Основные определения

Природная вода - не только источник водоснабжения и транспортное средство, но и среда обитания животных и растений. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для жизни человечества на Земле.

Происхождение воды на земле связано с происхождением самой Земли. Существует две гипотезы образования воды на Земле. В первом случае это существование готовых молекул воды в газопылевом облаке, из которого произошла Земля и которое наблюдается в кометах и метеоритах сегодня. Во втором случае вода образовалась из водорода и кислорода после конденсации газопылевого облака в планету Земля. Впоследствии при повышении температуры недр Земли и их дегазации, а также в процессе миграции водорода и кислорода из центральной части планеты к периферии и химических реакций образовались молекулы воды.

Происхождение воды, ее первичное образование как растворителя и ее миграция представляют единое целое в изучении природной воды.

1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Водный объект - сосредоточение природных вод на поверхности суши либо в горных породах, имеющее характерные формы распространения и черты режима

Предельно допустимая концентрация вещества в воде (ПДК) - концентрация индивидуального вещества в воде, выше которой вода непригодна для установленного вида водопользования. При концентрации вещества равной или меньшей ПДК вода остается такой же безвредной для всего живого, как и вода, в которой полностью отсутствует данное вещество.

Нормы качества воды - установленные значения показателей состава и свойств воды по видам ее использования.

Состав воды - совокупность примесей в воде минеральных и органических веществ в ионном, молекулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопный состав содержащихся в ней радионуклидов.

Свойства воды - совокупность физических, химических, физико - химических, органолептических, биохимических и других свойств воды

Возвратная вода - вода, организованно возвращаемая с помощью технических сооружений и средств из хозяйственного звена круговорота воды в естественные звенья (океаническое, озерное, речное, литогенное). Обобщенное название отводимых в водный объект сточных, сбросных и дренажных вод.

Сточная вода - разновидность возвратной воды; включает хозяйственно - бытовую сточную воду населенных мест, дождевую (снеговую) сточную воду, стекающую с застроенных территорий, производственную сточную воду.

Сбросная вода - оросительная и поливомоечная вода, отводимые соответственно от орошаемых сельхозугодий и застроенных территорий; разновидность возвратной воды.

Загрязнение вод - процесс изменения состава и свойств воды в водном объекте в результате поступления в него загрязняющих веществ.

Засорение вод - накопление в водных объектах посторонних предметов.

2. ВОДОЕМЫ КАК ПРИЕМНИКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ. ТИПЫ ВОДОЕМОВ

По характеру процессов, протекающих на поверхностных водных источниках, различают водотоки (реки, каналы) и водоемы (озера, водохранилища), а так же болота, а на прибрежных участках морей – проливы, заливы.

Поверхностные водотоки - поверхностные водные объекты, воды которых находятся в состоянии непрерывного движения.

К поверхностным водотокам относятся реки и водохранилища на них, ручьи, каналы межбассейнового перераспределения и комплексного использования водных ресурсов.

Поверхностные водоемы - поверхностные водные объекты, воды которых находятся в состоянии замедленного водообмена.

К поверхностным водоемам относятся озера, водохранилища, болота и пруды.

Река – водный поток, протекающий в разработанном им русле и питающийся водой за счет поверхностного и грунтового стока.

На территории РФ протекает более 2 млн. рек и ручьев длиной не менее 0,5 км. 95 % общего количества рек приходится на малые реки длиной менее 10 км и только 0,1% на средние и большие реки длиной более 10 км. Все водные объекты рассматриваемой территории составляют гидрографическую сеть. Те реки, которые сливаются вместе и выносят свои воды в виде общего потока, относятся к одной речной системе, где различают главную реку и ее притоки. Часть земной поверхности, с которой сток воды поступает в отдельную реку или речную систему, составляет ее водосброс.

Характеристики рек зависят от физико-географических факторов, главным образом, от географического положения, климатических условий, рельефа, геологического строения подстилающей поверхности. Так географическое положение определяет направление течения реки, ее расположение относительно других водных объектов. Климатические условия оказывают влияние на состояние рек. Характеристики горных рек существенно отличаются от равнинных рек. Геологическое строение определяет тип грунтов дна и берегов реки.

Важным элементом гидрографической сети являются искусственные водотоки – каналы.

Начертание каналов в плане обычно прямолинейно. Размер поперечного сечения канала определяется его назначением и выполняется практически постоянным по его длине. Откосы каналов, возведенных в мягких грунтах, обычно пологие, облицованы плитами или каменной кладкой. Каналы в твердых грунтах имеют крутые откосы, часто без облицовки.

