Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Рогозина Татьяна Анатольевна. Исследование качества речных вод в условиях антропогенного воздействия : на примере Уфимского бассейна : диссертация ... кандидата географических наук : 25.00.36 / Рогозина Татьяна Анатольевна; [Место защиты: Рос. гос. гидрометеорол. ун-т (РГГМУ)].- Санкт-Петербург, 2008.- 202 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-11/35

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1 ОЦЕНКА, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА

РЕЧНЫХ ВОД В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 10

1.1 Оценка качества речных вод в условиях антропогенного воздействия 10

1.2 Исследования химического состава рек Уфимского бассейна 14

1.3 Антропогенные факторы формирования химического состава речных вод 16

1.4 Прогнозирование химического состава речных вод 21

1.5 Очистка природных вод и активизация процессов самоочищения в русле реки 27

Выводы по первой главе 30

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 32

2.1 Объект исследования и исходные данные 32

2.1.1 Общая характеристика объекта исследования 32

2.1.1.1 Физико-географические факторы формирования химического состава речных вод 32

2.1.1.2 Физико-химические факторы формирования состава речных вод 40

2.1.2 Общая характеристика исходных данных 42

2.2 Методы исследования 45

2.2.1 Определение функции распределения значений показателей качества речных вод 45

2.2.2 Анализ однородности рядов значений показателей качества речных вод 49

2.2.2.1 Первичный анализ рядов значений показателей качества речных вод 49

2.2.2.2 Статистическая проверка нарушения однородности рядов значений показателей качества речных вод 49

2.2.3 Построение кривых обеспеченности 50

Выводы по второй главе 51

ГЛАВА 3 ОПЕНКА КАЧЕСТВА РЕЧНЫХ ВОД УФИМСКОГО БАССЕЙНА 52

3.1 Анализ межгодовой динамики изменения качества речных вод Уфимского бассейна 53

3.1.1 Характеристика антропогенного воздействия в пределах Уфимского бассейна

3.1.1.1 Характеристика организованных источников загрязнения рек Уфимского бассейна 54

3.1.1.2 Характеристика неорганизованных источников загрязнения рек Уфимского бассейна 3.1.2 Определение закона распределения значений показателей качества речных вод Уфимского бассейна 63

3.1.3 Выявление межгодовых изменений качества речных вод Уфимского бассейна 73

3.1.4 Исследование однородности рядов значений показателей качества речных вод Уфимского бассейна

3.1.4.1 Графический анализ однородности рядов значений показателей качества речных вод Уфимского бассейна 80

3.1.4.2 Анализ статистической однородности рядов значений показателей качества речных вод Уфимского бассейна 88

3.2 Оценка пригодности речных вод Уфимского бассейна для различных видов водопользования 91

3.2.1 Определение приоритетных загрязняющих веществ Уфимского речного бассейна 104

3.3 Оценка вероятности загрязнения рек Уфимского бассейна в различные фазы водного режима ПО

Выводы по третьей главе 121

ГЛАВА 4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РЕЧНЫХВОД 123

4.1 Долгосрочное прогнозирование гидрохимического состава реки Уфа иреки Шугуровка с использование динамических статистических моделей 123

4.1.1 Анализ Фурье временных рядов значений показателей качества воды р.Уфы и р.Шугуровки 126

4.1.2 Определение параметров модели АРПСС временного ряда значений показателя качества речных вод 1

4.1.2.1 Определение порядка разности моделей АРПСС временных рядов значений показателей качества воды р.Уфы и р.Шугуровки 132

4.1.2.2 Определение параметра авторегрессии р и скользящего среднего модели АРПСС временных рядов значений показателей качества воды р.Уфы и р.Шугуровки 138

4.1.2.3 Определение сезонных параметров Ps, ds, Os модели АРПСС временных рядов значений показателей качества воды р.Уфы и р.Шугуровки 140

4.1.3 Исследование адекватности моделей АРПСС для прогнозирования качества воды р.Уфы и р.Шугуровки 141

4.1.4 Прогнозирование качества воды р.Уфы и р.Шугуровки с использованием модели АРПСС 144

4.2 Краткосрочное прогнозирование химического состава речных вод с использованием нейронных сетей 149

Выводы по четвертой главе 152

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО РЕАБИЛИТАЦИИ МАЛЫХ ВОДОТОКОВ В ПРЕДЕЛАХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ РЕКИ

