Сторінка
1

Оцінка процесу формування кисневого режиму заток Дніпра в районі Києва

Затоки, рукава, стариці та заплавні водойми Дніпра в районі Києва, які умовно можна назвати його придатковою мережею, є складовою частиною всієї екосистеми річки. Оскільки вони широко використовуються населенням міста як об‘єкти рекреації, аматорського рибальства, промислового та господарсько-питного водопостачання, для них має значення оцінка якості води.

Стан цих водних об'єктів і процеси формування якості води в кожному з них мають специфічні особливості, обумовлені типом їхніх екосистем, і залежать від режиму роботи Київської ГЕС. Завдяки коливанням рівня води, обумовленим нерівномірними попусками, основне русло тут активно обмінюється водою з затоками.

Для кількісної оцінки процесу формування якості води заток Дніпра нами прийнято за інтегральний показник, як то пропонується в роботах (Оксіюк, Стольберг, 1986; Романенко и др., 1990), вміст розчиненого в воді кисню. Відомо, що дефіцит цього газу негативно позначається на інтенсивності процесів самоочищення водойм та водотоків. Особливо важливо це в умовах постійного антропогенного навантаження, що в значній мірі притаманно практично всім елементам придаткової мережі Дніпра в районі м. Києва.

Матеріали епізодичних натурних досліджень свідчать про те, що в окремі періоди (частіше взимку та влітку) вміст кисню в воді заток Дніпра може істотно знижуватися. Отже, в зв‘язку з відсутністю постійних спостережень за якістю води в затоках, в тому числі за вмістом в них розчиненого кисню, виникла необхідність в розробці способу розрахунку цього показника.

Для побудови розрахункової моделі ми використали, аналогічно авторам роботи (Оксиюк, Тимченко, Давыдов и др. 1999), балансовий метод. Прибутковими складовими балансу кисню в затоках Дніпра є надходження його в воду за рахунок фотосинтетичної і атмосферної аерації та з водою основного русла. До витратної частини балансу належать: витрати кисню на деструкцію органічної речовини, хімічне окислення органічних і неорганічних сполук, та відтік його з водою в основне русло. Таким чином, враховуючи перелічені елементи кисневого балансу, можна побудувати модель для кількісного визначення концентрації у воді розчиненого кисню на заданий момент (Сn):

. (1)

В наведеній формулі:

n - кількість розрахункових одиниць часу (розрахунковий період), діб;

C0 - концентрація кисню на початку розрахункового періоду (початкова), мг О2 дм-3;

A - надходження кисню в воду протягом розрахункової одиниці часу за рахунок фотосинтетичної аерації - визначається за формулою (Оксиюк, Стольберг, 1986):

, мг О2 дм-3 доба-1; (2)

де а - продукційна здатність водоростей, О2 дм-3 доба-1, Вwp - їх біомаса, мг;

R - деструкція органічної речовини, що розраховується за формулою:

, мг О2 дм-3 доба-1; (3)

де: r - питоме дихання гідробіонтів, Bhb - їх біомаса, k - коефіцієнт бактеріальної деструкції, БСКпов - повне біохімічне споживання кисню;

G - витрати кисню на хімічне окислення речовин - визначається натурними дослідженнями, мг О2 дм-3 доба-1;

At - атмосферна аерація води, яка розраховується за формулою (Оксиюк и др., 2000):

, мг О2 дм-3 доба-1; (4)

де C0 - концентрація насичення води киснем при її наявній температурі, k2 - коефіцієнт атмосферної аерації, τ - тривалість аерації.

Складові балансу кисню у воді затоки А,R,G і At схожі тим, що залежать від гідрометеорологічних, гідрохімічних і гідробіологічних характеристик самої затоки. Для одержання уявлення про ці складові балансу необхідно в натурних умовах визначити в кожному окремому випадку ті аргументи, які входять в складову формул (2-4). Це предмет типових гідроекологічних досліджень. Взагалі, можна такими дослідженнями встановити закономірності динаміки вказаних складових в часі і тоді для окремих періодів (сезонів) можна використовувати в моделі середні чи вірогідні значення А,R,G і At.

Значний інтерес представляє складова кисневого балансу, що обумовлена водообміном між основним руслом і затокою (Т). Рівняння для визначення зміни за одиницю часу концентрації кисню в протоці за рахунок водообміну з основним руслом досить просте:

; (5)

В ньому: W - величина притоку-відтоку води, м3∙доба-1; V - об‘єм затоки, м3; Сp,n-1, Сn-1 - концентрація кисню в воді, що знаходилась в попередню добу, відповідно, в руслі та затоці, мг О2 дм-3.

Кількість води, що надходила і витікала із затоки за добу (W), можна визначити відношенням:

; (6)

де: ; F - площа затоки, м2; DH - величини підйому рівня води в затоці, м; постійний множник означає, що за добу відбувається два попуски.