Как было отмечено, к водоемам относятся озера и водохранилища. Основной отличительной особенностью водоемов является замедленный водообмен, при котором поступающая извне вода аккумулируется в водоеме и длительное время находится в нем.

Озера по условиям образования могут быть котловинные, возникающие в результате затопления водой естественных и искусственных впадин на земной поверхности, и запрудными, образующимися в следствии обвалов горных пород и перекрытия рек.

Водохранилища – искусственные водоемы, созданные путем перекрытия рек водоподпорными сооружениями, главным образом плотинами.

Они устраиваются путем затопления речных долин. Иногда водохранилища создаются в чаще лесов за счет повышения уровня воды в нем.

На территории РФ создано более 5000 водохранилищ с объемом воды в каждом свыше 5 млн. м³, из них имеется 1260 водохранилищ с объемом более 100 млн. м³.

Отдельную категорию водных объектов составляют болота, которые представляют собой отложения на поверхности минеральных пород органических материалов (торфа), насыщенных водой. При этом болота следует отличать от заболоченных территорий, на которых толщина торфа менее 0,3 метра.

В зависимости от условий залегания различают три типа болот: низинные (автрофные) - которые питаются атмосферными осадками, грунтовыми водами, водами речных разливов; верховые (олиготрофные) болота - которые питаются, главным образом, атмосферными осадками; переходные (мезотропные) болота - занимающие промежуточное положение.

В климатических зонах избыточного увлажнения, где осадки превышают увлажнение, болота образуются во всех формах рельефа (на пологих склонах междуречий, на речных и озерных террасах и в поймах рек). В зонах недостаточного увлажнения болота располагаются только в отрицательных формах рельефа (впадинах, озерных котловинах, на речных поймах).

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение пресных вод стало столь значительным, что вызывает тревогу во многих странах. Процессы загрязнения поверхностных вод обусловлены следующими факторами: сбросом в водоемы неочищенных сточных вод; смывом ядохимикатов ливневыми осадками; газодымными выбросами; утечками нефти и нефтепродуктов. Общая масса загрязнителей гидросферы - около 15 млрд. тонн в год.

В настоящее время объем сброса промышленных сточных вод во многие водные экосистемы не только не уменьшается, но и продолжает расти. В связи с ростом населения, расширением старых и возникновением новых городов значительно увеличилось поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки становятся источником заражения рек и озер болезнетворными бактериями.

Разнородные загрязнения открытых источников можно объединить в четыре группы.

1. постоянные загрязнения, например, круглогодичный сброс в водоем неочищенных или недостаточно очищенных бытовых или промышленных сточных вод.

2. периодические загрязнения, к которым относятся:

а) сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод от всякого вида «сезонных» производств, от учреждений или предприятий, деятельность которых приурочена к определенным временам года.

б) загрязнения поступающие в водоем в связи с использованием его для бытовых нужд, например для купания, плавания, катания на лодках, спортивного лова рыбы, организации водопоя и стойбищ скота в воде (у берегов) и т.д.;

в) промысловый лов рыбы;

г) использование водоема для судоходства, лесосплава, эксплуатация пристаней и затонов и т.п.;

д) поступление в водоем атмосферных вод или вод весеннего снеготаяния, смывающего загрязнения, скопившиеся на дневной поверхности площади водосбора;

е) перенос загрязненной воды из одной точки водотока в другую

и другие.

3. Самозагрязнения, возникающие на отдельных участках водоема в результате массового отмирания водной флоры и фауны.

В основном, самозагрязнения относятся к группе периодических загрязнений, так как, например, массовое отмирание высшей водной растительности наблюдается в конце осени, отмирание разных форм планктона сопряжено с разными месяцами и т.п.;

4. Вторичные загрязнения, являющиеся следствием переноса хлопьевидных и слизистых разрастаний, свойственных особо загрязненным частям водоема, в менее загрязненные участки водоема. Вторичные загрязнения могут передаваться как вверх, так и вниз (по направлению течения).

Поступление загрязнений в подземные источники значительно труднее, чем в открытые. Такие загрязнения объединяются в две группы.