ШУГУРОВКА) 153

5.1 Принципиальная технологическая схема очистки речной воды 154

5.2 Эколого-экономическое обоснование технологической схемы очистки речной воды в русле 160

5.2.1 Расчет экономических показателей внедрения технологической схемы очистки воды реки Шугуровка 161

5.2.2 Расчет предотвращенного экологического ущерба водным ресурсам 163

5.3 Экономический эффект от внедрения комплекса очистных сооружений на реке Шугуровка 165

Выводы по пятой главе 166

ВЫВОДЫ 168

Список литературы 170

Приложения 187 

Введение к работе:

Актуальность темы. Бассейн реки Уфа является примером территории с
высокой степенью урбанизации, развитой промышленностью, которые приводят к
качественному и количественному истощению водных ресурсов. В пределах
водосборной площади сосредоточены горнодобывающие,

горноперерабатывающие, металлургические, нефтехимические,

нефтеперерабатывающие, машиностроительные предприятия, населенные пункты, полигоны и свалки твердых бытовых отходов. Организованные сбросы, талые и ливневые воды с территорий, подверженных антропогенной нагрузке, загрязняют речную воду, приводят к изменению среды обитания гидробионтов и создают угрозу системам жизнеобеспечения людей, например, Южному и Северному питьевым водозаборам города Уфы, расположенным в устье реки Уфа. В этой связи для обеспечения рационального водопользования в пределах речного бассейна актуальным является выполнение адекватной оценки экологического состояния водных ресурсов, прогноз качества воды, используемой в питьевых, бытовых, рыбохозяйственных целях, а также разработка мероприятий по снижению ее загрязненности.

Работа выполнена по тематике, входящей в Перечень приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, утв. Президентом РФ 21 мая 2006г. №Пр-843, и в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры «Безопасность производства и промышленная экология» Уфимского государственного авиационного технического университета.

Цель исследования - оценка и прогнозирование качества речных вод Уфимского бассейна с учетом антропогенной нагрузки на водосборе и гидрологических особенностей водотоков, а также разработка технических мероприятий, направленных на снижение загрязненности малых водотоков.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

анализ качества речных вод Уфимского бассейна за многолетний период для выявления закономерностей в изменении содержания загрязняющих веществ в условиях трансформации антропогенной нагрузки на водосборе;

оценка возможности использования речных вод Уфимского бассейна для рыбохозяйственного и культурно-бытового, хозяйственно-питьевого водопользования, а также выявление приоритетных загрязняющих веществ для реки Уфа и ее притоков;

оценка вероятности загрязнения речных вод в различные фазы водного режима для выявления сезонных изменений качества;

- апробация статистических динамических моделей, а также методов
интеллектуального анализа данных (искусственных нейронных сетей) для
прогнозирования химического состава воды реки Уфа и ее притоков в условиях
стохастичности природного и антропогенного воздействия;

- разработка технических решений по реабилитации малых водотоков на
техногенно-нагруженных, урбанизированных территориях для обеспечения
экологической безопасности природных вод (на примере реки Шугуровка).

Научная новизна.

  1. Выявлены многолетние и межсезонные закономерности изменения качества речной воды, обусловленные антропогенным воздействием. Определена пригодность воды для различных видов водопользования по среднегодовым значениям показателей качества.

  2. Определена вероятность загрязнения водотоков исследуемыми поллютантами в различные фазы водного режима.

  3. Показана возможность использования динамических статистических моделей для долгосрочного (до 12 мес.) прогнозирования гидрохимического состава речных вод.

  4. Показана возможность использования искусственных нейронных сетей с архитектурой многослойный персептрон и радиально-базисная сеть для краткосрочного (3 мес.) прогноза качества речных вод.

Практическая значимость.

Создана информационно-аналитическая система, состоящая из базы данных, содержащей сведения о химическом составе воды р.Уфы и ее притоков и компьютерной программы «Анализ гидрохимических данных», позволяющей осуществлять обработку и визуализацию данных наблюдений, получаемых на пунктах контроля, выявлять тенденции изменения качества речных вод во времени (Свидетельства о регистрации в Роспатенте: № 2007612853 и № 2007620231 от 29 июня 2007 г.).

Установленные закономерности изменения содержания компонентов химического состава речных вод используются Башкирским территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды для определения качества воды при существующем уровне эколого-экономического развития региона и неизменности гидрологического режима водотоков (акт о внедрении результатов диссертационной работы № 1-18-916 от 29.10.2007).

