Методика определения ущерба, нанесенного поверхностным водным объектам стоком дождевых и талых вод с земель сельхозназначения

Основная масса загрязняющих биогенных веществ поступает в водные объекты с поверхностным стоком с земель сельскохозяйственного назначения. Они наносят определенный ущерб водным объектам и ухудшают экологию природных систем. В связи с тем, что д поверхностный сток происходит с огромных территорий, используемых для нужд сельскохозяйственного производства, определение виновни- ков загрязнения поверхностных водных объектов (ПВО), а их может быть сразу тысячи, по натурным наблюдениям практически невозможно. Поэтому величину д поверхностного стока с конкретной части водосбора мы предлагаем определять расчетными методами по косвенным показателям, влияющим на величину стока и данными о содержании биогенных веществ в почве.

За основу для расчета ущерба была использована формула «МУ Приказ МПР РФ от 30 марта 2007 г. № 71 «Об утверждении Методики исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства».

В ходе исследований были добавлены новые поправочные коэффициенты и уточ- нены существующие с учетом особенностей поверхностного стока с земель сельскохозяйственного назначения [2].

В результате исчисление размера ущерба, причиненного водному объекту сбросом вредных (загрязняющих) веществ в составе жидкого стока и стока наносов (смытой почвы), предлагается производить по формуле (1):

n

У = К К К К К Үн М К     К

У ^7ҮВГ ^7ҮДЛ    B ^ИН ^СЭЗ Т⁷ ii ^1V1 і ^7ҮИЗ ⁺ У ЗАИЛ ^7ҮИН ,                  ⁽¹7

где У - размер ущерба, тыс. руб.;

К_вг - коэффициент, учитывающий природно-климатические условия в зависимости от времени года;

К_дл - коэффициент, учитывающий длительность негативного воздействия вредных (загрязняющих) веществ на водный объект при непринятии мер по его ликвидации;

К_в - коэффициент, учитывающий экологические факторы (состояние водных объектов);

К щ - коэффициент индексации, учитывающий инфляционную составляющую экономического развития;

К_сэз - коэффициент социальноэкономической значимости хозяйствующего субъекта, допустившего поступление загрязняющих веществ в ПВО с поверхностным стоком, устанавливается для хозяйствующего субъекта по согласованию с МПР, может изменяться от 1,0 до 0,1;

H - таксы для исчисления размера вреда от сброса i -го вредного (загрязняющего) вещества в водные объекты. По вредным (загрязняющим) веществам, нормативы ПДК_р / _х которых в связи с их неразработанностью определены в соответствующих нормативных документах словом «отсутствие», таксы для исчисления размера вреда определяются на уровне вредного (загрязняющего) вещества, являющегося химическим аналогом и входящим в группу вредных (загрязняющих) веществ того же класса опасности;

Mі - масса сброшенного i-го вредного (загрязняющего) вещества определяется по каждому ингредиенту загрязнения в жидком стоке и стоке наносов, т;

К_из - коэффициент, учитывающий интенсивность негативного воздействия вредных (загрязняющих) веществ на водный объект. Устанавливается в зависимости от превышения фактической концентрации вредного (загрязняющего) вещества, поступающего со стоком над установленной ПДК_р / _хдля него;

У_ЗАИЛ - ущерб от заиления ПВО, тыс. руб.

Важным моментом разработки является исчисление ущерба от заиления водного объекта, так как У_ЗАИЛ - важный показатель, имеющий существенное значение при поверхностном стоке. При расчете У заил учитываются объем стока наносов и затраты на очистку водных объектов от ила и мелкозема, которые определяются по СНиП при подготовке проекта.

Определение массы сброшенного вещества является ключевым в расчетах ущерба водным объектам от поверхностного стока с земель сельскохозяйственного значения.

Поступление поверхностного стока с содержанием вредного вещества, превышающего ПДК_р / _х в жидком стоке или стоке наносов, является основанием для исчисления ущерба.