1. естественные загрязнения, являющиеся следствием проникновения в водоносный горизонт загрязнений из близлежащего естественного очага, например, из близлежащего открытого водоема, с дневной поверхности (через «окна» в кровле) и т.д. Загрязнение подземного источника в месте забора воды возможно, если расстояние от водозаборного сооружения до ближайшего очага загрязнения меньше длины пути самоочищения.

2. искусственные загрязнения, образующиеся:

а) вследствие неисправности водозаборных сооружений или их неправильной конструкции;

б) в результате проникновения в водоносный горизонт загрязнений через заброшенные буровые скважины, случайно или преднамеренно используемые в качестве поглощающих колодцев для приема промышленных сточных вод.

3. ПРАВОВАЯ БАЗА ОХРАНЫ ВОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ

В настоящее время в Российской Федерации принят ряд законов и постановлений, касающихся охраны окружающей среды и в частности поверхностных вод от загрязнения. К ним относятся:

- Водный кодекс Российской Федерации от 1 января 2005 года

- Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 26 декабря 2001 года

- Правила охраны поверхностных вод от 1 марта 1991 года.

- Положение об осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов от 16 июня 1997 г.

В перечисленных документах даются основные понятия и определения окружающей среды и в частности поверхностных вод от загрязнения.

Так в Федеральном законе «Об охране окружающей среды» от 26 декабря 2001 года закреплены основные принципы охраны окружающей среды; распределены полномочия органов государственной власти РФ и субъектов РФ, органов местного самоуправления и исполнительной власти в сфере отношений, связанных с охраной окружающей среды; определены права и обязанности граждан, общественных и иных некоммерческих организаций в области в сфере охраны окружающей среды; выработаны вопросы экономического урегулирования и требования в области охраны окружающей среды при осуществлении различной деятельности, а также дан порядок установления зон экологического бедствия; определены природные объекты, находящиеся под особой охраной; подняты вопросы экологического контроля.

В статье 4. Федерального закона «Об охране окружающей среды» от 26 декабря 2001 года определены объекты охраны окружающей среды

«…1. Объектами охраны окружающей среды от загрязнения, истощения, деградации, порчи, уничтожения и иного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности являются:

земли, недра, почвы;

поверхностные и подземные воды;

леса и иная растительность, животные и другие организмы и их генетический фонд;

атмосферный воздух, озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство….

В Водном кодексе Российской Федерации от 1 января 2005 года в главе 2. определены общие положения, право собственности и другие права на водные объекты, вопросы государственного управления в области использования и охраны водных объектов и вопросы, касающиеся разрешения споров по вопросам использования и охраны водных объектов и ответственности за нарушение водного законодательства. В частности в главе 2. даны основные определения:

Статья 7. Водный объект

Объектом водных отношений является водный объект или его часть. Поверхностные воды и земли, покрытые ими и сопряженные с ними (дно и берега водного объекта), рассматриваются как единый водный объект. Подземные воды и вмещающие их горные породы также рассматриваются как единый водный объект.

Статья 8. Виды водных объектов

В зависимости от физико-географических, гидрорежимных и других признаков водные объекты подразделяются на: поверхностные водные объекты; внутренние морские воды; территориальное море Российской Федерации; подземные водные объекты.

Статья 9. Поверхностные водные объекты

Поверхностные водные объекты - постоянное или временное сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа, имеющее границы, объем и черты водного режима.

Поверхностные водные объекты состоят из поверхностных вод, дна и берегов.

Поверхностные водные объекты имеют многофункциональное значение и могут предоставляться в пользование для одной или нескольких целей одновременно.

Поверхностные водные объекты подразделяются на: поверхностные водотоки и водохранилища на них; поверхностные водоемы; ледники и снежники…

…Обособленные водные объекты относятся к недвижимому имуществу и являются составной частью земельного участка. Положения водного законодательства Российской Федерации применяются к обособленным водным объектам в той мере, в какой это не противоречит гражданскому законодательству.

В статье 36. определена федеральная собственность на водные объекты

«…В собственности Российской Федерации (федеральной собственности) находятся: поверхностные водные объекты, акватории и бассейны которых расположены на территориях двух и более субъектов Российской Федерации; подземные водные объекты, расположенные на территориях двух и более субъектов Российской Федерации; водные объекты, являющиеся средой обитания анадромных и катадромных видов рыб; трансграничные (пограничные) водные объекты; внутренние морские воды; территориальное море Российской Федерации; водные объекты, являющиеся особо охраняемыми природными территориями федерального значения или представляющие собой часть этих территорий; водные объекты, являющиеся частью территории курортов или лечебно-оздоровительных местностей федерального значения; иные особо охраняемые водные объекты федерального значения.

