Руководящий документ РД 52.24.508-96 Методические указания. Организация и функционирование подсистемы мониторинга состояния трансграничных поверхностных вод суши.
РД 52.24.508-96
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА
СОСТОЯНИЯ ТРАНСГРАНИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СУШИ
Дата введения 1999-04-01
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. РАЗРАБОТАН Гидрохимическим институтом, Государственным гидрологическим институтом
2. РАЗРАБОТЧИКИ В.В.Шлычкова, канд. хим. наук; Н.П.Матвеева, канд. хим. наук; Л.В.Бражникова, канд. хим. наук; Н.Н.Бобровицкая, д-р геогр. наук; Л.Г.Ткачева
3. УТВЕРЖДЕН Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды 5 октября 1996 г.
4. ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП за номером РД 52.24.508-96
5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящие методические указания устанавливают требования к формированию сети и программ наблюдений подсистемы мониторинга состояния трансграничных поверхностных вод суши (ПМТПВС) системы мониторинга состояния поверхностных вод суши (СМПВС), оценке состояния трансграничных поверхностных вод суши и определению переноса реками воды, взвешенных наносов и загрязняющих веществ.
Документ распространяется на наблюдения за состоянием водных объектов, обозначающих и пересекающих границу сопредельных государств и расположенных на ней.
Методические указания предназначены для оперативно-производственных подразделений управлений по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС) Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), осуществляющих организацию и проведение наблюдений за состоянием поверхностных вод суши.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящих методических указаниях использованы ссылки на следующие документы:
ГОСТ 8.315-91* ГСИ. Стандартные образцы. Основные положения, порядок разработки, аттестации, утверждения, регистрации и применения.
ГОСТ 17.0.0.02-79*. Охрана природы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. Основные положения.
ГОСТ 17.1.1.01-77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана воды. Основные термины и определения.
ГОСТ 17.1.5.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков.
ГОСТ 16263-70*. Метрология. Термины и определения.
ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения.
ГОСТ 19185-73 Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения.
ГОСТ 27065-86 (СТ СЭВ 5184-85). Качество вод. Термины и определения.
ГОСТ 27384-87*. Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств.
3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Термины и определения, используемые в настоящих методических указаниях, и пояснения к ним даны по ГОСТ 17.1.1.01, ГОСТ 16263, ГОСТ 19179, ГОСТ 19185, ГОСТ 27065 (СТ СЭВ 5184) и рекомендуемому приложению А. Термины "трансграничные поверхностные воды", "трансграничные воздействия" и "опасные вещества" использованы в определении, данном в Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер [1] (приложение Ж).
4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1 Подсистема мониторинга трансграничных поверхностных вод суши (ПМТПВС) в качестве специального вида входит в состав системы мониторинга поверхностных вод суши (СМПВС).
4.2 В ПМТПВС наблюдениям подлежат водоемы и водотоки, пересекающие границу сопредельных государств (например, р.Иртыш), обозначающие такую границу (например, р.Нарва) и расположенные на ней (например, оз.Чудско-Псковское).
4.3 Задачами ПМТПВС являются обеспечение наблюдений за состоянием трансграничных поверхностных вод суши, оценка их состояния и определение переноса загрязняющих веществ и взвешенных наносов реками через государственную границу.
4.4 ПМТПВС в Российской Федерации создается впервые. Эта подсистема базируется на сети пунктов режимных наблюдений СМПВС Росгидромета. Гидрологическая служба и служба режимных наблюдений за состоянием поверхностных вод суши УГМС Росгидромета проводят наблюдения согласно основополагающим нормативным документам этих служб [2, 3, 8, 9] и другим документам и положениям, приведенным в разделах 2, 5, 6, и осуществляют оценку состояния водоемов и водотоков согласно документам и положениям, приведенным в разделах 2, 4.6 и 7.
4.5 На трансграничных водоемах и водотоках непосредственно на границе или вблизи нее в составе действующей сети СМПВС имеются пункты наблюдений за состоянием поверхностных вод суши, а в составе гидрологической службы - гидрологические посты, как правило, располагающие длительными рядами наблюдений по гидрологическим показателям и относительно длительными - по гидрохимическим показателям. Эти пункты и посты составят первую очередь ПМТПВС.
