Система установления разрешений на сбросы в Великобритании Виктор Луговой, специалист по математическому моделированию, Проект SEPS 327 Система установления разрешений на сбросы в Великобритании Структура водного хозяйства Нормативы качества вод Установление разрешений на сбросы сточных вод Структура водного хозяйства Закон о воде 1973 г. определил 10 государственных организаций, ответственных за: Планирование Обеспечение и управление водопользованием водопользователей чистой водой Водоотведение Очистку Сброс сточных вод сточных вод и утилизацию осадков Природоохранные функции Структура водного хозяйства Закон о Воде 1989 г. - приватизация государственных водных органов. Созданы 10 водных компаний, ответственных за: Снабжение водопользователей чистой водой; Водоотведение и очистку сточных вод. Структура водного хозяйства Национальное Управление Рек отвечало за: водные ресурсы; контроль загрязнения; защиту от наводнений; рыболовство; судоходство; зоны отдыха. Структура водного хозяйства Водные компании WATER UK Компании, занимающиеся Компании, занимающиеся водоснабжением и Компании, занимающиеся водоснабжением и Компании, занимающиеся водоотведением водоснабжением и водоотведением водоснабжением и водоотведением водоотведением 10 Компании, занимающиеся Компании, занимающиеся только водоснабжением Компании, занимающиеся только водоснабжением Компании, занимающиеся только водоснабжением Компании, занимающиеся только водоснабжением Компании, занимающиеся только водоснабжением Компании, занимающиеся только водоснабжением Компании, занимающиеся только водоснабжением только водоснабжением 17 Структура водного хозяйства Регуляторы Агентство по охране окружающей среды OFWAT Инспекция по питьевой воде Водная компания Водная компания Водная компания Водная компания Водная компания Водная компания Водная компания Структура водного хозяйства Обязанности Агентства по Охране Окружающей Среды Достижение целевых показателей качества вод; Мониторинг степени загрязнения; Сохранение и улучшение состояния зон рекреации; Определение разрешений на сбросы сточных вод. Структура водного хозяйства Мониторинг Регулярный мониторинг: не реже 12 раз в год; Сеть наблюдений состоит из примерно 8000 постов; среднее расстояние между створами – 6 км. Непрерывный мониторинг: выше водозаборов и ниже основных сбросов Мониторинг донных отложений: 1 – 4 раза в год. Нормативы качества вод При планировании качества вод используются стандарты, основанные на: Класификации речных экосистем; Директивах ЕС: о пресноводных рыбах; о заборе поверхностных вод ; об опасных веществах; о естественных средах обитания; о ракообразных; о водах, используемых для купания; Нормативы качества вод Классификация речных экосистем RE 1: Вода очень хорошего качества, пригодная для всех видов рыб. RE 2: Вода хорошего качества, пригодная для всех видов рыб. RE 3: Вода удовлетворительного качества, пригодная для высших крупных рыбных популяций. RE 4: Вода удовлетворительного качества, пригодная для крупных рыбных популяций. RE 5: Вода плохого качества, ограничивающая развитие крупных рыбных популяций. Классификация речных экосистем Class RE1 RE2 RE3 RE4 RE5 DO % Sat BOD (ATU) Total mg/l Ammonia mg/l Q10 Q90 Q90 80 2.5 0.25 70 4 0.6 60 6 1.3 50 8 2.5 20 15 9 Un-ionised pH Ammonia mg/l Q95 Q5-Q95 0.021 6.0-9.0 0.021 6.0-9.0 0.021 6.0-9.0 6.0-9.0 - Dissolved Copper ug/l Q95 112 112 112 112 - Total Zinc ug/l Q95 500 500 2000 2000 - Общая оценка качества Процедура GQA – метод классификации качества вод рек и каналов Используются 4 «окна»: Химия Биология Биогены Эстетическая оценка Общая оценка качества Химия: Биогены Нитраты Фосфаты Биология: Растворённый кислород; БПК5; Аммиак. Сообщества макробеспозвоночных Эстетическая оценка Мусор, пена, цвет, запах и т.п. Расчёт нормативов на сброс сточных вод В первую очередь, перечисляются стандарты, которым должно удовлетворять качество воды: Соответствующий класс речной экосистемы; Директивы ЕС: о пресноводных рыбах; о заборе поверхностных вод ; об опасных веществах; о естественных средах обитания; о ракообразных; о водах, используемых для купания; Расчёт нормативов на сброс сточных вод Метод расчёта Смешение сточных вод с водами реки описывается уравненим баланса масс: FC fc T F f Где F и f – расходы в реке выше сброса и в сбросе С и с – концентрации в реке выше по течению и в сбросе Т – концентрация ниже сброса Расчёт нормативов на сброс сточных вод Однократного применения уравнения баланса масс недостаточно необходимо получить распределение T Используем методы комбинированных распределений, в частности, метод Монте-Карло Метод Монте-Карло 1. Значения F, f, C и c выбираются случайно из диапазона возможных значений; 2. Значение T вычисляется из уравнения баланса масс для набора значений F, f, C и c; 3. Повторяем, пока не получим распределение для T. Метод Монте-Карло Необходимые данные Обычно F, f, C и c распределены по ЛогНормальному закону Полные распределения можно описать любыми двумя суммарными статистиками, например: Расходы выше сброса среднее и 5-й процентиль Расходы в сбросе среднее и стандартное отклонение Концентрация выше сброса среднее и стандартное отклонение Концентрация в сбросе среднее и стандартное отклонение Метод Монте-Карло Метод Монте-Карло Допущения и умолчания 1. 2. 3. 4. 5. Вид распределения Коэффициенты корреляции Статистические ошибки Ошибки в данных Естественное самоочищение Метод Монте-Карло Для исключения влияния допущений и ошибок нужен анализ данных: Пакет AARDVARK позволяет анализировать отскоки и определять тип распределения; Для прочих видов распределений можно использовать версию NPCARLO Пакет LNCL – расчёт доверительных интервалов для средних и процентилей Коэффициенты корреляции Моделирование водосбора Если нельзя принять решение о сбросе без: принятия решения о сбросе выше по течению; принятия мер по поводу диффузных загрязнений; принятия во внимание процессов естественной самоочистки Лучше использовать пакеты моделирования водосбора, такие как SIMCAT. Вопросы