Водные объекты признаются федеральной собственностью Правительством Российской Федерации по согласованию с органами исполнительной власти соответствующих субъектов Российской Федерации.

Управление федеральной собственностью на водные объекты осуществляет Правительство Российской Федерации….»

В Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами проведено нормирование качества воды водоемов и водотоков, определены мероприятия, касающиеся охраны водных объектов при сбросе возвратных (сточных) вод и различных видах хозяйственной деятельности, рассмотрены вопросы, касающиеся планирования, разработки и согласования мероприятий по охране вод, определены контроль состояния водных объектов и водоохранной деятельности водопользователей и ответственность за нарушение данных правил. В приложениях приводятся общие требования к составу и свойствам воды водотоков и водоемов в местах хозяйственно - питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования; предельно допустимые концентрации нормированных веществ в воде водных объектов хозяйственно - питьевого и коммунально-бытового водопользования; предельно допустимые концентрации нормированных веществ в воде рыбохозяйственных водных объектов, а также термины и определения, принятые в правилах охраны поверхностных вод

Так в пункте 2.5 говориться, что «…Водный объект или его участок считается загрязненным, если в местах водопользования не соблюдаются нормы качества воды в водном объекте. В случае одновременного использования водного объекта или его участка для различных нужд населения и народного хозяйства к составу и свойствам воды предъявляются наиболее жесткие нормы из числа установленных…»

Пункт 3.2.определяет, что запрещается сбрасывать в водные объекты:

- возвратные (сточные) воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или ОДУ, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля, за исключением тех веществ, что содержатся в воде водного объекта;

- возвратные (сточные) воды, которые с учетом их состава и местных условий при соответствующем технико - экономическом обосновании могут быть направлены в системы оборотного водоснабжения, для повторного использования, для орошения в сельском хозяйстве при соблюдении агротехнических, санитарных и ветеринарных требований или для других целей народного хозяйства;

- производственные, хозяйственно - бытовые сточные воды, дождевые и талые воды, отводимые с территорий промышленных площадок и населенных мест, не прошедшие очистку до установленных требований;

- сточные воды, оказывающие токсическое действие на живые организмы (по результатам биотестирования);

- возвратные (сточные) воды в пределах первого и второго поясов зон санитарной охраны источников хозяйственно - питьевого водоснабжения, округов санитарной охраны курортов, в водные объекты, используемые для лечебных целей, в местах массового скопления рыб (нерестовые, нагульные участки, зимовальные ямы), на участках искусственного разведения и выращивания рыб и других водных животных и растений, а также в водные объекты или их участки, объявленные в установленном порядке заказниками или заповедниками;

- возвратные (сточные) воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний, а также содержащие вещества, концентрации которых превышают ПДК и их фоновые значения в водном объекте, если для них не установлены нормы предельно допустимого сброса (ПДС), указанные в разрешении на сброс возвратных (сточных) вод или в разрешении на специальное водопользование (природопользование).

В следующих пунктах говориться, что запрещается сброс в водные объекты, на поверхность ледяного покрова и водосбора, а также в системы канализации пульпы, концентрированных кубовых осадков, шламов, образующихся в результате обезвреживания сточных вод, в том числе содержащих радионуклиды, других технологических и бытовых отходов; а также не допускаются утечки в водные объекты от нефте- и продуктопроводов, нефтепромыслов, а также сброс мусора, неочищенных сточных, подсланевых, балластных вод, сброс в воду других веществ с плавучих средств водного транспорта.

Таким образом, существующие в Российской Федерации законы, постановления регламентируют всевозможные вопросы, связанные с охраной окружающей среды, а в частности с охраной водных объектов от загрязнения, в том числе сточными водами.

4. ЗОНЫ САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ

Границы зон санитарной охраны источников водоснабжения

Для обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности и охраны всех водопроводных сооружений от нарушений, которые могут вредно отразиться на качестве и количестве подаваемой населению воды, всех проектируемых и реконструируемых водопроводов хозяйственно-питьевого назначения должны предусматриваться зоны санитарной охраны (ЗСО).

Зона источника водоснабжения в месте расположения водозаборных сооружений состоит из трех поясов:

Первого – строгого режима;

Второго и третьего – режимов ограничения хозяйственной деятельности.