Показана возможность улучшения экологического состояния малого водотока, в который загрязняющие вещества поступают с поверхностным стоком. Предложенные мероприятия могут использоваться для реабилитации рек, протекающих в пределах урбанизированных территорий на устьевых участках. Эколого-экономический эффект от внедрения схемы снижения загрязненности воды для реки Шугуровка составляет 4 951, 65 тыс. руб.

Методы исследования и результаты, полученные в диссертационной работе, внедрены в учебный процесс Уфимского государственного авиационного технического университета и используются при подготовке специалистов по специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» и по направлению 280200 «Защита окружающей среды».

Защищаемые положения.

  1. Результаты оценки качества речных вод Уфимского бассейна.

  2. Применимость динамической статистической модели и нейронных сетей вида MLP и RBF для прогнозирования химического состава воды рек Уфа и Шугуровка, позволяющие дать перспективную оценку гидроэкологической ситуации в устьевой зоне речного бассейна.

  3. Технические решения по реабилитации малых водотоков от загрязнения на техногенно-нагруженных, урбанизированных территориях и обеспечению нормативов качества рыбохозяйственного водопользования (на примере реки Шугуровка).

Личный вклад автора заключается в выявлении многолетних и межсезонных закономерностей изменения качества речных вод и получении количественных оценок качества воды в виде среднегодовых значений гидрохимических показателей, позволяющих определить пригодность для различных видов водопользования; вероятностной оценке загрязнения рек в различные фазы водного режима, апробации динамических статистических моделей и искусственных нейронных сетей для определения перспективного гидрохимического состава речных вод.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на VIII, IX международной конференции «Экология России и сопредельных территорий. Экологический катализ» (Новосибирск, 2003-2004), «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2006), научной конференции «Водоснабжение, водоотведение, охрана водных ресурсов, гидрогеоэкология» (Москва, 2006), II Всероссийской конференции «Научные аспекты экологических проблем России» (Москва, РАН, 2006), VII Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2006), международной научно-практической конференции «Региональные экологические проблемы современности» (Уфа, 2006), международной научно-технической конференции в области экологии и безопасности жизнедеятельности «Дальневосточная весна» (Комсомольск-на-Амуре, 2006), XII Всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании» (Рязань, 2007), Всероссийской конференции «Безопасность в современном мире: теория и практика» (Чита, 2007), Конгрессе нефтегазопромышленников России (Уфа, 2007-2008), I Международном экологическом конгрессе ELPIT - 2007 (Тольятти, 2007), Международных симпозиумах: «Hazards - Detection and Management» (Дрезден, Германия, 2008) и «10. Treffen junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Wasserbauinstituten» (Инсбрук, Австрия, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 31 работ, в том числе 3 статьи в журнале, входящем в Перечень ВАК и глава коллективной монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и приложений. Работа изложена на 186 страницах машинописного текста, включает 30 таблиц, 57 рисунков. Список использованных источников включает 176 наименований.

Подобные работы
Гребцов Сергей Николаевич
Геоэкологический анализ условий строительства крупных водозаборов подземных вод в районах с интенсивным антропогенным воздействием на природную среду (На примере Южно-Воронежского водозабора)
Рахуба Александр Владимирович
Пространственно-временная изменчивость качества вод Саратовского водохранилища в условиях неустановившегося гидродинамического режима
Зеленова Мария Сергеевна
Формирование стока и качества вод реки в современных климатических условиях
Козелкова Евгения Николаевна
Природоохранные аспекты управления качеством водных ресурсов в бассейне Средней Оби : на примере бассейна реки Вах
Сидоренко Александра Владимировна
Комплексная экодиагностика речного бассейна в целях организации устойчивого природопользования (На примере бассейна реки Раздольной)
Плишкина Ольга Валерьевна
Геоэкологические особенности развития и трансформации геосистем Селенгинского среднегорья (На примере бассейна рек Тугнуй-Сухара)
Трушкин Владислав Владимирович
Геоэкологические основы устойчивого лесопользования на территории Восточного Прибайкалья (На примере бассейна реки Турки)
Левин Алексей Валерьевич
Геоэкологический анализ территории водосбора малой реки : на примере бассейна Угры
Лопаткин Дмитрий Александрович
Картографическое отображение и анализ экологического каркаса региона (На примере бассейна оз. Байкал)
Валяльщиков, Алексей Александрович
Гидрогеоэкологические условия бассейна Среднего Дона : На примере Павловского района Воронежской области

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net