Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

3.5. Динамики показателей качества воды

Отличия в качестве вод проявляются не только между различными бассейнами, но и в рамках одного бассейна. По результатам исследований пространственной динамики качества поверхностных вод от истока до устья р. Малая Кокшага выявлена высокая изменчивость показателей на всем протяжении реки, на рис 3.16 показана динамика ИЗВ.

По результатам данных многолетних наблюдений «Маргеомониторинга» за качеством воды р. М. Кокшага динамика показателей качества воды по БПК рис. 3.17, по аммиаку рис.3.18, по ИЗВ рис. 3.19.

.

Рис.3.16. Динамика изменения качества воды по ИЗВ р. М. Кокшага от истока до устья

.

 

Рис.3.17. Динамика БПК за период 2003-2005гг. (ниже г. Йошкар-Ола)

.

Рис. 3.18. Динамика азота аммонийного за 2003-2005гг. (ниже г. Йошкар-Ола)

.

Рис.3.19. Динамика ИЗВ за период 2003-2005гг (ниже г. Йошкар-Ола)

 .

 Рис.3.20. График зависимости изменения азота аммонийного по времени

Увеличенное содержание большей части загрязняющих веществ антропогенного происхождения наблюдается в весенние и осенние месяцы, а также в периоды наибольших объемов поверхностного стока. На рис. 3.20 представлен график зависимости изменения азота аммонийного за период 2003-2005 гг.

На рис.3.20 наблюдается стрессовое возбуждение динамического ряда. Тренд содержит две составляющие, уравнение

.     (3.15)

Так как по остаткам рис. 3.21 трендовое уравнение содержит еще одну волновую составляющую, математическая модель выражается следующим уравнением (3.16). А график изменения содержания азота аммонийного представлен на рис.3.22 и табл.3.7, по относительно сложной формуле, состоящей из нескольких составляющих, вида

.

Рис.3.21. Отклонение теоретической кривой от фактических данных

.

Рис.3.22. График изменения содержания азота аммонийного во времени по уравнению (3.16)

             (3.16)

 

Максимальные значения первой составляющей уравнения (3.16) приходится на начальные и конечные периоды измерений.

Основное приращение концентрации азота аммонийного в речной воде идет за счет волнового возмущения, что указывает на сильное влияние антропогенного фактора.

Таблица.3.10.

Изменение концентрации аммиака реки М. Кокшага

Дни

Азот аммонийный факт

Азот аммонийный расч.

остаток

Относ.

погреш

Составляющие уравнения (3.16)

