ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (РОСГИДРОМЕТ)

РД

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ    52.24.748    -

2010

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫНОСА (ПЕРЕНОСА) ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С РЕЧНЫМ СТОКОМ

Ростов - на - Дону 2010

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Государственным учреждением Гидрохимический институт (ГУ ГХИ)

2    РАЗРАБОТЧИКИ О.А. Клименко, канд. хим. наук, В.Ф. Геков, канд.техн. наук

3    СОГЛАСОВАН с ГУ «НПО «Тайфун» 08.11.2010 и УМЗА Росгидромета 11.11.2010

4    УТВЕРЖДЕН Заместителем Руководителя Росгидромета 11.11.2010

5    ЗАРЕГИСТРИРОВАН ГУ «НПО «Тайфун» за номером РД 52.24.748 - 2010 от 15.11.2010

6    ВЗАМЕН Временных методических рекомендаций по расчету выноса органических, биогенных веществ, пестицидов и микроэлементов речным стоком. -М.: Гидрометеоиздат, 1983; Методических рекомендации по обоснованию системы наблюдений и расчету выноса с речным стоком нефтепродуктов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990

II

Рисунок 2 - Блок-схема процедуры расчета выноса ЗВ за выбранный период (сезон) в заданном году или многолетии

РД 52.24.748-2010

В результате предварительного анализа из рассматриваемого массива данных должны быть удалены экстремальные концентрации ЗВ, происхождение которых связано с грубыми ошибками или с аномальными (возможно аварийными) кратковременными явлениями.

Далее при наличии в выбранном для расчета выноса створе нескольких точек наблюдения выполняют предварительное осреднение данных в створе на каждую дату отбора пробы воды (на дату гидрохимической съемки) по формуле

(3)

где п_с - число точек отбора проб воды в сечении реки в период /-й съемки.

Для заданного створа реки по рассматриваемому ЗВ проводят предварительный расчет значений выноса по годам в выбранном многолетии G, тонны, по формуле:

G=C.V,    (4)

где V - водный сток за заданный расчетный период - многолетие или год, млн.м³;

^ средняя концентрация ЗВ в рассматриваемом створе реки, рассчитанная по данным взятого для расчета периода, мг/дм³:

(5)

п_в - число гидрохимических съемок в расчетном периоде.

Строят (желательно программными средствами) и визуально просматривают точечные графики

(6)

В результате визуального контроля выделяют годы с аномальными значениями выноса (переноса), связанные с изменением водности в реке или повышенным сбросом рассматриваемого ЗВ. В дальнейших расчетах выноса за выделяемые многолетия следует учитывать (рассматривать отдельно) многолетия с аномальными среднегодовыми значениями выноса (переноса).

Поскольку действующая сеть гидрохимических наблюдений ориентирована на оценку возможных сезонных изменений концентраций ЗВ, при расчетах выноса (переноса) необходимо учитывать характерные существенно отличающиеся друг от друга по содержанию ЗВ периоды (сезоны) в годовом цикле. Задача предварительных расчетов заключается в выделении наиболее существенной (наиболее выраженной) периодич-

ности (сезонности) изменения концентраций ЗВ в годовом цикле. Каждый из наблюдаемых ингредиентов и показателей качества воды в связи с его особенностями условий формирования и трансформации в водной среде может иметь свою характерную периодичность (сезонность) содержания в речной воде в пределах годового цикла в отдельных точках и створах наблюдения. Поэтому при расчетах выноса (переноса) по отдельным ЗВ необходимо учитывать внутригодовую периодичность (сезонность), характерную именно для рассматриваемого ЗВ. В связи с этим по результатам визуального контроля и теоретическим соображениям задают варианты (версии) возможной периодичности (сезонности) изменения концентрации рассматриваемого ЗВ. В качестве критерия наличия и степени выраженности периодичности (сезонности) изменения концентраций ЗВ используют коэффициент сезонности Кем, определяемый по формуле

у

„    _    !•    1.2.3...    ^U*J    .    (?)

⁼ к

где к - число выделенных периодов (сезонов) в годовом цикле по рассматриваемой версии;

/'- нумерация последовательных пар сравниваемых периодов (сезонов) в рассматриваемой версии (в последней паре конечный период сравнивается с первым);

^и*-> - расчетное значение непараметрического критерия и• для /-й

пары сравниваемых периодов (сезонов) в рассматриваемой версии;

«г.» - нормированное значение и. для /'-й пары сравниваемых периодов (сезонов) в рассматриваемой версии (расчет параметров u_Tj и и. рассмотрен в приложение А).

