Нормативно-правовое регулирование использования водных ресурсов на основе теории струйных процессов в водотоках

The newest theory of the jet processes which are taking place in the rivers, refutes the theory of mixture of sewage with river waters. It gives modern understanding of process. Acceptance of such theory will cause change standard - legal regulation of use of water resources. The description of some part of the possible chang­es, based on the analysis of distinction of estimations of results of intervention in natural processes is given.

Нормативно-правовое регулирование ис­пользования водных ресурсов сложилось как реализация научного представления о про­цессах, происходящих в водной среде в ре­зультате внедрения в неё сточных вод. Оно отражает идеологию смешения сточных вод с некоторой частью объёма водного объекта при разрушении струи сточных вод. Теория струйных процессов даёт иное, современное понимание процесса. Поэтому важно оценить

перспективы изменения некоторых основ ре­гулирования использования водных ресурсов.

Сущность теории струйных процессов в реке можно изложить одной фразой: струя сточных вод после внедрения в реку сохра­няет свои качества на десятках километров следования в русле реки, пока её естественно размываемые размеры не станут ничтожны­ми [1]. Из этого определения следует, что в природе не существует смешения, являюще­гося результатом диффузного распростране­ния струи в водотоке по нормали к течению. Струйная теория основана на многих науч­ных разработках, в том числе реализующих принцип смешения. Однако эффект от такого гибрида оказался следующим: переход к ней вынужденно повлияет на основные аспекты нормативно-правового регулирования во­дных ресурсов.

Результат антропогенного воздействия на речную воду

Оценка результатов сброса сточных вод в реку выполняется на основе изменения концентрации вещества в водном объекте. Согласно струйной теории, концентрация уменьшается с удалением от берега. Эта осо­бенность приводит к изменению оценки ре­зультата сброса сточных вод в реку.

здесь, в пробе, отобранной на 1,35 м от берега, будет обнаружено влияние сточных вод в раз­мере + 0,08 мг/л. Вода ожидается загрязнённой. По струйной теории в этой же точке отбора пробы влияния сточных вод нет. Концентрация отражает природное изменение фона.

Рисунок 1. Расчётное распределение концентрации вещества в сечении водотока по струйной теории в створе на шаге 21 и в этом же створе по ВОДГЕО

На сотом шаге ожидаемая смешанная за­грязненная часть водотока по ВОДГЕО кажет­ся захватывающей 8,5 м от берега. По струйной теории струя с максимальным значением оста­нется такой же ширины, как в начале - 0,1 м, а на 8,5-метровом расстоянии от берега остаток от струи сточных вод будет составлять меньше 0,2 % от фона. Загрязнение в такой пробе воды ничтожно и находится за пределами обнару­жения аналитическими методами. Результат анализа будет отражать не загрязнение, а при­родное колебание концентрации.

Струйная теория окажет влияние на ин­терпретацию результатов анализов воды и, следовательно, приведёт к переоценке антро­погенного воздействия на речную воду.

Организация исследований речных и сточных вод

Целью исследования вод служила только концентрация вещества. Согласно струйной теории, концентрация вещества в реке из­меняется по причине изменения расхода ве-

На рис. 1 показано различие результатов расчётов, выполненных методами, которые от­ражают разные теории. По существующей (ме­тод ВОДГЕО) [2] теории в результате смешения щества в объёме струи, который выражается произведением концентрации вещества на расход воды, её содержащий. Расход вещества является главным и единственным фактором антропогенного воздействия на качество воды в реке.

Обычно не требоуется фиксировать рас­ход воды в момент отбора пробы из реки на химический анализ. В сточных водах до сих пор в одной воде измеряли концентрацию, а другую воду использовали для измерения расхода. Поэтому расходы вещества опреде­ляли некорректно. Следовательно, некоррект­ными были и расчёты предельно допустимой нагрузки на реку.

Струйная теория предполагает, что си­стема организации исследования воды долж­на быть единой для речных и сточных вод и основана на определении расхода вещества в струе или водотоке.

Усилия по охране вод от загрязнения

В практике управления антропогенными воздействиями применяется ничем не обо­снованное правило: чем больше сокращается расход сточных вод, тем успешнее водоохран­ная деятельность. Это противоречит практи­ке. В бассейне р. Качи с 1979 по 1995 гг. сброс сточных вод возрос в пять раз, а концентрации веществ снизились в сотни раз (потребление кислорода по БПК₅ - с 1200 мг/л до 4-5 мг/л).

Возможность суммирования потоков ве­ществ позволяет делать обобщения от раз­меров одного выпуска до размеров земного шара. Струйная теория обосновывает исполь­зование показателя «расход вещества в сточ­ных водах» для сравнения по действующей нагрузке на реку «на конце трубы» вместо существующего показателя «сокращение рас­хода сточных вод».

