Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Измерение загрязнённости речной воды (на примере малой ре-ки Малая Кокшага)
Сибагатуллина А. М., Мазуркин П. М.,
3.4. Расчет обобщенного показателя загрязненности
На загрязнение рек влияет множество факторов, в том числе городские территории, через которые протекают реки. На территории г. Йошкар-Ола в р. Малая Кокшага сбрасываются сточные воды через выпуски ливневой канализации и выпуск сточные воды очистных сооружений канализации, см. п.2.2. После проведения экспериментальных исследований по источникам загрязнения речной воды, полученные данные измерений в виде оптических плотностей суспензии водоросли результат оформляем в виде обобщенного показателя загрязненности.
Обобщенный показатель загрязненности речной воды для створов ливневой канализации. В данном случае ливневые сточные воды рассматриваются как группа источников загрязнения, то есть при расчете обобщенного показателя загрязненности ОПЗ учитываются все выпуски. Исходными данными являются оптические плотности суспензии водорослей в пробах воды до и после культивирования. По результатам вычисленных значений ОПЗ группового источника загрязнения за период 2003-2006 гг. показан график изменения ОПЗ рис.3.11.
Расчет обобщенного показателя загрязненности воды для створов сточные воды канализации. Аналогично определяется ОПЗ речной воды для створов сточных вод канализации, которые рассматриваются как точечный источник загрязнения. Исходными данными являются значения оптических плотностей суспензии водорослей проб воды до и после культивирования.
График изменения ОПЗ канализации выглядит так (рис.3.11а).
.
Рис.3.11. График изменения обобщенного показателя загрязненности ОПЗ при отборе ливневых сточных вод за период 2003-2006 гг.
.
Рис.3.11а. График изменения ОПЗ при отборе проб воды для створов сточных вод канализации (период 30.09.2003-16.11.2005 г)
График изменения ОПЗ в виде показателя 
по результатам испытаний проб воды в 2004-2005 гг. (за начало координат 
был принят начало половодья от 16.04.2004) для створов канализационных стоков (рис.3.12) изменяется по формуле
, (3.10)
, 
,
, 
,
, 
,
где 
, 
, 
– составляющие обобщенного показателя загрязненности речной воды, причем: – тренд изменения показателя по суткам за два учетных года; – частая волновая динамика показателя с периодом в 2 
5,89034 
12 суток; – долговременные изменения показателя качества речной воды со снижающимся периодом (повышающейся частотой колебательного возмущения, что показывает неблагоприятное изменение показателя) с 2 246,827 494 суток;
, 
– амплитуда (половина) колебательного возмущения показателя по волновым составляющим статистической модели (3.6);
, 
– половина периода колебательного возмущения.
Все три составляющие модели (3.10) изменяются по амплитуде по закону экспоненциального роста. Это указывает на улучшение качества речной воды за измеренный период времени в 558 суток.
.
Рис. 3.12. Динамика ОПЗ за 2004-05гг. канализационного загрязнения воды реки Малая Кокшага по уравнению (3.10)
В 2004 г. была проведена реконструкция очистных сооружений. Для оценки экологической эффективности этой реконструкции можно взять данные ОПЗ только за 2005 год.
После структурно-параметрической идентификации по результатам экспериментов (рис.3.13) была получена закономерность ( 
для 17.05.2005) вида
, (3.11)
, 
,
,
,
ОПЗ1, ОПЗ2 – составляющие обобщенного показателя загрязненности речной воды;
А1 – амплитуда (половина) колебательного возмущения показателя по волновым составляющим статистической модели.
.
Рис. 3.13. Динамика ОПЗ за 2005 г. канализационного загрязнения воды реки Малая Кокшага по уравнению (3.11)
Коэффициент корреляции формулы (3.11) приблизился к единице. Это указывает на то, что моделирование показателей качества речной воды будет более точным при принятии статистической выборки по годичным циклам.
Динамичность загрязнения поверхностных вод. Для принятия хозяйственных решений важно знать коэффициент динамичности 
речной воды. Этот оценочный показатель вычисляется как отношение суммы волновых составляющих зависимостей к первой не волновой составляющей. Очевидно, что чем больше значение коэффициента динамичности, то тем опаснее экологическая ситуация с загрязнением речной воды канализационными стоками. Запишем это отношение в виде математического выражения
. (3.12)
Среднестатистические значения коэффициента динамичности формул (3.10) и (3.11) определяются (рис.3.14) закономерностями вида;
; (3.13а)
. (3.13б)
За время наблюдений (рис.3.14а) коэффициент динамичности снизился, но в 2005 г. (рис.3.14б) он увеличился.
Максимальный коэффициент динамичности за три года (рис.3.15) изменялся по статистической закономерности верхней границы доверительного интервала
. (3.14)
Таким образом, если за три года исследований проб речной воды колебания значений ОПЗ снизилось, то после реконструкции очистных сооружений в 2005 году появилась опасность колебательного нарушения качества воды реки Малая Кокшага.
.
Рис. 3.14. Коэффициент динамичности канализационного загрязнения Малой Кокшаги: а – по уравнению (3.13а); б – по уравнению (3.13б)
.
Рис. 3.15. Максимальный коэффициент динамичности канализационного загрязнения реки Малая Кокшага по уравнению (3.14)
Также волновые закономерности позволяют оценить посуточную динамику качества речной воды по обобщенному показателю загрязненности за несколько лет, однако наиболее достоверными являются статистические модели динамики качества речной воды за один гидрологический год.