Оценка воздействия поверхностного стока на качество воды в водных объектах Ленинского района города Томска
|
АННОТАЦИЯ 2
СПИСОК ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА ТОМСКА 8
1.1 Климат 9
1.2 Рельеф 10
1.3 Гидрологическая характеристика 11
2 НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СБРОСА СТОЧНЫХ ВОД 14
2.1 Нормативно-правовые основы организации сброса сточных вод 16
2.1.1 Регулирование сброса сточных вод в централизованные системы водоотведения ..18
2.2 Требования к качеству сточных вод 21
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 23
3.1 Методическое пособие по определению среднегодового объема поверхностных
сточных вод 23
3.2 Методика расчета среднегодового объема поверхностных сточных вод 25
4 ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ЛИВНЕВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ 27
4.1 Описание структуры системы сбора, очистки и отведения сточных вод 27
4.1.1 Оценка технического состояния и функционирования канализационных
коллекторов и сетей 28
5 РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА С
ТЕРРИТОРИИ ЛЕНИНСКОГО РАЙОНА 34
5.1 Оценка объема и качества поверхностных сточных вод с территорий, оснащенных
системой ливневой канализации 34
5.2 Определение среднегодовых объемов поверхностных сточных вод с территорий, не
оснащенных системой ливневой канализации 34
5.3 Влияние неорганизованного поверхностного стока с территории Ленинского района
на состояние непроточных водоёмов 38
6 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ ЛЕНИНСКОГО РАЙОНА ...43
6.1 Анализ результатов мониторинга качества воды в реке Томи 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ И ЛИТЕРАТУРЫ ..50 ПРИЛОЖЕНИЕ А 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 70
СПИСОК ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА ТОМСКА 8
1.1 Климат 9
1.2 Рельеф 10
1.3 Гидрологическая характеристика 11
2 НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СБРОСА СТОЧНЫХ ВОД 14
2.1 Нормативно-правовые основы организации сброса сточных вод 16
2.1.1 Регулирование сброса сточных вод в централизованные системы водоотведения ..18
2.2 Требования к качеству сточных вод 21
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 23
3.1 Методическое пособие по определению среднегодового объема поверхностных
сточных вод 23
3.2 Методика расчета среднегодового объема поверхностных сточных вод 25
4 ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ ЛИВНЕВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ 27
4.1 Описание структуры системы сбора, очистки и отведения сточных вод 27
4.1.1 Оценка технического состояния и функционирования канализационных
коллекторов и сетей 28
5 РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА С
ТЕРРИТОРИИ ЛЕНИНСКОГО РАЙОНА 34
5.1 Оценка объема и качества поверхностных сточных вод с территорий, оснащенных
системой ливневой канализации 34
5.2 Определение среднегодовых объемов поверхностных сточных вод с территорий, не
оснащенных системой ливневой канализации 34
5.3 Влияние неорганизованного поверхностного стока с территории Ленинского района
на состояние непроточных водоёмов 38
6 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ ЛЕНИНСКОГО РАЙОНА ...43
6.1 Анализ результатов мониторинга качества воды в реке Томи 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ И ЛИТЕРАТУРЫ ..50 ПРИЛОЖЕНИЕ А 59
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 70
Актуальность исследования.
Водные объекты играют ключевую роль в экосистемах городов, обеспечивая рекреационные, хозяйственные и природоохранные функции. Однако их качество подвержено значительному влиянию антропогенных факторов, среди которых особое место занимает поверхностный сток с урбанизированных территорий [44].
В Ленинском районе города Томска, характеризующемся высокой плотностью застройки, транспортной нагрузкой и наличием промышленных зон, поверхностный сток является одним из основных источников загрязнения водных объектов. Загрязняющие вещества поступают в поверхностные водные объекты со сточными водами как из сосредоточенных контролируемых сбросов, так и из диффузных источников, в том числе талых и ливневых вод, поступающих с застроенных территорий.
Большая часть исследований посвящена изучению состава бытовых и промышленных сточных вод, исследование ливневых сточных вод с застроенных территорий остается практически без внимания [45]. Рост урбанизации и инфраструктурного развития Ленинского района Томска приводит к усилению антропогенной нагрузки, что выражается в увеличении объема поверхностного стока, содержащего загрязняющие вещества.