Пространственные, временные и компонентные характеристики действующих пунктов наблюдений и гидрологических постов позволяют оценивать состояние поверхностных вод суши согласно [3], а также производить расчет трансграничного переноса загрязняющих веществ и взвешенных наносов, в том числе ретроспективный, с различной для отдельных пунктов и загрязняющих веществ точностью и продолжительностью. Первая очередь формирования ПМТПВС не требует дополнительного финансирования.
Во второй очереди ПМТПВС сеть наблюдений должна быть дополнена новыми пунктами и постами, необходимыми для полной характеристики состояния трансграничного переноса загрязняющих веществ и взвешенных наносов. При необходимости должны быть внесены изменения в состав действующей сети.
Реализация этого этапа формирования ПМТПВС требует дополнительного финансирования.
В перспективе целесообразна организация наблюдений за содержанием загрязняющих веществ во взвешенных наносах и донных отложениях.
4.6 Помимо выполняемого при проведении режимных наблюдений в СМПВС обобщения информации ПМТПВС предусматривает определение переноса реками загрязняющих веществ и взвешенных наносов. Оценка переноса загрязняющих веществ и взвешенных наносов в водоемах из-за разнообразия, сложности и малоизученности гидродинамических процессов, определяющих перенос, в настоящее время практически неосуществима в рамках системных наблюдений.
4.6.1 Для определения трансграничного переноса загрязняющих веществ предлагается использовать общепринятые положения, нашедшие свое отражение в документах по проведению специального вида наблюдений за выносом загрязняющих веществ речным стоком [4, 5]. Указанные документы прошли широкую апробацию в системе наблюдений за состоянием поверхностных вод суши ГСН. По результатам наблюдений можно определить перенос загрязняющих веществ реками, погрешность определения такого переноса и антропогенную составляющую переноса веществ.
4.6.1.1 Для расчета трансграничного переноса загрязняющих веществ используют прямой или косвенный метод расчета.
Прямой метод расчета применяют при наличии данных наблюдений по гидрохимическим и гидрологическим показателям. Для расчета используют формулу
Использование этой формулы правомерно при наличии тесной связи между концентрацией вещества в воде и расходом воды. При отсутствии такой связи или ее слабом проявлении для расчета используют следующую формулу
В случае отсутствия сведений о связи между концентрацией вещества и расходом воды для расчета следует также применять формулу (2).
Косвенный метод расчета применяют при отсутствии сведений о содержании загрязняющих веществ в воде и наличии данных о стоке воды. В этом случае подбирают реку-аналог с сопоставимым стоком воды и рассчитывают количество перенесенных загрязняющих веществ по формуле
Рассчитанный косвенным методом перенос загрязняющих веществ носит ориентировочный характер в том случае, если в реке, для которой сделан расчет, не исследован химический состав воды. Достоверность расчета повышается в случае, если по результатам предварительных исследований река является аналогом не только по стоку, но и по химическому составу воды.
4.6.1.2 Критерием достоверности определения переноса вещества является относительная погрешность, рассчитываемая согласно общепринятым положениям теории ошибок:
Относительная погрешность определения стока воды зависит от условий и детальности наблюдений. В соответствии с [6] при использовании методики измерений расхода методом "скорость - площадь" с использованием гидрометрических вертушек для измерения скоростей течения относительная погрешность измерения расхода находится в пределах 6-12%. Относительная погрешность стока воды, определенная на основе этого наиболее часто применяемого в практике сети Росгидромета метода, составляет примерно 10% в случае, когда створы отбора проб и гидроствора совмещены. При несовмещении гидрохимического и гидрологического створов вносится дополнительная погрешность при расчете стока воды; она зависит от метода расчета и местоположения створов и может достигать 40%.
Погрешность
Концентрация
Концентрация
Отклонение
Погрешность
Для части методов данные приведены в [7].