Примечание - Если в версии набора периодов хотя бы в одной паре сравни-

¹¹ Г. I

ваемых периодов величина составила меньше единицы, то такая версия се-

^и'.‘

зонности считается неприемлемой и не рассматривается (при работе с программой на ПК об этом выдается соответствующее сообщение).

Случаи, когда в годовом цикле можно выделить не более двух периодов (сезонов), рассматриваются отдельно с определением Кс*₃ по формуле

РД 52.24.748-2010

В случае, если и .= 0, то, чтобы избежать деления на 0, принимают и .= 0,4. Если число данных в большей из двух каких-либо сравниваемых выборок (сезонов) составляет более восьми (т‘ > 8), то для определения коэффициента сезонности для этой пары вместо соотношения

ит,    _    11,281

_и следует брать соотношение yj-j .где |1,28| - модульное предельное

число; |z,| - рассчитанный модуль параметра z для /-й пары сезонов. Данный модуль используется в связи с тем, что значение z может быть положительным или отрицательным числом:

и, - 0,5т*/7* - 0,5    w.    -    0,5(m*/?*    +    l)

т*/?*(ш* + п + lj 0.289 rn n\tn + /7* + l)    (9)

12

При значениях К_св) £ 1 рассматриваемая версия сезонности считается достаточно выраженной. Чем выше значение К_сез, тем существеннее выражена сезонность изменения концентраций рассматриваемого вещества.

По полученным значениям К_свз выбирают наилучшую версию описания сезонности изменения концентрации рассматриваемого ЗВ (при работе с программой на ПК это делается автоматически). В качестве результата расчета представляют сроки продолжительности сезонов лучшей выделенной версии сезонности и значение коэффициента сезонности для этой версии.

Примечание - Для выбора лучшей версии сезонности по гидрохимическим данным для удобства используют помесячный временной шаг. При расчете выноса значение водного стока за каждый характерный сезон рекомендуется брать более точно, учитывая даты произошедшего половодья.

Следующим шагом является выбор задачи расчета выноса (переноса) заданного ЗВ и переход к соответствующим этой задаче алгоритмам продолжения расчета:

-    расчет выноса (переноса) ЗВ по заданным периодам (сезонам) в заданном году или многолетии (возможна задача расчета выноса только для одного рассматриваемого периода), то же самое по заданным периодам (сезонам) в году или многолетии, выбранным в качестве фоновых (расчет выполняют по алгоритму в соответствии с блок-схемой, представленной на рисунке 2);

-    расчет выноса (переноса) ЗВ по заданным годам или многолетиям (возможна задача расчета выноса только по одному выбранному году или многолетию), то же самое по году или многолетию, выбранному в качестве фонового (расчет выполняют по алгоритму в соответствии с блок-схемой, представленной на рисунке 3);

13

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫНОСА (ПЕРЕНОСА) ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С РЕЧНЫМ СТОКОМ

Дата введения - 2011-01-01

1    Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает усовершенствованную методику определения выноса (переноса) загрязняющих веществ с речным стоком.

Настоящий руководящий документ предназначен для наблюдательных подразделений управлений и центров по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, осуществляющих организацию и проведение наблюдений за состоянием поверхностных вод суши, а также обработку результатов наблюдений.

2    Нормативные ссылки

В настоящем руководящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

РД.52.24.508-96 Методические указания. Охрана природы. Гидросфера. Организация и функционирование подсистемы мониторинга состояния трансграничных поверхностных вод суши

РД 52.24.622-2001 Методические указания. Проведение расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков

3    Термины, определения и сокращения

3.1    В руководящем документе использованы следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1

водный объект: Сосредоточение природных вод на поверхности суши либо в горных породах, имеющее характерные формы распространения и черты режима.

[ГОСТ 19179-73, пункт 6]

3.1.2

водоток: Водный объект, характеризующийся движением воды в направлении уклона в углублении земной поверхности.

