наносов, подлежащих осаждению, м/с; Uвзв — вертикальная (взвешивающая) составляющая скорости, м/с, принимается по (4), при осаждении частиц d< 0,05 мм в условиях ламинарного режима движения принимают Uвзв. = 0.

Из (8) видно, что уменьшение средней скорости движения воды в отстойнике повышает эффективность осаждения наносов и соответственно уменьшает его длину.

3. Расчет мертвого объема, аккумулирующего наносы, производят следующим образом:

определяют объем наносов WН поступающих в пруд-отстойник за период его эксплуатации до начала очистки, по зависимости где — требуемое уменьшение мутности воды, кг/м 3, = –oc; — среднегодовая мутность поступающей воды, кг/м 3; oc — допустимая остаточная мутность воды на выходе из отстойника, кг/м 3; Qср — среднегодовой расход, м 3/с; Т — число лет между очистками отстойника (расчетный срок его службы до начала очистки), обычно устанавливаются техникоэкономическим расчетом; н — плотность наносов в ложе отстойника, кг/м 3.

На польдерных системах, где насосные станции работают в неравномерном сезонном и суточном режимах, объем WН удобно выражать через среднегодовой слой откачки воды с польдера hотк, мм/год [5]. Тогда выражение для определения объема наносов WН принимает вид где F — водосборная площадь, обслуживаемая насосной станцией, га.

Глубину слоя отложения наносов (мертвого объема) Нмо определяют по формуле Полная глубина отстойника по (6): Н = Нр = Нмо..

Если окажется, что при рассчитанной по (8) длине отстойника глубина мертвого объема Нмо > 0,5 Нр, то длину отстойника L увеличивают, принимая конструктивно за расчетную глубину мертвого объема значение Нмо = 0,5 Нр:

Для удаления плавающих взвесей, мелкодисперсных, коллоидных примесей предлагаются конструкции гравитационно-фильтрующих отстойников, в которых плавающие загрязнения и примеси извлекаются путем фильтрования. Ниже описывается одна из таких конструкций, апробированная в лабораторных и производственных условиях (рис. 1).

Рис. 1. Гравитационно-фильтрующий отстойник А — продольный разрез: а — седактивная камера; б — фильтрующая камера; в — низовой оголовок; 1 — камера осаждения наносов; 2 — продольная разделительная стенка или устой; 3 — промывное устройство гравитационной камеры; 4 — соединительная призма отстойника; 5 — сливной фильтрационный поток; 6 — фильтрационный заполнитель; 7 — входной козырек; 8 — промывное устройство фильтрующей камеры; 9 — камера накопления наносов; 10 — зона осаждения и транзита наносов.

Б — фильтрационный заполнитель коврового типа (КТФ): 1 — входной козырек; 2 и 3 — наружные слои фильтра; 4 — внутренний аккумулятивный слой; 5 — каркас заполнителя; 6 — струеформирующие гирлянды.

В — поперечные профили гравитационной и фильтрующей камеры отстойника.

Подводящий переходной участок обеспечивает равномерное растекание потока по всему живому сечению отстойника. При этом, в целях повышения эффективности очистки воды, эта конструктивная часть отстойника может быть оснащена струенаправляющими элементами, сорозадерживающими устройствами и аэратором. Для равномерного распределения воды по ширине отстойника его делят на секции шириной 3—6 м и предусматривают одну резервную. Уклон дна отстойника не менее 0,005.

Гравитационная камера 1 (рис. 1 а) выполнена в виде бассейна призматической формы, разделенного продольными стенками 2 на секции. Камера имеет систему управления, в том числе, промывное устройство 3 и соединительную призму 4. Фильтрационная камера Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

представляет собой призматическое русло или емкость 5, оснащенную фильтрующим заполнителем 6, показанным на рис. 1 б. Выход из фильтрационной камеры выполнен в виде сливной призмы 7, оборудованной промывочным водоспуском 8. Дно камеры имеет осушительную систему 9. Фильтрационная камера соединена с камерой седиментации промежуточной перемычкой, а с отводящим руслом — сливной призмой или оголовком. Сливная призма оснащена системой управления в виде водоспуска — водослива. Внутри фильтрационной камеры помещен заполнитель в виде трехслойного фильтра, под которым размещены зона осаждения, зона накопления и система удаления наносов. Входная торцевая часть заполнителя оборудована сорозадерживающим козырьком, а нижняя плоскость заполнителя имеет струенаправляющую и взвеси осаждающую систему, выполненную в виде гирлянды из материала, применяемого для изготовления наружных слоев фильтра.