Использование свободного ресурса

В природе нет свободного ресурса. Он возник с момента установления ПДК (1908, Англия) как средства ограничения антропо­генного воздействия на питьевое качество воды. Этим способом условно предоставлена часть физического расхода речной воды для разбавления веществ, добавляемых людьми к веществам, содержащимся в реке от природы. Постепенно назначение доли изменилось, и в настоящее время она обеспечивает благопри­ятные условия бизнесу.

Признак наличия свободного ресурса можно записать так:

J CrujCruj

где C^e_] - концентрация естественного фона; С^пд. - концентрация, верхняя граница усло­вия существования ресурса, обычно равная ПДК. Верхняя граница условия наличия сво­бодного ресурса С^пд. всегда устанавливалась административным назначением ПДК. Она не является строго научно обоснованной и заслуженно подвергается критике. Естествен­ная граница ресурса статистически определе­на и изменению не подлежит. При R < 0 сво­бодный ресурс отсутствует. В этих условиях сточные воды должны иметь предельную кон­центрацию, равную естественному фону. Ве­личина свободного ресурса ДП. выражается в единицах измерения потока вещества (г/c). ДП = Q R С^пд = Q (С^пд - C^e),

j j j ^^v j j

где Q - расчётный расход воды в реке в ство­ре выше зарегистрированного места воздей­ствия.

Свободный ресурс - это принудительное условное выделение доли потока вещества в речной воде для антропогенных нужд за счёт уменьшения доли естественного потока ве­щества, что разрешает повысить концентра­цию вещества в реке сверх естественного со­стояния до установленного властью.

В то же время задаваемая временно раз­решаемая концентрация С^рд. позволяет за счёт ограничения нормы расхода вещества в сточных водах оправдать состояние воды в реке хуже ПДК, но не выше С^рд. Здесь С^рд принимает значение ЦПК - целевого показа­теля качества, назначаемого на период вре­мени, достаточный для разработки лучших технологий. Присвоением Спд значения ЦПК устанавливаем временный (льготный для биз­неса) ресурс, что позволяет осуществлять во­допользование с загрязнением речной воды. Временная норма потока вещества для ис­пользования этого ресурса рассчитывается по тем же формулам, что и для расчёта предель­но допустимого потока вещества.

В результате математического экспери­ментирования [3] установлено, что соблюде­ние качества воды в реке на уровне ПДК и ЦПК достигается при условии, когда распре­деляется не весь ресурс, а его часть. Она оце­нивается коэффициентом допустимой асси­миляции (Q), особым для каждой речной си­стемы. Коэффициент подбираем, проигрывая варианты на модели реки так, чтобы в любом контрольном своре не происходило превыше­ние ПДК (ЦПК) более чем на 5 %. Расчётное значение ресурса приобретает следующее значение:

ДП = Q (Q С^пд - C^e).

j ^ ^v j j' Коэффициент ассимиляции (Q) действу­ет так, что значение ЦПК ограничено сверху максимальной существующей концентраци­ей в реке, а снизу - значением естественной концентрации, увеличенной на 5 %. Коэффи­циент ассимиляции влияет на концентрацию вещества во всех створах реки и делает бес­полезной любую попытку установить ЦПК выше существующей в реке.

При бассейновом расчёте ПДП для любо­го расположения водопользователя в бассейне

Библиографический список реки получаем единый показатель доступной ассимилирующей способности по одному веществу в створе естественного фона. Это позволяет установить равные требования к равному объёму сточных вод. В условиях ка­питалистических экономических отношений такой подход обеспечивает равные начальные условия для каждого капиталиста. Теперь при одинаковых расходах сточных вод любому их владельцу будет установлен одинаковый пре­дельный поток вещества.

Новое понимание свободного ресурса и его применение в специфичных условиях мо­делирования потоков веществ потребуют из­менения нормативов, методов нормирования и правовых отношений.

Рассмотренными примерами не огра­ничивается видимое влияние струйной тео­рии объединения водотоков на нормативно- правовое регулирование водных отношений.

1. Знаменский В.А. Струйные процессы в водотоках. Красноярск: СФУ, 2010. С. 14.

2. Методические основы оценки антропогенного влияния на качество поверхностных вод // ГГИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. С. 58-59.

3. Знаменский В.А. Модель антропогенной нагрузки на реку и формирования качества воды // Про­граммные системы: теория и приложения. 2010. № 2 (2). С. 15-38.

 В.А. Знаменский

Красноярское региональное отделение Международной Академии экологии и природопользования им. В.С. Алтунина (КРОМАЗП), Красноярск, Россия, kromaep@mail.ru, 19.02.2011 vit.znamenskii@gmail.com

источник http://damba.org/novosti/materialy-k-vi-mezhdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-reki-sibiri-krasnoyarsk-2011-god.html