По косвенным показателям масса загрязняющих веществ, попавших в водный объект с поверхностным стоком, определяется расчетными (косвенными) методами так же, как и по натурным исследованиям по формуле (2):

М общ ст.i = ( М жидк.ст i + М тв.ст i ) >  (2)

где М – общая масса загрязняющих веществ, поступивших в ПВО с диффузным стоком, т;

М _{жидк.ст.i} и М _тв.ст.i – масса i -го загрязняющего вещества, поступившего с диффузным стоком, соответственно с жидкой и твердой фазами, т.

При необходимости выражения массы вредных веществ М в т/га, по формуле (3):

М общсті = ( М жидк.ст.і + М тв.сгл )I S • (3)

При необходимости определения М , поступившего с части водосбора (наличие нескольких землепользователей), и разграничения ответственности землепользователей, поступление ЗВ определя-

М жидкстi = ( C gi • Q g / S g + C • Q ti / S t + C мел • Q мел I S мел ) ' 10 6 ,

ют с площади сельхозугодий землепользователя на водосборе (т) по формуле (4):

М общ ст. i = ( М жидк ст. i + М тв. ст. i ) • S ,    (4)

где S – площадь сельскохозяйственного водосбора или части водосбора землепользователя, га

Масса i -го ЗВ в жидком стоке, поступившего с водосбора, на котором располагается один землепользователь, определяется в тоннах, по формуле (5):

М жидкстi = CT Q g -10⁶ .      (5)

Масса i -го ЗВ в жидком стоке, поступившего с водосбора, на котором располагаются сельхозугодия нескольких землепользователей, определяется на единицу площади водосбора по формуле (6):

где М     - масса i-го ЗВ в жидком сто- жидк ст i ке, т/га;

C gi , C ti , С _мел - концентрация / -го загрязняющего вещества в стоке дождевых (ливневых), талых и ирригационных вод, поступивших с части водосбора (сельхозугодия одного землепользователя), мг/дм³;

Q g , Qti , Q мел — объем стока дождевых (ливневых), талых вод, поступивших с части водосбора, в мм или м³/га, (1 мм стока при пересчете на 1 га равен 10 м³/га);

S„, S,, S„„n  - соответственно, пло- g     t    мел щадь сельхозугодий землепользователей, га;

106 - коэффициент пересчета массы загрязняющих веществ в жидком стоке из мг/дм3 в т/м3.

Объем стока дождевых вод

Объем стока дождевых (ливневых) вод с водосбора (или части водосбора

S„, S, и S„„„) по косвенным показателям g     t      мел предлагается определять по формуле [2] (7):

Q д = 2,5 • Н д • К q • К вн • К t ,   (7)

где 2,5 - коэффициент;

Н – слой осадков за теплый период (апрель–октябрь) со средними температурами выше 0 °С или за более короткий расчетный период определяется по данным метеорологических наблюдений ближайшей метеостанции, мм;

К – коэффициент, учитывающий объем стока дождевых вод в зависимости от интенсивности дождя для данной местности продолжительностью 20 минут при периоде однократного превышения расчетной интенсивности дождя, равном 1 году ( q ), определяется по данным таблицы 1.

Таблица 1

Коэффициент, учитывающий объем стока дождевых вод

q 20	20	30	40	50	60	70	80	90	100	120
К q	0,96	0,91	0,87	0,82	0,78	0,75	0,71	0,68	0,65	0,60

К – коэффициент, учитывающий интенсивность формирования дождевого стока с учетом удельного веса (в процентах) водонепроницаемых поверхностей

( П ) на площади территории (водосбора) хозяйствующего субъекта, определяется по данным таблицы 2.

Таблица 2

Коэффициент К , учитывающий интенсивность формирования дождевого стока

П , % ВН	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
К ВН	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2

К – коэффициент, учитывающий принимаемое к расчету вреда время сброса вредных (загрязняющих) веществ по отношению к продолжительности теплого периода.