Для устройства фильтра могут быть использованы различные материалы: геотекстили, пластмассовые загрузки, пенопласт, пеностекло, тонкослойные заполнители из пористых (листовых, рулонных или ленточных, а также органических материалов). Наиболее дешевым, доступным и достаточно эффективным является фильтрующий заполнитель, выполненный в виде оплошного коврового трехслойного покрытия, изготовленного из побочной органической продукции — соломы, травы, хвойных веток (рис. 1 б). Наружные слои 2 и 3 фильтра выполнены из веток, уложенных по типу «рыбьей чешуи», внутренний слой 4 — из соломы или травы. Слои соединены в рулоны путем прошивки или каркасами 5 в модули удобных размеров. К нижней плоскости заполнителя закреплена струенаправляющая смесительная система, выполненная по типу гирлянды 6. Концевая часть заполнителя расположена выше дна камеры на уровне промывочного или транзитного потока. Гравитационно-фильтрующий отстойник работает следующим образом. Сточные воды, загрязненные плавающими и взвешенными органическими и минеральными веществами и ПАВ, поступают через входную часть отстойника в гравитационную камеру, в которой, в результате резкого снижения скорости потока, происходит осаждение наиболее крупных или придонных наносов. На входе в аванкамеру установлены решетки, задерживающие крупные плавающие примеси.

Пройдя предварительную механическую очистку в гравитационной камере, вода поступает через разделительную призму в фильтрующую камеру, а затем — под нижнюю наклонную поверхность загрузки в зону осаждения. Здесь происходит дальнейшая седиментация наносов, фильтрация воды через пористый заполнитель и выход ее на сливную поверхность фильтра.

Мелкие плавающие взвеси погружаются под фильтрующий заполнитель в зону осаждения через вихревую или водоворотную воронку, возникающую в начале фильтра при помощи устройства 10.

Рабочий цикл фильтра зависит от очистительной способности заполнителя и может продолжаться до предельной его кольматации, которая фиксируется допускаемым или форсированным подъемом уровня воды в камере. Регенерация фильтра осуществляется путем его промывки поверхностным сливным потоком через донные промывные отверстия. После регенерации фильтра подготовленная секция отстойника вновь запускается в работу. Эксплуатационные характеристики очистного сооружения задаются и регулируются физическими и геометрическими параметрами фильтра — его плотностью () и толщиной (tср). Опытами установлено, что в результате воздействия хвойного заполнителя на сточные воды происходит очистка их от механических примесей, снижается загрязнение атмосферного воздуха, уменьшается биогенная концентрация (по NPK) и органолептическое загрязнение (по коли-титру).

Чтобы определить геометрические параметры и гидравлические характеристики руслового гравитационно-фильтрующего отстойника необходимо определить расчетные сезоны Тс и расход водотока Qвод, гранулометрический состав взвешенных частиц характерных фракций: d60;

d17; d10, мм, общую мутность потока Свх, г/л, мутность характерных фракций Свх, максимальный перепад уровней в пределах камеры Zo.

При проектировании фильтрационного заполнителя принимают, предварительно, толщину фильтра tф = 0,35—1,0 м и размер непроходных частиц, диаметр которых, из условия их непросыпаемости, должен быть не более dэк 1,88 dпр.

Анализ полученных опытных данных показывает, что активная аккумуляция наносов в фильтре происходит при начальной его плотности в диапазоне ф = 0,04—0,1 т/м 3. При такой плотности фильтра его аккумулирующая способность (плотность аккумулируемых наносов) н = 0,25—0,40 т/м 3, а относительная плотность аккумулируемой массы = н/ф, = 2—8.