1-ая

2-ая

3-ая

1

0.57

0,56

0,00768

1,34747

0,562319

0,00000

0,00000

33

0.28

0,31

-0,028

-10,016

0,307294

0,00083

0,00002

63

0.9

0,14

-0,0155

-12,908

0,104953

0,03139

0,00071

94

0.12

0,14

0,11483

45,9303

0,062746

0,07370

0,00099

124

0.25

0,18

0,0341

16,236

0,037729

0,13621

-0,00250

154

0.21

0,24

0,01822

7,0072

0,022040

0,22142

0,00069

186

0.26

0,28

-0,0721

-34,344

0,013367

0,31255

0,04219

216

0.21

0,53

-0,1387

-35,564

0,008406

0,40122

-0,12140

244

0.39

0,37

0,02504

6,25916

0,005128

0,49374

0,12067

274

0.4

0,36

-0,1751

-97,257

0,004075

0,53440

0,17970

288

0.18

0,63

0,12828

16,8789

0,002797

0,59595

-0,03748

311

0.76

0,89

0,0011

0,12326

0,001922

0,64949

-0,24280

334

0.89

0,63

-0,1321

-26,42

0,001161

0,70690

0,06956

365

0.5

0,46

-0,1189

-34,966

0,000703

0,74604

0,28043

396

0.34

0,77

0,04551

5,55052

0,000462

0,76467

-0,01754

422

0.82

0,86

-0,1137

-15,159

0,000420

0,76719

-0,10444

428

0.75

0,76

0,23865

23,8646

0,000153

0,75719

-0,01370

458

1.0

0,60

-0,0673

-12,699

0,000043

0,67134

0,06381

491

1.07

0,79

-0,0066

-0,8443

0,000026

0,62473

-0,17201

544

0.53

0,79

0,19691

19,8904

0,000016

0,57766

-0,22537

571

0.78

0,76

-0,0252

-3,4453

0,000014

0,56097

-0,20402

602

1.5

0,65

-0,1131

-20,937

0,000011

0,53065

-0,13204

631

0.99

0,45

-0,1076

-31,643

0,000006

0,47835

0,02159

641

0.73

0,30

-0,1701

-130,87

0,000004

0,42876

0,11998

659

0.54

0,24

0,10218

30,0532

0,000003

0,38271

0,13679

690

0.34

0,24

-0,1264

-114,94

0,000002

0,33627

0,09235

720

0.13

0,26

-0,1691

-187,94

0,000001

0,29455

0,02855

749

0.34

0,27

-0,1642

-149,31

0,000001

0,25630

-0,02418

780

0.11

0,56

0,00768

1,34747

0,562319

0,00000

0,00000

810

0.09

0,31

-0,028

-10,016

0,307294

0,00083

0,00002

840

0.11

0,14

-0,0155

-12,908

0,104953

0,03139

0,00071

График изменения БПК во времени показан на рис.3.23.

Математическая модель по рис.3.23 описывается зависимостью

.                                       (3.17)

Так как по остаткам трендовое уравнение (3.17) может содержать еще волновую составляющую, то математическая модель зависимости (3.17) дополняется следующим уравнением (3.17а), у которого график зависимости изменения показателя у биологического потребления кислорода БПК во времени показан графически на рис. 3.24, а результаты расчетов приведены в табл. 3.11.

.

Рис.3.23. График изменения БПК во времени

.

 Рис.3.24. График изменения БПК во времени по уравнению (3.17а)

Таблица 3.11.

Изменение концентрации БПК реки М. Кокшага

Дни

БПКфакт

БПК расч

Остаток

Отн.

погреш

Составляющие (3.17а)

1-ая

2-ая

1

6.25

1,983

4,267

68,278

1,983

-0,000

33

2.32

2,275

0,045

1,922

2,041

0,234

63

3.4

3,459

- 0,059

-1,749

2,107

1,352

94

2.94

2,894

0,046

1,575

2,183

0,711

124

2.03

2,171

- 0,141

-6,937

2,262

-0,091

154

2.9

2,383

0,517

17,824

2,346

0,037

186

8.48

2,439

6,041

71,241

2,442

-0,004

216

5.89

2,539

3,351

56,895

2,538

0,001

244

4.11

2,633

1,477

35,935

2,633

0,000

274

3.86

2,740

1,120

29,013

2,740

-0,000

288

2.01

2,792

- 0,782

-38,910

2,792

-0,000

311

2.99

2,880

0,110

3,666

2,880

-0,000

334

2.8

2,972

- 0,172

-6,157

2,972

-0,000

365

3.94

3,102

0,838

21,258

3,102

-0,000

396

2.34

3,240

- 0,900

-38,451

3,240

-0,000

422

2.3

3,361

- 1,061

-46,120

3,361

-0,000

428

4.4

3,389

1,011

22,967

3,389

- 0,000

458

4.56

3,538

1,022

22,423

3,538

-0,000

544

4.9

4,007

0,893

18,231

4,007

-0,000

571

4.97

4,169

0,801

16,122

4,169

-0,000

602

3.8

4,364

- 0,564

-14,849

4,364

-0,000

641

4.06

4,625

- 0,565

-13,925

4,625

-0,000

659

2.66

4,752

- 2,092

-78,640

4,752

-0,000

690

4.26

4,979

- 0,719

-16,876

4,979

-0,000

720

3.52

5,210

- 1,690

-48,022

5,210

-0,000

749

5.51

5,446

0,064

1,168

5,446

-0,000

780

7.96

5,710

2,250

28,263

5,710

-0,000

810

6.14

5,980

0,160

2,605

5,980

-0,000

840

8.0

6,264

1,736

21,700

6,264

-0,000

Первая составляющая уравнения (3.17а) является законом экспоненциального роста с интенсивностью роста содержания БПК равным 1,103. Максимальные значения второй составляющей уравнения приходятся на август-октябрь 2003 г. и показывает приспособляемость к внешним условиям, возможны залповые сбросы сточных вод.

Математическая модель изменения ИЗВ рис.3.25 содержит две составляющие и выражается зависимостью (3.18):

                   (3.18)

.

Рис.3.25. График изменения ИЗВ во времени

Источники поступления загрязняющих веществ в поверхностные водотоки могут быть самыми различными – это и сброс сточных вод промышленности, сельского хозяйства, коммунального хозяйства и поверхностные воды, формирующиеся за счет дождевых и талых снеговых вод, а также воды при мокрой уборке территорий с искусственными покрытиями. Для эффективного управления качеством поверхностных вод необходимо своевременно выявлять источники загрязнения и степень их влияния на состояние вод. Поэтому источникам загрязнения, оказывающим влияние на формирование качества поверхностных вод, должно быть уделено большее внимание. По всплескам показателей качества поверхностных вод, можно установить влияние источника загрязнения или группы источников загрязнения на водоток.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074