Поверхностные источники водоснабжения

Границы первого пояса ЗСО для поверхностных источников водоснабжения устанавливаются на расстоянии от водозабора для рек и каналов по таблице 1, для озер и водохранилищ по таблице 2.

таблица 1

Границы первого пояса ЗСО для рек и каналов

Направление от водозабора	Расстояние, м	Примечание
Вверх по течению	≥200
Вниз по течению	≥100
По прилегающему берегу	≥100	От уреза воды при летне-осенней межени
По противоположному берегу При ширине водотока≤100 м При ширине водотока≥100 м	Вся акватория + противоположный берег 50 м Полоса акватории ≥100	От уреза воды при летне-осенней межени
На водозаборах ковшового типа	Вся акватория ковша и территория вокруг него ≥100

таблица 2

Границы первого пояса ЗСО для озер и водохранилищ

Направление от водозабора	Расстояние, м	Примечание
По акватории	≥100	Во всех направлениях
По прилегающему берегу	≥100	От уреза воды при НПУ в водохранилище и летне-осенней межени в озере

Границы второго пояса ЗСО для рек и каналов устанавливаются следующим образом:

-вверх по течению (включая притоки) – исходя из усредненной по длине и ширине водотока скорости течения воды и времени ее протекания от границы пояса до водозабора при среднемесячном расходе воды летне-осенней межени 95% обеспеченности:

не менее 5 суток – для I (А,Б,В,Г) климатического района и II(А) климатического подрайона;

не менее 3 суток – для остальных климатических районов.

- вниз по течению - не менее 250м;

-боковые границы – на расстоянии от уреза воды летне-осенней межени:

при равнинном рельефе – 500 м,

при гористом рельефе – до вершины первого склона, обращенного в сторону водотока, но не более 750 м при отлогом склоне и 1000 м при крутом.

Границы второго пояса ЗСО для озер и водохранилищ устанавливаются:

- По акватории во всех направлениях на расстоянии 3 км – при количестве ветров в сторону водозабора до 10% и 5 км – при количестве ветров в сторону водозабора более 10%;

- боковые границы - аналогичны расстояниям для водотоков.

Границы третьего пояса ЗСО поверхностных водоисточников водоснабжения:

- вверх по течению или во все стороны по акватории водоема совпадают с границами второго пояса;

- боковые границы – по водоразделу, но не более 3 – 5 км от водотока или водоема.

Подземные источники водоснабжения

Границы первого пояса ЗСО подземного источника устанавливаются от одиночного водозабора или от крайних водозаборных сооружений группового водозабора на расстояниях приведенных в таблице 3

таблица 3

Размеры первого пояса ЗСО для подземного источника

Типы подземных водозаборов	Расстояние, м	Примечание
Использование защищенных подземных вод	30	Межпластовые подземные воды
Использование недостаточно защищенных подземных вод	50	Грунтовые воды
Инфильтрационные	≥150	От поверхностного водоисточника
Подрусловые	Аналогично зоне первого пояса поверхностного источника водоснабжения
С искусственным пополнением подземных вод	50	От инфильтрационных сооружений закрытого типа
100	От инфильтрационных сооружений открытого типа

Границы второго пояса ЗСО подземных источников устанавливаются расчетом в зависимости от климатических районов и защищенности подземных вод с учетом времени продвижения микробного загрязнения воды до водозабора от 100 до 400 суток. Время продвижения микробного загрязнения с подземным потоком принимается по таблице 4.

таблица 4

Время продвижения микробного загрязнения с подземным потоком

Гидрологические условия	Климатические районы
I и II	III и IV
Грунтовые воды при наличии связи с открытым водоемом	400	400
То же при отсутствии гидравлической связи	400	200
Напорные и безнапорные межпластовые воды при наличии связи с открытым водоемом	200	200
То же при отсутствии гидравлической связи	200	100

Для приближенных расчетов расстояние до границы второго пояса рекомендуется принимать по формуле:

, м

где Q – производительность водозабора, м³/сут; Т_м – расчетное время продвижения микробного загрязнения, сут; m – мощность n – пористость пород водоносного слоя.

Границы третьего пояса ЗСО определяются временем продвижения химического загрязнения воды до водозабора, которое должно быть больше принятой продолжительности эксплуатации водозабора, но не менее 25 лет.

Расстояние до границы третьего пояса определяется по формуле:

, м

где Q – производительность водозабора, м³/сут;

Т_м –время продвижения химического загрязнения (принимается равной 25 лет).