Период защитного действия фильтра должен быть, примерно, равен расчетной продолжительности рабочего цикла камеры. Синхронностью циклов можно управлять, например, технологией и режимом удаления наносов, параметрами камеры, в частности, глубиной накопительной ее емкости h.

1. Михневич, Э. И. Деформация русел канализованных рек Белорусского Полесья и меры по их предотвращению/Э. И. Михневич//Природная среда Полесья: особенности и перспективы развития: сб. научн. трудов. В 2 т. Т. 2. — Брест: Академия, 2006. — С. 479—485.

2. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика / под ред. В. П. Недриги. М.:

Стройиздат, 1983. –543 с.

3. Зайцев, Н. И. Структура макротурбулентности руслового потока / Н. И. Зайцев, А. Б. Клавен / Тр.Всесоюзного гидрологического съезда. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. — Т. 10, Кн.2. — С. 230—237.

4. Мирцхулава, Ц. Е. Основы физики и механики эрозии русел / Ц. Е. Мирцхулава. — Л.: Гидрометеоиздат, 1988. –304 с.

5. Михневич, Э. И. Твердый сток с польдерных систем и меры снижения его влияния на водоприемники / Э. И. Михневич, А. П. Русецкий/Вестник БНТУ, 2006. — № 1. — С. 15—21.

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ КОАГУЛЯЦИОННОЙ ОЧИСТКИ

ПРОМЫВНЫХ ВОД СТАНЦИЙ ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ

ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Учреждение образования «Брестский государственный технический университет», Неотъемлемым технологическим приемом обезжелезивания подземных вод фильтрованием является регенерация (промывка) фильтрующей загрузки водяным или водовоздушным потоком воды. В результате образуются высококонцентрированные промывные воды с концентрацией железа порядка 100—200 мг/л. Объем воды на промывку достигает от 2 % до 10 % от общего объема обрабатываемой воды.

На основании физико-химических процессов обезжелезивания подземных вод фильтрованием и анализа качества промывной воды, можно утверждать, что основным загрязняющим компонентом промывных вод является трехвалентное железо в форме гидроксида железа Fe (OH)3, представленное мелкодисперсными и коллоидными частицами. Величина электрокинетического потенциала коллоидных частиц Fe (OH)3 в промывных водах, измеренная электрофорезом по методу подвижной границы, составляет порядка = –40 мВ [1]. Высокий поверхностный заряд отталкивает частицы друг от друга, препятствуя их укрупнению и осаждению. Поэтому типовые сооружения повторного использования промывных вод, рекомендуемые действующими техническими нормативно-правовыми актами, работают неэффективно [2]. Остаточная концентрация железа в воде, осветленной отстаиванием, составляет 20—40 мг/л. Возврат такой Секция 1. Охрана водных ресурсов и оценка их состояния.

Регулирование воздействий на водные ресурсы.

воды для последующей обработки с исходной приводит к неудовлетворительной работе станции: к повышению содержания железа в фильтрате, уменьшению фильтроцикла, перерасходу воды на собственные нужды станции. Это является основной причиной того, что предприятия водопроводно-канализационного хозяйства отказываются от применения сооружений по обработке промывных вод и их повторному использованию.

В настоящее время высококонцентрированные железосодержащие промывные воды сбрасываются в канализацию либо в прилегающие водоемы или на рельеф местности, что приводит к нерациональному использованию высококачественной подземной воды и загрязнению окружающей среды соединениями железа.

Для осаждения коллоидных соединений железа обработку промывной воды целесообразно осуществлять реагентами (коагулянтами), нейтрализующими поверхностный заряд частиц, в результате чего уменьшается двойной электрический слой и примеси декантируют.

Менее эффективны для осаждения соединений железа железосодержащие или хлорсодержащие коагулянты, так как может происходить процесс пептизации [3]. Так, FeCl3, HCl, AlCl3 являются пептизаторами коагеля гидроксида железа. При действии на гидроксид железа (III) раствора хлорида железа (III) ионы железа, адсорбируясь на поверхности частиц, сообщают им положительный заряд. Одновременно заряженные частицы взаимно отталкиваются и переходят из осадка в раствор. Следовательно, введение железосодержащих и хлорсодержащих коагулянтов не интенсифицирует процесс осаждения примесей промывных вод, а усугубляет его, так как образуются новые коллоидные частицы, имеющие уже отличный химический состав.