Необходимо отметить, что данная формула позволяет определять поступление ЗВ по усредненным показателям с большого водосбора, например для административного района субъекта РФ. В то же время расчеты будут иметь большую погрешность, если мы будем использовать усредненные коэффициенты для конкретного участка водосбора (землепользователя).

Так, усредненный коэффициент 2,5 не может учитывать зональные особенности огромной территории России, влияющие на величину стока. В связи с этим нами проведено обобщение данных, имеющихся в научной литературе, и данных, полученных в результате исследований в 2007–2008 гг. Предлагается включить в эту формулу новый коэффициент К – коэффициент зональности, вместо усредненного коэффициента 2,5. Он позволяет определить расчетными методами объем стока для территорий России, сгруппированной по зонам с учетом основных факторов, влияющих на диффузный сток и процессы эрозии почвы.

На величину К влияет комплекс природных показателей. Наиболее существенными из них являются тип почвы с ее водно-физическими свойствами, уклоны поверхности почвы, растительность, агрофон и пр. Оценка различных вариантов районирования территории России по этим показателям позволила определить, что показатели К должны изменяться от 1,05 до 1,45 по зонам России [2]. Данные о распределении коэффициентов по зонам приводятся ниже в таблице 3.

Таблица 3

Коэффициенты зональности, влияющие на объем стока дождевых вод

Показатель	Зоны
	1	2	3	4
К ЗОН	1,05	1,20	1,30	1,45

Показатель Н – слой осадков за теплый период для расчета размеров диффузного стока и поступления ЗВ в ПВО может быть использован для определения усредненного стока за теплый период года, т.е. определения укрупненных показателей. В то же время, когда мы говорим о необходимости исчисления ущерба от поступле- ния ЗВ с диффузным стоком, в основном мы имеем в виду, что это разовое поступление ЗВ в ПВО в конкретном случае. То есть это единичный случай, например, совпадает с периодом выпадения эрозионно опасного количества дождевых осадков.

Для примера. С вероятностью 10% обеспеченности, в Ростовской области

(метеостанция, г. Зерноград, ряд за 49 лет) наблюдается в среднем за год 3–4 случая выпадения эрозионно опасного количества ливневых осадков в 20 мм и более, вызывающих диффузный сток.

При исчислении ущерба от поступления ЗВ в ПВО с диффузным стоком необходимо проводить расчеты для конкретных величин: периода времени (возможно, это часы или сутки), количества осадков, площади водосбора и конкретного поступления массы i- го ЗВ с диффузным стоком в каждом конкретном случае. Поэтому показатель Н_д - слой осадков при расчете диффузного стока от дождевых вод необходимо принимать не для теплого периода года, а для конкретного случая.

Слой осадков определяется по данным ближайшей метеостанции. Но при удалении метеостанции более 5 км от участка водосбора возможны большие погрешности определения величины слоя осадков из-за удаленности участка и изменения слоя осадков. Особенно это актуально в летние месяцы, когда осадки выпадают не общим фронтом, а из грозовых туч на отдельные участки водосбора. При этом достоверность данных, полученных на метеостанции, в большинстве случаев будет различной, и с удалением от нее будет резко уменьшаться. В этом случае можно определить слой осадков для конкретного участка по разности показателей влажно- сти почвы, до и после ливневых осадков, по формуле (8):

Р = 100 • Н • а • W. .. - W_ ) ,     (8)

где Р – слой осадков, мм;

100 - коэффициент перевода;

Н – слой промачивания, м;

α – объемная масса (плотность естественного сложения) слоя промачивания, т/м³;

Wmu и Wu„„ — влажность почвы кокон        нач нечная (после дождя) и начальная (до дождя), определяется для глубины слоя промачивания почвы, в % от массы абсолютно сухой почвы.

При отсутствии данных о W рассчитать начальную влажность почвы можно для различных видов культур с использованием биоклиматических коэффициентов водопотребления или по величине испарения на водобалансовых участках [2].