При инфильтрационном питании водоносного пласта размеры второго и третьего поясов ЗСО следует принимать аналогично границам для поверхностного источника водоснабжения.

Территория первого пояса должна быть спланирована, огорожена и озеленена. Рекомендуется глухое заграждение высотой 2,5 м.и сторожевая или тревожная сигнализация.

На территории первого пояса запрещаются все виды строительства. Проживание людей, прокладка трубопроводов различного назначения (за исключением трубопроводов, обслуживающих водопроводных сооружения), выпас скота, применение для растений ядохимикатов и удобрений.

На территории второго пояса запрещаются загрязнение территории нечистотами, размещение складов ГСМ, размещение кладбищ, скотомогильников, навозохранилищ, применение ядохимикатов и удобрений.

На территории третьего пояса запрещаются размещение складов ГСМ, ядохимикатов, минеральных удобрений, шламонакопителей и других объектов, которые могут вызвать химические загрязнения.

Водопроводные сооружения

Зона санитарной охраны водопроводных сооружений должна состоять из границ первого пояса и санитарно-защитной полосы вокруг него.

Границы первого пояса ЗСО территории водопроводных сооружений совпадает с ограждением площадки и должна быть на расстоянии:

От резервуаров чистой воды, фильтров, контактных осветлителей более 30 м;

От стен сооружений и стволов водонапорных башен более 15 м.

Санитарно-защитная полоса вокруг ограждения водопроводных сооружений, расположенными за пределами второго пояса источника водоснабжения, должна иметь ширину более 100 м.

Водоохранные зоны водопроводных систем

Для охраны поверхностных вод от загрязнения, засорения и истощения (т.е. предотвращения ухудшения качества воды, уменьшения рыбных запасов, ухудшения условий водоснабжения) установлены водоохранные зоны водных объектов.

Водоохранной зоной является территория, примыкающая к акваториям рек, озер, водохранилищ и других поверхностных водных объектов, на которой устанавливается специальный режим хозяйственной или иных видов деятельности с целью предотвращения загрязнения, засорения и истощения водных объектов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира.

Для рек ширина водоохранной зоны зависит от длины реи от истока до рассматриваемого участка, для озер и водохранилищ – от площади акватории.

Значения минимальной ширины водоохранных зон приведены в таблице 5.

таблица 5

Минимальная ширина водоохранных зон, м

Водный объект	Расстояние от истока реки, км	Площадь акватории, км²
0-10	10-50	50-100	100-200	200-500	≥500	≤2	≥2
Реки	50	100	200	300	400	500
Озера и водохранилища							300	500

В пределах водоохраной зоны выделяют прибрежную зону – территорию, прилегающую к акватории водных объектов, на которых устанавливают специальный режим для предотвращения загрязнения, засорения и истощения (ГОСТ 17.1.1-77). Размеры прибрежных полос зависят от характеристики прилегающих угодий, крутизны склонов. Ширина прибрежной полосы представлена в таблице 6.

таблица 6.

Ширина прибрежной полосы

Виды угодий, прилегающих к реке, озеру, водохранилищу	Ширина прибрежной полосы, м, при крутизне склонов
≤0	0-3	≥3
пашни	15-30	35-55	55-100
Луга и сенокосы	15-25	25-35	35-50
Лес, кустарник	35	35-50	55-100

Границы зон санитарной охраны водоводов

Зона санитарной охраны предусматривается в виде полосы, шириной в обе стороны от крайних линий водоводов в соответствии с таблицей 7.

таблица 7

Ширина санитарно-защитной полосы водоводов при их прокладке по незастроенным территориям

Наличие грунтовых вод	Диаметр водовода, мм
≤ 1000	> 1000
Сухие грунты	≥10	≥20
Мокрые грунты	≥50	≥50

При прокладке водоводов по застроенной территории в соответствии с п.10.20 СНиП2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» ширину зоны санитарной охраны допускается уменьшать по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы.

5. РАЗБАВЛЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД

Введем обозначения, которыми будем пользоваться в дальнейшем при рассмотрении данного вопроса.

S- концентрация вещества в потоке,

Q- расход воды.

Q_e и S_e- соответственно расход воды и концентрация вещества выше места сброса сточных вод (S_e называется также фоновой концентрацией);

Q_s_tи S_st- расход сточных вод и концентрация вещества в сточных водах.