Наиболее распространенным и доступным коагулянтом является сульфат алюминия. В результате гидролиза коагулянта образуется коллоидный гидроксид алюминия Al (OH)3. Он обладает большой суммарной поверхностью, на которой происходит адсорбция примесей, в результате чего -потенциал падает до критического значения и золь коагулирует. Однако при одних и тех же условиях коллоидные частицы Al (OH)3 и Fe (OH)3 будут иметь одинаковый заряд, так как дисперсной фазой этих золей является амфотерное соединение [4].

Коагуляция соединений железа при введении сернокислого алюминия будет происходить вследствие фиксации (закрепления) соединений железа на сорбционной поверхности коллоидной частицы гидроксида алюминия, а не из-за сил межмолекулярного взаимодействия. Для более эффективного удаления соединений железа из промывных вод потребуются более высокие дозы сульфата алюминия, что вызовет перезарядку золей и взаимную их коагуляцию, однако это повлечет дополнительные экономические затраты.

Для нарушения устойчивости коллоидной системы промывных вод и осаждения частиц исследован процесс коагуляции в присутствии фосфатов, а именно при обработке воды фосфатом натрия Na3 PO4. Использование фосфатов основано на том, что:

- фосфаты способны переводить железо в нерастворимые соединения или малорастворимые фосфаты;

- из фосфатов катионов III группы фосфат железа наименее растворим, и имеет низкое произведение растворимости;

- для полноты осаждения фосфат-иона требуется избыток Fe 3+ в воде, не имеющей кислой реакции.

При совместной обработке промывных вод фосфатом натрия Na3 PO4 и коагулянтом сульфатом алюминия Al2 (SO4)3 происходило активное образование флоккул и интенсивная коагуляция коллоидов, увеличилась скорость осаждения частиц. Так как гидроксид железа Fe (OH)3 малорастворимое соединение, в данном случае происходит поверхностный обменный гетерофазный процесс, заключающийся в образовании на поверхности коллоидов гидроксида железа фосфатных соединений. Это изменяет природу поверхности гидроксида железа (III) и способствует снижению электрокинетического потенциала частиц.

Фосфаты оказывают также значительное воздействие на процесс коллоидообразования частиц коагулянта, способствуя их росту и флокуляции. Механизм воздействия фосфатов комплексный. Образующиеся соединения и коллоидные частицы гидроксида алюминия Al (OH)3 подМатериалы IV МЕЖДУНАРОДНОГО ВОДНОГО ФОРУМА вергаются взаимной коагуляции. В результате ускоряется процесс осветления промывных вод и увеличивается эффект очистки до 99,0—99,5 %.

Проведенные эксперименты позволили определить оптимальные дозы и соотношения реагентов.

Дозу фосфата натрия Na3 PO4 следует принимать 30 мг/л до 50 мг/л, дозу коагулянта Al2 (SO4)3 — от 50 мг/л до 70 мг/л при концентрации железа в промывных водах от 100 мг/л до 200 мг/л при продолжительности отстаивания 2 ч [5]. При использовании доочистки промывных вод на фильтрах дозы реагентов могут быть снижены. В каждом случае дозы следует уточнять пробным осаждением.

Для глубокой доочистки промывных вод, прошедших стадию реагентного осветления, перед обеззараживанием (при необходимости) и подачей очищенных вод для повторного использования целесообразно использовать механические осветлительные фильтры. Так, в процессе фильтрования происходит отделение скоагулированных не осевших частиц примесей, обеспечивающее остаточную концентрацию железа менее 0,1—0,3 мг/л, что соответствует эффекту очистки более 99,7 %. При этом остаточное содержание алюминия, фосфатов и сульфатов не превышает предельно допустимые концентрации.

В таблице 1 представлены показатели качества очищенной промывной воды коагулированием в присутствии фосфатов.