Погрешность
В случае если отбор проб производится в одной точке сечения, формула (5) имеет вид
Погрешность определения переноса вещества за год получают, используя сумму погрешностей за отдельные интервалы расчетного периода:
Погрешность переноса за год в относительном выражении (%) рассчитывают по формуле
В качестве периода относительного гидрохимического фона рекомендуется использовать временные периоды до 1970 г., поскольку в последующие годы резко возросло антропогенное воздействие на природные воды. Для рек с более коротким рядом наблюдений допускается использование фоновых данных по реке-аналогу или первому периоду наблюдений. В районах, где антропогенное воздействие отмечено ранее 1970 г., в качестве фонового следует выбрать период до начала такого воздействия.
4.6.2 Для расчета переноса взвешенных наносов используют формулу
При отсутствии наблюдений за наносами их сток рассчитывают с помощью метода аналогии. Сток наносов в этом случае определяют путем умножения объема стока воды рассматриваемой реки на мутность реки-аналога.
5 ФОРМИРОВАНИЕ СЕТИ И ПРОГРАММ НАБЛЮДЕНИЙ
5.1 Сеть наблюдений ПМТПВС формируется на базе трансграничных или близких к трансграничным пунктов наблюдений, расположенных на водоемах и водотоках на государственной границе или вблизи нее.
5.1.1 В пункте устанавливают один створ. Оптимальным является расположение створа на водоеме или водотоке непосредственно на границе. В случае отсутствия такой возможности устанавливают створ как можно ближе к границе, но до ближайшего пункта водопользования при направлении течения с территории сопредельного государства и после последнего сброса сточных вод при направлении течения с территории России. На реках створ рекомендуется устанавливать на расстоянии от границы, не превышающем 30 км (следует учитывать преобладающие расходы воды).
Количество вертикалей и горизонтов в створе, в совокупности составляющее количество точек отбора в сечении водоема или водотока, определяется требованиями [3]. Кроме того, оно тесно связано с периодичностью наблюдений и заданной погрешностью в определении переноса веществ реками.
5.1.2 Гидрологические посты для измерения уровней воды на водоемах устанавливают согласно [8].
Для обеспечения определения стока воды пункты наблюдений на водотоках следует совмещать с гидрологическими постами или обеспечить получение данных о стоке воды расчетным путем по близлежащему посту или посту-аналогу.
Расположение гидрометрических створов, вертикалей, количество и расположение точек измерения скоростей на вертикалях устанавливают согласно [9].
5.1.3 В этом же документе [9] изложены принципы формирования сети для определения стока взвешенных наносов.
При учете стока взвешенных наносов по данным измерения мутности единичных проб такие пробы обычно отбирают в гидростворе на одной или двух скоростных вертикалях, расположенных в стрежневой зоне потока, суммарным (в двух точках - 0,2 и 0,8 глубины), одноточечным (0,6 глубины) или интеграционным способами в зависимости от глубины потока, степени тесноты связи между мутностью единичных проб и средней мутностью в живом сечении.
При учете стока взвешенных наносов по графикам связи между расходами взвешенных наносов и расходами воды пробы на мутность для измерения расхода взвешенных наносов отбирают в основном гидростворе на всех скоростных вертикалях одновременно с измерением скоростей течения, выполняемым при измерении расходов воды. В зависимости от метода измерения пробы на мутность отбирают разными способами: многоточечным (в пяти и более точках по глубине), основным (в двух точках - 0,2 и 0,8 глубины - на больших и средних реках и в одной точке - 0,6 глубины - на малых реках) или интеграционным (проба берется путем плавного перемещения прибора по глубине вертикали от поверхности до дна потока и обратно).
5.1.4 Формирование сети пунктов наблюдений и гидрологических постов производят на основании предварительных исследований, заключающихся во всестороннем ознакомлении с районами наблюдений по имеющимся литературным, архивным материалам и другим источникам и в обследовании приграничных участков водоемов и водотоков.