Введем понятие приведенной концентрации, то есть превышение над естественным фоном.

S_red=S-S_e. -S_max- максимальная концентрация загрязняющих веществ в расчетном створе,

S_m- средняя концентрация вещества в створе полного перемешивания. Очевидно, что

(1)

Кратность разбавления вещества будем обозначать через Описание: $n$ .

(2)

Для характеристики русла введем следующие величины:

Н и В-- глубина и ширина потока соответственно,

- относительная глубина,

I - уклон поверхности (падение уровня на единицу длины)

C- коэффициент Шези, характеризующий шероховатость дна,

v_av- средняя скорость потока.

Через Описание: $x$ будем, как правило, обозначать расстояние до точки сброса сточных вод, измеренное вдоль потока.

Для проведения расчетов турбулентного перемешивания в реках прежде всего следует определить расчетные расходы воды. В соответствии с расходом определяются площадь живого сечения, средняя скорость течения, уклон водной поверхности, средняя ширина и глубина потока. После этого вычисляются (или определяются в результате измерений) поперечные составляющие скорости на закруглении речного потока.

На основе исходных данных вычисляются коэффициент Шези Описание: $C$ и коэффициент турбулентной диффузии Описание: $D$ . Коэффициент Шези определяется по формуле

(3)

а коэффициент турбулентой диффузии из соотношения

(4)

где M- коэффициент, зависящий от C.

При 10<C<60 параметр M=0.7C+6.

При C≥60 параметр M принимают равным 48.

В тех случаях, когда применение численных методов решения уравнения турбулентной диффузии встречает затруднения, например в связи со срочностью поставленной задачи применяются упрощенные методы расчета. Методы позволяют вычислять расстояние до створа с заданной степенью разбавления или значение максимальной концентрации загрязняющего вещества на заданном расстоянии от места выпуска сточных вод S_max.

ЭКСПРЕСС МЕТОД ГГИ

Метод предложен М.А. Бесценной. Формулы для расчета кратности разбавления в зависимости от расстояния от места стока имеют вид:

$Описание: begin{displaymath}
frac{1}{n(x)} = frac{s_s}{s_{st}} + eta(x)
end{displaymath}$

(5)

где η(x)-эмпирический коэффициент неравномерности распределения примеси в расчетном створе:

$Описание: begin{displaymath}
eta(x) = frac{
0.14Q_{st}sqrt{
frac{N}{tilde{H}}
}
B}
{x(Q_e+Q_{st})phi}
end{displaymath}$

(6)

где Описание: $phi$ -- коэффициент извилистости русла,

$Описание: begin{displaymath}
phi = frac{l_{ch}}{l_{str}}
end{displaymath}$

(7)

$Описание: $l_{ch}$$ -- длина участка, измеренная по фарватеру, $Описание: $l_{str}$$ -- длина того же участка по прямой.

МЕТОД АППРОКСИМИРУЮЩИХ ФУНКЦИЙ

Метод, разработанный Михайловым, основан на аппроксимации численных решений уравнения турбулентной диффузии в форме конечных разностей. Зона загрязнения разделяется на два участка:

-A₁- участок от створа выпуска до створа, где загрязненные воды распространяются по всей глубине реки;

-A₂- участок разбавления, лежащий ниже участка А₁ и включающий всю область разбавления до створа полного перемешивания. В пределах участка А₂ происходит распространение загрязненных вод по всей ширине реки и последующее выравнивание концентраций.

На участкеА₁

$Описание: begin{displaymath}
n(x) = frac{beta x D}{Q_{st}}
end{displaymath}$

(8)

где -β- численный безразмерный коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в потоке и равный:

14.4 - при выпуске в середине потока,

7.2 - при выпуске у одной из граничных поверхностей (берега, дна, или свободной поверхности потока),

3.6 - при расположении сброса на пересечении двух граничных поверхностей.

На участке А₂

$Описание: begin{displaymath}
n(x) = sqrt{frac{Phi(xi_0sqrt{2})}{Phi(xisqrt{2})}}
end{displaymath}$

(9)

Для определения ξ опредлагаются две зависимости. Первая из них

$Описание: begin{displaymath}
xi = frac{3mkxD}{B^2v_{av}}
end{displaymath}$

(10)

применяется в случае, если в начальном створе сточные воды занимают менее 10% площади поперечного сечения потока.