Это привело не только к обветшанию материально -технической базы отрасли, повлекшей за собой затопление улиц и газонов, заболачивание парковых зон, но и к тому, что дренажные системы зачастую просто отсутствуют, в связи с чем проведение реконструкции и строительства новых систем является невозможным. Кроме того, отсутствие актуальных гидрохимических и гидрологических данных по качеству воды в водных объектах района затрудняет разработку эффективных природоохранных мер.
Таким образом, проведение оценки воздействия поверхностного стока на качество воды в водных объектах Ленинского района Томска представляет собой важную научно-практическую задачу, результаты которой будут способствовать разработке мер по улучшению экологического состояния городской среды.
Степень изученности проблемы.
Большой вклад в изучение поверхностных сточных вод внесли следующие российские ученые: Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Сомов В.А., Борзова Ю. С., Панковец А.И., Мироевский С.В., Макиша Н.А., Смирнов Д.Г. [34, 40 - 42].
Влияние поверхностного стока на поверхностные водные объекты г. Томска рассматривались в работах Сафоновой Е.А. и Коноваловой А.В. [29 - 31].
Результаты исследований методов очистки поверхностных сточных вод представлены в работах: Гудкова А., Субботиной Ю.М., Борзовой Ю.С., Соколова Э.М., Шейнкмана Л.Э., Дергунова Д.В., Коростелёва А.В., Тюрденева С.В., Алексеева М.И., и Курганова А.М., Бульской И.В., Волчек А.А., Дикаревского В.С., Нечаева А.П. [32 - 39].
Объект исследования - загрязнение поверхностных вод города Томска.
Предмет исследования - поверхностный сток с территории Ленинского района города Томска.
Целью магистерской работы является оценка воздействия поверхностного стока на качество воды водных объектов Ленинского района города Томска.
Задачи исследования:
1. Рассмотреть нормативно-правовые требования к регулированию сброса сточных вод.
2. Оценить техническое состояние ливневой системы канализации на территории Ленинского района.
3. Выполнить расчет поверхностного стока с территории Ленинского района, не оснащенной ливневой системой канализации.
4. Изучить характер и концентрацию загрязняющих веществ в составе сточных вод исследуемой территории.
5. Провести анализ воздействия поверхностного стока на водные объекты исследуемой территории.
Защищаемые положения:
1. Основной объем поверхностного стока на территории Ленинского района формируется за счет неорганизованного стока.
2. В поверхностные воды города Томска поступает неочищенный сток с многократными превышениями ПДК по всем анализируемым веществам.
Практическая значимость.
Проведенное исследование имеет практическую значимость, результаты исследования могут быть использованы для:
- обоснования реконструкции систем ливневой канализации;
- разработки мер по снижению загрязнения водных объектов;
- планирования природоохранных мероприятий в рамках городских программ;
- сравнительного анализа с другими урбанизированными территориями;
- составления образовательных программ в области охраны водных объектов;
- информирования населения о состоянии водных объектов и мерах их защиты.
Научная новизна исследования.
Настоящая работа вносит следующие новые научные результаты в изучение проблемы:
1. Проведены расчеты объемов поверхностного стока для территорий Ленинского района, не оснащенных системой ливневой канализации.
2. Выявлены несанкционированные выпуски сточных вод методом полевого обследования исследуемой территории.
3. Проведен сравнительный анализ проб воды в створах выше и ниже по течению от района исследования, что позволило оценить вклад поверхностного стока Ленинского района в изменение гидрохимических показателей реки Томи.
Апробация работы и публикации.
Результаты исследования опубликованы в сборнике научно-практической конференции с международным участием «Экология и управление природопользованием»:
Кононенко М.Б., Яблочкина Н.Л. Оценка объемов поверхностного стока с территории Ленинского района г. Томска // Экология и управление природопользованием: сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, г. Томск, 29 ноября 2024 г.; под. ред. А.М. Адама. Вып. 8. - Томск: Литературное бюро, 2025. - 63-64 с.
Благодарности.
