VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В современных условиях водохозяйственные объекты представляют собой сложные эколого- экономические системы. Они функционируют в условиях воздействия стохастических природных факторов, наличия неопределенности исходных данных и связей между различными параметрами, не стационарности протекающих процессов, а так же под влиянием организационных, экономических и правовых аспектов управления. Применение методов математического моделирования и компьютерных технологий уже многие десятилетия рассматривания как основное средство повышения эффективности водохозяйственного планирования и управления. С помощью математических моделей формируется интегрированные показатели которые необходимы для выработки окончательного решения. Изменения же, происходящие во внутренней структуре органов, принимающих решение существенны при описаниях сервисных функций систем поддержки принятия решений (далее СППР).

Необходимость принятия решений на разных уровнях, иерархический характер управления водными ресурсами и поэтапная детализация планов и проектов по управлению водопользованием определяет включение в состав СППР математических моделей разной детальности. На верхнем уровне (крупный речной бассейн, регион) обычно используются оценочные модели, учитывающие лишь основные зависимости между параметрами. Применение простых соотношений позволяет провести многовариантные расчеты и сопоставить множество альтернатив. Поэтому модели верхнего уровня формулируются как экстремальные задачи. Оптимальные или близкие к ним решения отыскиваются чаще всего с применением экономических целевых функций.

Для оценки ущербов, наносимых водным объектам, проводится ряд операций, составляющих часть процесса поддержки принятия водохозяйственных решений. Одной из операций является построение имитационной модели нормативно допустимого воздействия(далее НДВ) по привносу загрязняющих веществ(далее ЗВ), данная модель основывается на следующих принципах:

• расчет НДВ проводится на основе результатов анализа многолетних систематических наблюдений за состоянием водного объекта;

• действующие и планируемые к вводу сбросы сточных вод не должны приводить к нарушению установленных НДВ (и целевых показателей качества воды) как по привносу загрязняющих веществ на водный объект, так и по выносу (массопереносу) их в нижележащий участок;

• установленные НДВ должны позволять проведение контроля за их соблюдением.

Для расчета НДВ по привносу загрязняющих веществ используется следующая балансовая формула:

НДВ_хим = C_нр∙W_уч - SUM (C_нр∙W_ест + C_нвх∙W_вх + C_нобпр∙W_обпр),

где W_уч - общий объем стока к замыкающему створу водного объекта за определенный расчетный период (млн.м³), определяемый по формуле:

W_уч = W_ест + W_супр + W_вх + W_обоспр = W_бпр + W_ндиф + W_супр + W_вх + W_обпр

где W_ест - объем местного стока в пределах расчетного подподучастка, млн.м³:

W_ест = W_бпр + W_ндиф;

W_бпр - объем боковой приточности с участков не подверженных антропогенному воздействию (за вычетом участков водосборной площади, трансформированных хозяйственной деятельностью с имеющимися диффузными источниками загрязнения антропогенного происхождения, как управляемыми, так и неуправляемыми), млн.м³; W_ндиф - объем боковой приточности водного объекта с неуправляемыми диффузными источниками загрязнения, млн.м³; W_супр - объем водоотведения, включая точечные и потенциально управляемые диффузные источники загрязнения, млн.м³; W_вх - объем стока, поступающий с вышерасположенного водного объекта, млн.м³; W_нобпр - объем стока, поступающий с притоками первого порядка, обособленными в самостоятельные расчетные участки со своими нормативами качества воды водного объекта, млн.м³; C_нр, C_нвх, C_нобпр - нормативы качества воды водного объекта для соответствующих водных объектов, мг/л.

Ущербы, наносимые водным объектам, можно оценивать как экологическими так и экономическими показателями. Одной из важнейших характеристик является изменение качества воды в сопоставлении с затратами на весь комплекс очистных сооружений. Однако при этом далеко не всегда удается достичь заданного уровня качества вод, особенно в тех случаях, когда велика доля неуправляемых источников ЗВ. В случае наличия данных о привносе загрязняющего вещества с неуправляемым диффузным стоком параметр может быть рассчитан по формуле

()ʹ=∙ γ ∙ W_x-1 – ΣС_{диф.ст.m}∙ W_{диф.ст.m}

где () - норматив общего допустимого привноса загрязняющего вещества через управляемые сосредоточенные сбросы сточных вод (действующие и проектируемые на перспективу), т; C_{диф.ст.m} – концентрация рассматриваемого загрязняющего вещества в m–ом диффузном неуправляемом выпуске сточных вод, мг/дм³; W_{диф.ст.m} – объем годового сброса сточных вод через m–ый диффузный неуправляемый источник ЗВ, млн.куб.м.

Поскольку на водном объекте в разбавлении поступающих ЗВ участвует только часть водного стока, то при расчетах норматива допустимого привноса загрязняющих веществ (НДВхим) вводится коэффициент γ, показывающий какая часть водного стока реки участвует в разбавлении.

Поскольку длина водных объектов, как правило, составляет значительно более 20 км и основные (крупные) источники ЗВ обычно расположены в начале водных объектов, то можно принять для: малых реках γ = 0.8-1.0; средних γ= 0.6-0.8; больших γ= 0.01-0.6 (чем больше река, тем меньшее значение составляет γ в каждом классе рек)

При построении имитационных моделей функционирования ВХС или качества воды водных объектов не только собираются физические, химические и биологические данные, но и разрабатываются дополнительные модели, позволяющие оценить водопотребление сельскохозяйственных культур, вынос ЗВ с водосборных площадей и т.д.

Код для цитирования: Скопировать