Здесь Описание: $m$ -- безразмерный коэффициент, зависящий от местоположения источника загрязнения в потоке (при выпуске в середине потока Описание: $m = 4$ , при выпуске возле одной из боковых поверхностей Описание: $m = 1$ ;

Описание: $k$ - эмпирический коэффициент, в первом приближении Описание: $k = 3$ .

Для больших расходов сточных вод, когда в начальном створе потока они занимают более 10% площади его поперечного сечения

$Описание: begin{displaymath}
xi = frac{3mD(kx + x_0)}{B^2v_{av}}
end{displaymath}$

(11)

где -х₀- параметр, имеющий размерность длины, и учитывающий влияние на разбавление соотношения между площадью загрязненной струи и площадью всего сечения в начальном створе потока.

Значение ξ₀ находится из условия

$Описание: begin{displaymath}
Phi(xi_0sqrt{2}) = left(frac{s_{п}}{s_{st}}right)^2
end{displaymath}$

(12)

и затем может использоваться для определения х₀:

$Описание: begin{displaymath}
x_0 = frac{xi_0B^2v_{av}}{3mD}
end{displaymath}$

(13)

МЕТОД УралНИИВХ

Метод разработан И.С. Шаховым и В.В. Мороковым и основан на методике Таллинского политехнического института. Он применим к различным условиям выпуска сточных вод и позволяет получить концентрацию загрязняющих веществ в реках ниже сосредоточенных, стационарных выпусков по следующим формулам (в предположении, что выпуск находится на расстоянии Описание: $b$ от берега и Описание: $h$ от поверхности, начало координат в середине потока):

$Описание: begin{displaymath}
s = frac{Q_{st}s_{st}}{pi vpx^{3/2}
left[
Phi(xi_1) ...
.../2}} - k_{nc}frac{x}{v}
right]
+ s_e e^{frac{k_{nc}x}{v}}
end{displaymath}$ (21)

$Описание: begin{displaymath}
xi_1 = frac{bsqrt{2}}{2sqrt{p}x^{3/4}}
end{displaymath}$

(22)

$Описание: begin{displaymath}
xi_2 = frac{(B - b)sqrt{2}}{2sqrt{p}x^{3/4}}
end{displaymath}$

(23)

$Описание: begin{displaymath}
xi_3 = frac{hsqrt{2}}{2sqrt{p}x^{3/4}}
end{displaymath}$

(24)

$Описание: begin{displaymath}
xi_4 = frac{(H - h)sqrt{2}}{2sqrt{p}x^{3/4}}
end{displaymath}$

(25)

Здесь Описание: $s$ -- концентрация загрязняющих веществ в точке с координатами Описание: $(x, y, z)$ , где Описание: $x$ -- расстояние вдоль потока, отсчитываемое от источника, Описание: $y$ -- координата глубины, Описание: $z$ -- координата ширины. $Описание: $k_{nc}$$ -- константа неконсервативности, Описание: $p$ -- размерный коэффициент пропорциональности ( $Описание: $м^{1/2}L$$ ), определяемый по формуле:

$Описание: begin{displaymath}
p = frac{rsqrt{Bsqrt{2g}}}{CH^{3/4}}
end{displaymath}$

(26)

где Описание: $r$ -- размерный коэффициент, равный $Описание: $0.026 м/с^{0.5}$$

Ещё посмотрите лекцию "1 Понятие сплошной среды и субстанциональная производная" по этой теме.

Рассмотренный метод применяется для расчетов поля концентрации загрязняющих веществ в условиях прямолинейных и слабоизвилистых малых потоков. В случае выпуска в сильноизвилистые большие и средние водотоки результаты расчета этим методом следует рассматривать как ориентировочные.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рациональное использование водных ресурсов в настоящее время представляет собой крайне насущную проблему.

Это прежде всего охрана водных пространств от загрязнения, а так как промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который они наносят, то именно в первую очередь необходимо решать проблему сброса их в реки.

В частности, следует ограничить сбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации.

По всей видимости, пути решения проблемы загрязнения водных ресурсов в России лежат прежде всего в области разработки развитой законодательной базы, которая позволила бы реально защитить окружающую среду от вредного антропогенного воздействия, а также изыскании путей реализации этих законов на практике (что, в условиях российских реалий, наверняка столкнется с существенными трудностями).

Поделитесь ссылкой:

Популярные услуги

Основные определения

Рекомендуемые материалы

Рекомендуемые лекции