Выражаю безмерную благодарность своему научному руководителю Яблочкиной Наталье Леонидовне за значимые замечания и важнейшие советы при написании магистерской диссертации.
Также, выражаю благодарность руководителю практики, начальнику Отдела водных ресурсов Верхне-Обского БВУ по Томской области Мершиной Галине Ивановне и ВРИО начальника Отдела водных ресурсов Мозель Ольге Викторовне за предоставленные материалы, а также, помощь в процессе прохождения производственной практики и написания магистерской диссертации.
Выражаю благодарность начальнику Томского ЦГМС-филиала ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС» в г. Томске Волкову Юрию Викторовичу, а также, начальнику химической лаборатории Томского ЦГМС Ким Марине Елисеевне за предоставленные материалы для написания магистерской диссертации.
Водные объекты играют ключевую роль в экосистемах городов, обеспечивая рекреационные, хозяйственные и природоохранные функции. Однако их качество подвержено значительному влиянию антропогенных факторов, среди которых особое место занимает поверхностный сток с урбанизированных территорий [44].
В Ленинском районе города Томска, характеризующемся высокой плотностью застройки, транспортной нагрузкой и наличием промышленных зон, поверхностный сток является одним из основных источников загрязнения водных объектов. Загрязняющие вещества поступают в поверхностные водные объекты со сточными водами как из сосредоточенных контролируемых сбросов, так и из диффузных источников, в том числе талых и ливневых вод, поступающих с застроенных территорий.
Большая часть исследований посвящена изучению состава бытовых и промышленных сточных вод, исследование ливневых сточных вод с застроенных территорий остается практически без внимания [45]. Рост урбанизации и инфраструктурного развития Ленинского района Томска приводит к усилению антропогенной нагрузки, что выражается в увеличении объема поверхностного стока, содержащего загрязняющие вещества.
Это привело не только к обветшанию материально -технической базы отрасли, повлекшей за собой затопление улиц и газонов, заболачивание парковых зон, но и к тому, что дренажные системы зачастую просто отсутствуют, в связи с чем проведение реконструкции и строительства новых систем является невозможным. Кроме того, отсутствие актуальных гидрохимических и гидрологических данных по качеству воды в водных объектах района затрудняет разработку эффективных природоохранных мер.
Таким образом, проведение оценки воздействия поверхностного стока на качество воды в водных объектах Ленинского района Томска представляет собой важную научно-практическую задачу, результаты которой будут способствовать разработке мер по улучшению экологического состояния городской среды.
Степень изученности проблемы.
Большой вклад в изучение поверхностных сточных вод внесли следующие российские ученые: Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Сомов В.А., Борзова Ю. С., Панковец А.И., Мироевский С.В., Макиша Н.А., Смирнов Д.Г. [34, 40 - 42].
Влияние поверхностного стока на поверхностные водные объекты г. Томска рассматривались в работах Сафоновой Е.А. и Коноваловой А.В. [29 - 31].
Результаты исследований методов очистки поверхностных сточных вод представлены в работах: Гудкова А., Субботиной Ю.М., Борзовой Ю.С., Соколова Э.М., Шейнкмана Л.Э., Дергунова Д.В., Коростелёва А.В., Тюрденева С.В., Алексеева М.И., и Курганова А.М., Бульской И.В., Волчек А.А., Дикаревского В.С., Нечаева А.П. [32 - 39].
Объект исследования - загрязнение поверхностных вод города Томска.
Предмет исследования - поверхностный сток с территории Ленинского района города Томска.
Целью магистерской работы является оценка воздействия поверхностного стока на качество воды водных объектов Ленинского района города Томска.
Задачи исследования:
1. Рассмотреть нормативно-правовые требования к регулированию сброса сточных вод.
2. Оценить техническое состояние ливневой системы канализации на территории Ленинского района.
3. Выполнить расчет поверхностного стока с территории Ленинского района, не оснащенной ливневой системой канализации.
4. Изучить характер и концентрацию загрязняющих веществ в составе сточных вод исследуемой территории.
5. Провести анализ воздействия поверхностного стока на водные объекты исследуемой территории.
Защищаемые положения:
1. Основной объем поверхностного стока на территории Ленинского района формируется за счет неорганизованного стока.