[ГОСТ 19179-73, пункт 15]

1

3.1.3    вертикаль пункта наблюдений: Условная отвесная линия от поверхности воды (льда) до дна в водотоке, на которой выполняются работы для получения данных о составе и свойствах воды.

3.1.4    горизонт пункта наблюдений: Место на вертикали (по глубине) на котором производят комплекс работ для получения данных о составе и свойствах воды.

3.1.5

загрязняющее воду вещество (загрязняющее вещество): Вещество в воде, вызывающее нарушение норм качества воды.

[ГОСТ 17.1.1.01-77, пункт 401

3.1.6

качество воды: Характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования.

[ГОСТ 17.1.1.01-77, пункт 4]

3.1.7 _

контроль качества воды: Проверка соответствия показателей качества воды установленным нормам и требованиям.

[ГОСТ 27065-86 (СТ СЭВ 5184-85), пункт 2]_

3.1.8    максимально загрязненная струя в створе водотока: Водные массы с наиболее высоким содержанием загрязняющих веществ, занимающие определенную часть сечения водного потока.

3.1.9    створ водотока (реки): Условное поперечное сечение водотока, используемое для оценок и прогноза качества воды.

3.1.10 _

сточные воды: Воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека.

[ГОСТ 17.1.1.01-77, пункт 291_

3.1.11    точка отбора пробы: Точно зафиксированное местоположение отбора пробы воды или донных отложений.

3.2 В настоящем руководящем документе применены следующие сокращения:

ЗВ - загрязняющее вещество;

ПДК - предельно допустимая концентрация;

ПК - персональный компьютер.

4 Общие положения

4.1 Использование рек и их участков как приемников ЗВ требует систематического контроля за местоположением и объемами поступления этих веществ в реку в целях планирования и осуществления необходимых водоохранных мероприятий.

2

РД 52.24.748-2010

4.2    Рассчитанные величины выноса (переноса) ЗВ с речным стоком через заданные створы, в том числе створы, расположенные на трансграничных речных участках, могут служить одним из эффективных показателей антропогенной нагрузки на реку в целом или на её характерные, специально выделяемые для этой цели, участки.

4.3    Для определения трансграничного переноса ЗВ можно использовать методы расчета, предложенные в РД.52.24.508 при условии, что створ, используемый для расчета выноса ЗВ, расположен на значительном расстоянии от сбросов сточных вод или места впадения загрязненных притоков, исключающем образование в сечении реки струй с существенным различием содержания ЗВ.

4.4    Представленные в настоящем руководящем документе методы расчета выноса (переноса) ЗВ могут быть использованы как для устьевых участков рек, так и для участков, где имеет место наличие в сечении реки устойчивых струй с существенно отличающимся содержанием ЗВ.

4.5    Величину выноса ЗВ с водным стоком G за заданный период времени (за конкретный год или многолетие, за характерный период (сезон) в году или многолетии) рассчитывают для конкретного створа реки, где проводились систематические гидрохимические наблюдения.

4.6    Для расчета величины выноса (переноса) ЗВ G в заданном створе реки необходима следующая исходная информация:

а)    результаты систематических гидрохимических и гидрологических* наблюдения за период не менее 3-5 лет;

б)    выбранное для расчета величины G ЗВ;

в)    заданный для расчета выноса вещества период времени (сезон, год, многолетие) в пределах рассматриваемого исходного массива данных;

г)    сведения об относительной погрешности аналитического определения концентрации выбранного для расчета выноса химического вещества (в долях от единицы);

д)    сведения о средней погрешности определения концентрации вещества в сечении реки, если проводился отбор составных (сливных) проб воды во всём сечении реки или в отдельных выделяемых струях.

4.7    При выборе для расчета выноса ЗВ створа реки следует отдавать предпочтение створам, расположенным как можно дальше от сосредоточенных сбросов в реку сточных вод и мест впадения загрязненных притоков.

Для выбранного створа на момент каждой гидрохимической съемки крайне желательно иметь данные о расходе речной воды.

' Если берется створ реки с расчетными гидрологическими данными, то необходимо иметь сведения о возможной погрешности этих гидрологических данных (расхода воды, сопровождающего гидрохимические данные, а также значений водного стока за заданный расчетный период).