Коэффициент К , учитывающий объем стока дождевых вод в зависимости от интенсивности дождя для данной местности продолжительностью 20 минут при периоде однократного превышения расчетной интенсивности дождя, равном 1 го- ду ( q ). Этот коэффициент определяется по данным таблицы 4.

Таблица 4

Коэффициент, учитывающий объем стока дождевых вод

q 20	20	30	40	50	60	70	80	90	100	120
К q	0,96	0,91	0,87	0,82	0,78	0,75	0,71	0,68	0,65	0,60

Но следует отметить, что для получения более достоверных данных необходимо для конкретной местности иметь показатели по количеству и интенсивности осадков за длительный период времени (30–40 лет). По этим данным построить ряды обеспеченности осадками определенной величины, интенсивности и продолжительности, и только после этого можно рассчитать достоверное значение коэффициента К . ^q

Объем стока талых вод

Объем стока талых вод предлагаем определять по формуле (9), которая выглядит следующим образом:

Qt = Нт • Кт • Кв • Kt,     (9)

где Q – объем стока талых вод с водосбора (участка), м³/га;

Н – слой осадков за холодный период (ноябрь–март) со средними темпера- турами ниже 0 °C определяется по данным метеорологических наблюдений, мм;

К – коэффициент, учитывающий объем стока талых вод в зависимости от условий снеготаяния, определяется по данным таблицы 5.

Таблица 5

Коэффициент, учитывающий объем стока талых вод

Зоны по условиям весеннего стока талых вод	1	2	3	4
Значение коэффициента К	0,47	0,56	0,69	0,77

К – коэффициент, учитывающий вывоз снега с территории (водосбора) хозяйствующего субъекта (при отсутствии вывоза снега К = 10 и его значение

В уменьшается при вывозе снега пропорционально объему вывоза), для сельхозугодий принимается равным 1,0;

К – коэффициент, учитывающий принимаемое к расчету размера вреда время сброса вредных (загрязняющих) веществ по отношению к продолжительности периода стока талых вод по зонам.

В качестве комментария к разработанной методике по определению объема стока талых вод можно отметить, что слой осадков ( Н ) за холодный период (ноябрь– март) со средними температурами ниже 0 °C определяется по данным метеорологических наблюдений ближайшей метеостанции. Этот показатель может изменяться в зависимости от экспозиции склона водосбора, наличия ветроударных воздушных коридоров, возделываемых культур и состояния почвы (уплотненная или рыхлая пашня), наличия лесомелиоративных полос и пр.

Однако исследования показывают, что осадки в осенний и зимний периоды выпадают сплошным фронтом, поэтому снежный покров за холодный период года создается более-менее равномерным по всей территории водосбора, и сток талой воды, накопленной в снеге, так же может быть равномерным при одинаковых условиях (уклоны, почвы и пр. факторы).

Эти обстоятельства позволяют использовать этот показатель для расчета стока талых вод, но при этом обязательно учитывать внешние факторы, влияющие на интенсивность таяния снега и величину стока.

К – коэффициент, учитывающий объем стока талых вод в зависимости от условий снеготаяния, определяется по укрупненным показателям, которые можно использовать для прогноза стока талых вод с больших территорий, однако для конкретного водосбора или части водосбора применение этих коэффициентов по рекомендуемым зонам даст большую погрешность.

Более достоверные данные возможного объема стока талых вод можно получить по конкретным натурным наблюдениям для данного водосбора. Выпадение осадков в холодный период и, главное, данные о запасах воды в снеге перед активным снеготаянием можно получить на ближайшей метеостанции. Уклоны поверхности, типы почвы, состояние водосбора и прочие устанавливаются по проектам землеустройства и другим документам или натурными наблюдениями.

Применение разработанной методики позволяет определить массу загрязняющего вещества, поступившего в поверхностные водные объекты, рассчитать ущерб от поверхностного стока для водосбора в целом или отдельного участка землепользователя и для разграничения ответственности в случае нанесения такого ущерба несколькими землепользователями, находящимися на одном водосборе.