Раздел 2
качественная и количественная оценка экологической безопасности системы
питьевого водоснабжения
Системная логико-математическая модель оценки экологической безопасности
системы питьевого водоснабжения
В управлении качеством воды у потребителей одним из основных является системный
принцип. Координирующим вектором системной модели должно служить использование
интегральных показателей состояния элементов системы (водного источника,
водопроводных очистных сооружений, систем подачи, распределения воды, локальных
установок, устанавливаемых непосредственно у потребителя). Все эти экосистемы
тесно связаны между собой в экологическом отношении. Так, например, для
ухудшения качества воды на выходе из очистных сооружений большое значение имеет
поступление биогенных веществ из водоисточников и применение различных
реагентов для очистки и обеззараживания воды.
Исходя из этого, координирующим вектором системной модели должно служить
использование интегральных показателей состояния элементов системы. Для оценки
экологической безопасности разрабатывается системная модель "Система питьевого
водоснабжения". В модели рассматривается иерархическое логико-математическое
построение для классификации безопасности состояния системы питьевого
водоснабжения (рис. 2.1). Такая структура классификации модели не только
обеспечивает оценку общего состояния системы, но и позволяет судить о том, как
изменение отдельных показателей подсистем влияет на состояние всей системы. Это
в свою очередь определяет направление усилий на улучшение того показателя,
который оказывает наиболее сильное влияние на состояние системы.
Рис. 2.1. Структурная схема системной логико-математической модели
Оценка состояния системы, подсистем в модели "Система питьевого водоснабжения"
выполняется параллельно по двум направлениям – количественному и качественному.
Логическая функция, которая базируется на множестве качественных состояний
отдельных показателей, классифицируется качественным состоянием всей системы.
На множестве состояний отдельных подсистем проводится количественная мера. На
основании количественных мер отдельных подсистем определяется количественная
мера всей системы. По величине приближения мер к тому или иному нормативу
осуществляется оценка экологической безопасности системы.
Оценка экологической безопасности подсистемы "Источник"
Подсистема "Источник" предназначена для оценки экологической безопасности
источника по критериям антропогенного влияния загрязнения водных ресурсов и по
степени их использования.
В подсистеме выделяют три блока "Химическое загрязнение", "Бактериальное
загрязнение" и "Использование водных ресурсов". Первые два в совокупности
характеризуют качество вод и являются важнейшими для оценки антропогенного
влияния по комплексу критериев и определению экологической безопасности
источника. Третий предназначен для оценки экологической безопасности по степени
использования водных ресурсов.
Использование водных ресурсов определяется вектором Q=(Q5, Q4, Q3, Q2, Q1), где
Q5 соответствует "катастрофическому" водопотреблению, Q4 - "очень плохому", Q3
- "плохому", Q2 - "удовлетворительному", Q1 - "хорошему" (приложение Г, таблица
Г1).
Вектор использования водных ресурсов определяется логической функцией (2.1)
[244, 410]:
(2.1)
Оценка обобщенного влияния критериев осуществляется на основе функции (2.2)
[244, 410]:
(2.2)
Следует отметить, что водообеспеченность народного хозяйства решением
конференции ООН по водным ресурсам принимается "удовлетворительной" только при
условии использования не более 10% речного стока. При превышении 20% - водный
объект считается не способным обеспечить социально-экономическое развитие
региона. По Украине, например, этот процент в среднем составляет 48 [227].
Для оценки обобщенного критерия вводится известная средневзвешенная
нормированная функция мер (2.3) [244, 410]:
, (2.3)
где bk – весовой коэффициент, отражающий относительную важность k-го
показателя.
Качество воды в источниках оценивается по химическому и бактериологическому
загрязнению.
Учитывая изменение состава воды в источнике можно сказать, что основой для
прогнозирования качества водоема являются модели биотического круговорота
различных элементов в экосистемах. Прогноз качества, например, для водоема
должен производиться по всем нормируемым показателям и учитывать следующее:
разбавление сточных вод водой водотока, деструкцию неконсервативных веществ,
образование новых промежуточных продуктов, самоочищение, взаимодействие
веществ, нейтрализующую способность водоема, гидролиз солей, образование
малорастворимых соединений, сорбционные и десорбционные процессы, температуру
воды и управление качеством воды непосредственно в водоеме.
Ухудшение качества воды в поверхностном или подземном источнике может быть
вызвано физическим, химическим, бактериологическим и радиоактивным
загрязнением. Все загрязняющие воду вещества группируются в пять групп с
одинаковыми лимитирующими признаками вредности [244, 410]. К первой группе
относятся вещества, к которым предъявляются общие требования: растворенный
кислород, БПК, взвешенные вещества, рН, минерализация. Признак вредности –
"общие требования". Во вторую группу входят вещества с
санитарно-токсикологическими лимитирующими признаками вредности: SO4, Cl, Ca,
Mg, K, Na, NO3, Cr. Признак вредности – "санитарно-токсикологический". Третья
группа представлена веществами токсикологических лимитирующих признаков
вредности (N-NH4, N-NO2, СПАВ, Cu, Zn, Ni). Признак вредности –
"токсикологический". К четвертой
- Київ+380960830922