4.8    При наличии в заданном створе реки струй, существенно отличающихся по содержанию в воде ЗВ, при последующих систематических наблюдениях целесообразно использовать следующие рекомендации:

а)    в случае, если струйность в сечении реки связана с впадением крупного притока, створы для расчета выноса вещества с речным стоком целесообразно назначать в реке перед впадением притока и в устье притока;

б)    при наличии в сечении реки существенно отличающихся по содержанию вещества струй целесообразна организация отбора проб воды по всему сечению реки таким образом, чтобы каждая точка (вертикаль) наблюдений характеризовала расход речной воды равный 1/4 части расхода воды, относимого к выделенной струе с наименьшим расходом (это в большинстве случаев снимает потребность в учете струй-ности в сечении реки и повышает точность расчета выноса вещества); если требуемое число проб воды в сечении реки оказывается слишком большим, то целесообразен переход на отбор составных (сливных) проб воды с учетом при расчетах выноса средней погрешности получаемых концентраций вещества при таком отборе проб воды; при этом, чтобы не потерять возможность контроля за наихудшим качеством воды в рассматриваемом створе реки, должна быть оставлена вертикаль наблюдения в максимально загрязненной струе;

в)    при организации наблюдений следует стремиться к тому, чтобы по сечению в каждой выделенной характерной струе число отбираемых проб за одну съемку было не менее двух, а в каждом гидрологическом сезоне или выделяемом характерном периоде в годовом цикле число гидрохимических съемок было не менее трех (о рекомендациях по подбору оптимального числа наблюдений в створе реки см. 5.4).

4.9    Превышение фактического выноса ЗВ над нормативным, рассчитанным с использованием ПДК или региональной нормативной концентрации, принимают за сверхнормативный вынос (перенос) данного вещества.

5 Методика расчета выноса (переноса) с водным стоком загрязняющего вещества через заданный створ реки, где осуществляются систематические гидрохимические наблюдения

5.1    Методика расчета величины выноса (переноса) вещества

5.1.1    Блок-схемы последовательности процедуры расчета выноса (переноса) с речным водным стоком ЗВ представлены на рисунках 1- 4 (в нижней части отдельных блоков схем указаны номера формул, таблиц или рекомендуемых методов, посредством которых следует выполнять задачу).

4

РД 52.24.748-2010

5.1.2    Предварительно перед проведением расчета выноса следует провести анализ особенностей отбора проб воды в заданном створе реки и наличия существенно выраженной периодичности (сезонности) изменения концентрации ЗВ.

Если при проведении гидрохимических съемок в заданном створе без всякого обоснования отбиралась одна несоставная (несливная) проба воды, то такой створ не может считаться достаточно представительным для расчета выноса ЗВ - результаты проведенного расчета для такого створа следует считать ориентировочными.

Если в створе отбирались составные (сливные) пробы воды, но отсутствуют сведения о возможной погрешности концентраций вещества в результате такого отбора проб воды, то расчетная величина выноса (переноса) вещества будет более представительной, чем в случае отбора одной пробы в сечении реки. Однако полученное значение выноса в данном случае представляют без оценки погрешности расчета и расценивают как ориентировочное.

5.1.3    Блок-схема процедуры предварительного анализа исходной информации для оценки и выделения характерных периодов (сезонов), а также выбора задачи для последующего расчета выноса ЗВ показана на рисунке 1.

Для решения поставленной задачи из исходной базы выбирается массив данных по заданному створу реки (это координатный номер створа или, если в створе наблюдения ведутся по ряду вертикалей, координатные номера всех вертикалей в этом створе реки) за последний период многолетия (3-20 последних лет). Для расчета должны быть привлечены данные по годовому водному стоку в рассматриваемом створе реки в выбранные для анализа годы (при обработке данных на ПК сведения по водному стоку за расчетные периоды вносят в соответствующую табличную форму). Для проведения расчета выноса (переноса) выбирают одно из наблюдаемых в реке загрязняющих веществ.

Для предварительно визуального просмотра исходных данных в выбранной точке сечения реки строят (желательно программными средствами) точечные графики

Ci=f(t),    (1)

при наличии расходов речной воды, сопровождающих каждый результат наблюдения -

C,=fm    (2)

где С, - концентрация ЗВ в /-й точке сечения реки в период у'-й съемки, мг/дм³;

t- время (даты отбора проб воды);

Qj- расход речной воды в период у-й съемки, м³/с.

5