5.1.4.1 В результате предварительного ознакомления с материалами выявляют:
- водоемы и водотоки, обозначающие, пересекающие границу сопредельных государств и расположенные на ней, основные черты их гидрологического режима, гидрографические и морфометрические характеристики приграничных участков;
- наличие существовавших и существующих поблизости пунктов наблюдений и гидрологических постов, их местоположение, состав проводившихся и проводящихся работ;
- современное состояние путей сообщения и средств связи, наличие энергопитания;
- наличие и перспективы развития населенных пунктов;
- наличие крупномасштабных карт, лоцманских карт (для судоходных рек), профилей рек и т.п.;
- водопользователей, источники загрязнения вод, их местоположение, сведения о составе и объемах сбрасываемых в реки сточных вод и имевших место аварийных сбросах загрязняющих веществ;
- сведения о составе воды водоемов и водотоков, стоке воды и взвешенных наносов.
5.1.4.2 На основании собранных сведений и имеющихся картографических материалов намечают действующие пункты наблюдений и гидрологические посты, которые могут быть использованы для решения задач мониторинга трансграничных поверхностных вод суши, в том числе оценки трансграничного переноса загрязняющих веществ и взвешенных наносов, или участки водоемов и водотоков для их обследования с целью организации пунктов наблюдений и гидрологических постов.
5.1.4.3 В действующих пунктах наблюдений в случае наличия в пункте нескольких створов для ПМТПВС выбирают тот, который расположен ближе к границе. По результатам наблюдений оценивают достаточность сети наблюдений в створе (вертикали, горизонты) в соответствии с положениями, изложенными в 5.3, и при необходимости назначают дополнительные вертикали и горизонты.
5.1.4.4 На не охваченных наблюдениями приграничных участках водоемов и водотоков проводят обследование в соответствии с положениями, изложенными в [3, 8, 9]. По результатам обследования устанавливают местоположение пункта наблюдений и створа в нем, а также рассчитывают число вертикалей и горизонтов в створе, необходимое для оценки трансграничного переноса загрязняющих веществ.
5.2 Программа наблюдений ПМТПВС формируется на основе комплекса трех параметров: пространственных, временных и компонентных.
5.2.1 Пространственные (местоположение пункта наблюдений и число отбираемых в сечении реки проб) и временные (периодичность и сроки наблюдений) параметры тесно связаны между собой и зависят от требований [3] и заданной точности расчета переноса веществ, изменчивости концентраций загрязняющего вещества в сечении реки и во времени, а также от экономических возможностей организации, выполняющей работу. При формировании программ приходится также руководствоваться соображениями организационного порядка.
Принципы формирования сети наблюдений изложены в 5.1 и 5.3.
5.2.2 Перечень определяемых в пункте показателей устанавливают согласно [3]. В пункте определяют гидрохимические, гидрологические и гидробиологические показатели.
5.2.2.1 Для определения трансграничного переноса выбирают те гидрохимические показатели загрязнения, которые являются характерными для воды реки на приграничном участке, токсичными и оказывающими трансграничное воздействие. Определение проводят также по широко распространенным показателям загрязнения, таким как общее содержание органических веществ, минерализация и главные ионы, биогенные вещества.
Перечень характерных для воды данного пункта загрязняющих веществ устанавливают на основании сведений о составе сточных вод, сбрасываемых в районе пункта наблюдений, и предварительных обследований участка реки.
5.2.2.2 Для определения переноса взвешенных наносов в створе гидропоста измеряют мутность воды.
5.2.2.3 Сток воды определяют путем измерения расходов воды на гидропостах.
5.2.3 Периодичность проведения наблюдений по гидрохимическим и гидробиологическим показателям устанавливают с учетом требований [3], определяющих периодичность проведения основного вида наблюдений с учетом рассчитанного согласно 5.3 количества проб в сечении и исходя из необходимости охвата наблюдениями основных фаз гидрологического режима. Последнее требование предусматривает проведение наблюдений на реках, как правило, не менее 7 раз в году: во время половодья - на подъеме, пике и спаде, во время летней межени - при наименьшем расходе, при прохождении дождевого паводка, осенью перед ледоставом, во время зимней межени. На отдельных реках в зависимости от особенностей их водного режима периодичность наблюдений может отличаться от указанной как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. На водоемах требование охвата основных фаз режима обеспечивается при проведении наблюдений 4 раза в год.
5.2.4 Сроки проведения наблюдений определяются периодичностью наблюдений и сроками прохождения фаз гидрологического режима.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.