2. В поверхностные воды города Томска поступает неочищенный сток с многократными превышениями ПДК по всем анализируемым веществам.
Практическая значимость.
Проведенное исследование имеет практическую значимость, результаты исследования могут быть использованы для:
- обоснования реконструкции систем ливневой канализации;
- разработки мер по снижению загрязнения водных объектов;
- планирования природоохранных мероприятий в рамках городских программ;
- сравнительного анализа с другими урбанизированными территориями;
- составления образовательных программ в области охраны водных объектов;
- информирования населения о состоянии водных объектов и мерах их защиты.
Научная новизна исследования.
Настоящая работа вносит следующие новые научные результаты в изучение проблемы:
1. Проведены расчеты объемов поверхностного стока для территорий Ленинского района, не оснащенных системой ливневой канализации.
2. Выявлены несанкционированные выпуски сточных вод методом полевого обследования исследуемой территории.
3. Проведен сравнительный анализ проб воды в створах выше и ниже по течению от района исследования, что позволило оценить вклад поверхностного стока Ленинского района в изменение гидрохимических показателей реки Томи.
Апробация работы и публикации.
Результаты исследования опубликованы в сборнике научно-практической конференции с международным участием «Экология и управление природопользованием»:
Кононенко М.Б., Яблочкина Н.Л. Оценка объемов поверхностного стока с территории Ленинского района г. Томска // Экология и управление природопользованием: сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, г. Томск, 29 ноября 2024 г.; под. ред. А.М. Адама. Вып. 8. - Томск: Литературное бюро, 2025. - 63-64 с.
Благодарности.
Выражаю безмерную благодарность своему научному руководителю Яблочкиной Наталье Леонидовне за значимые замечания и важнейшие советы при написании магистерской диссертации.
Также, выражаю благодарность руководителю практики, начальнику Отдела водных ресурсов Верхне-Обского БВУ по Томской области Мершиной Галине Ивановне и ВРИО начальника Отдела водных ресурсов Мозель Ольге Викторовне за предоставленные материалы, а также, помощь в процессе прохождения производственной практики и написания магистерской диссертации.
Выражаю благодарность начальнику Томского ЦГМС-филиала ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС» в г. Томске Волкову Юрию Викторовичу, а также, начальнику химической лаборатории Томского ЦГМС Ким Марине Елисеевне за предоставленные материалы для написания магистерской диссертации.
Анализ проведенных исследований показал, что поверхностные сточные воды, сбрасываемые в водные объекты через ливневые канализации, осуществляются без очистки, а подавляющий объем составляет неорганизованный сток.
Ливневая канализация Томска находится в критическом состоянии из-за высокого износа инфраструктуры, устаревших нормативов, недостаточного финансирования и климатических изменений.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. По результатам проведенных расчетов установлено, что среднегодовой объем
поверхностного стока с территории Ленинского района составляет 12260 тыс. м3/год. При этом через систему ливневой канализации отводится 12 % (1487,07 тыс. м3/год),
следовательно, неорганизованный сток, поступающий в окружающую среду без очистки, достигает 88 % (10772,7 тыс. м3/год).
Основной причиной неорганизованного стока является физический износ систем ливневой канализации, что обусловливает возникновение аварийных переполнений и несанкционированный сброс загрязнённых поверхностных сточных вод, а также, полное отсутствие ливневой канализации на большем участке исследуемой территории.
Применение комбинированных песчано-соляных реагентов для антигололедной обработки дорожных покрытий способствует аккумуляции твердой фазы в ливневых коллекторах, что приводит к снижению их пропускной способности. Это приводит к формированию зон локального подтопления, и, как следствие, к образованию неорганизованного стока.
3. Качественный состав ливневых сточных вод на территории Ленинского района города Томска характеризуется устойчивым превышением предельно допустимых концентраций (ПДК) по основным контролируемым показателям. Превышения наблюдаются по следующим показателям: взвешенные вещества - от 1,5 ПДК до 46 ПДК, БПКполн. - от 2,5 ПДК до 86 ПДК, нефтепродукты - от 2 ПДК до 21,5 ПДК).
2. Анализ результатов мониторинга качества воды в реке Томи в створах 0,3 км выше и 3,5 км ниже города показали, что поверхностный сток с территории Ленинского района не оказывает решающего воздействия на состояние исследуемого водного объекта.
Концентрации загрязняющих веществ в контрольных створах варьируют в пределах погрешности измерений, по всем загрязняющим веществам не наблюдается систематического превышения ПДК, за исключением БПКполн. (от 1,2 ПДК до 1,6 ПДК) и нефтепродуктов (от 1,2 ПДК до 4,7 ПДК), что свидетельствует о несущественном вкладе антропогенного воздействия поверхностного стока данного района в химический состав речных вод.
Одним из ключевых методов снижения антропогенной нагрузки на водные экосистемы является комплексное благоустройство территорий, включающее:
- ликвидацию несанкционированных свалок,
- регулярную уборку и озеленение,
- укрепление и асфальтирование дорог для уменьшения пылеобразования,
- модернизацию и расширение ливневой канализации с системами очистки с учетом современных нагрузок.
Реализация этих мер позволит минимизировать поступление загрязняющих веществ в водные объекты и улучшить экологическое состояние реки Томи и её притоков в пределах Ленинского района. Дальнейшие исследования могут быть направлены на оценку эффективности конкретных природоохранных мероприятий и разработку адаптивных стратегий управления городскими стоками.
Ливневая канализация Томска находится в критическом состоянии из-за высокого износа инфраструктуры, устаревших нормативов, недостаточного финансирования и климатических изменений.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. По результатам проведенных расчетов установлено, что среднегодовой объем
поверхностного стока с территории Ленинского района составляет 12260 тыс. м3/год. При этом через систему ливневой канализации отводится 12 % (1487,07 тыс. м3/год),
следовательно, неорганизованный сток, поступающий в окружающую среду без очистки, достигает 88 % (10772,7 тыс. м3/год).
Основной причиной неорганизованного стока является физический износ систем ливневой канализации, что обусловливает возникновение аварийных переполнений и несанкционированный сброс загрязнённых поверхностных сточных вод, а также, полное отсутствие ливневой канализации на большем участке исследуемой территории.
Применение комбинированных песчано-соляных реагентов для антигололедной обработки дорожных покрытий способствует аккумуляции твердой фазы в ливневых коллекторах, что приводит к снижению их пропускной способности. Это приводит к формированию зон локального подтопления, и, как следствие, к образованию неорганизованного стока.
3. Качественный состав ливневых сточных вод на территории Ленинского района города Томска характеризуется устойчивым превышением предельно допустимых концентраций (ПДК) по основным контролируемым показателям. Превышения наблюдаются по следующим показателям: взвешенные вещества - от 1,5 ПДК до 46 ПДК, БПКполн. - от 2,5 ПДК до 86 ПДК, нефтепродукты - от 2 ПДК до 21,5 ПДК).
2. Анализ результатов мониторинга качества воды в реке Томи в створах 0,3 км выше и 3,5 км ниже города показали, что поверхностный сток с территории Ленинского района не оказывает решающего воздействия на состояние исследуемого водного объекта.
Концентрации загрязняющих веществ в контрольных створах варьируют в пределах погрешности измерений, по всем загрязняющим веществам не наблюдается систематического превышения ПДК, за исключением БПКполн. (от 1,2 ПДК до 1,6 ПДК) и нефтепродуктов (от 1,2 ПДК до 4,7 ПДК), что свидетельствует о несущественном вкладе антропогенного воздействия поверхностного стока данного района в химический состав речных вод.
Одним из ключевых методов снижения антропогенной нагрузки на водные экосистемы является комплексное благоустройство территорий, включающее:
- ликвидацию несанкционированных свалок,
- регулярную уборку и озеленение,
- укрепление и асфальтирование дорог для уменьшения пылеобразования,
- модернизацию и расширение ливневой канализации с системами очистки с учетом современных нагрузок.
Реализация этих мер позволит минимизировать поступление загрязняющих веществ в водные объекты и улучшить экологическое состояние реки Томи и её притоков в пределах Ленинского района. Дальнейшие исследования могут быть направлены на оценку эффективности конкретных природоохранных мероприятий и разработку адаптивных стратегий управления городскими стоками.
