WRM

Парпаров Аркадий Соломонович (1943 - ?),канд биол наук (1980 Минск ЗИН)канд. биол. наук (1980, Минск, ЗИН),1974-1990 - Севанская гидробиологическая

станция АН Арм. ССР,1991 - Израильская Океанографическая

и Лимнологическая Ассоциация, К Л Л бКиннеретская Лимнологическая Лаборатория

1

ISRAEL OCEANOGRAPHIC AND LIMNOLOGICALASSOCIATION (IOLR)

National Instituteof Oceanography

National CenterFor Mariculture

Kinneret LimnologicalLaboratory (KLL)g p y y ( )

2

Объект УПРАВЛЕНИЯ

Оз. Киннерет (Израиль) Altitude -210 mAltitude -210 mр ( р )S, km2 170

Zavg, m 24.1

Prim Prod

S, km2 170

Zavg, m 24.1

Prim ProdPrim. Prod.,gC m-2 yr-1 640

Fish yield,t yr-1 1800

Prim. Prod.,gC m-2 yr-1 640

Fish yield,t yr-1 1800t yr 1 1800t yr 1 1800

Основные проблемы:Прогрессивное понижение уровня;В со а со е ос оВысокая соленость воды;Ухудшение КАЧЕСТВА ВОДЫвследствие ДЕСТАБИЛИЗАЦИИфитопланктонафитопланктона

3

Lake n Se

a

-230-220-240

-250

Lake Kinneret

Lake Kinneret Watershed

Med

iterr

anea

n

Tibberias

Ein Gev

Watershed

0 1 2 3 4 5 km 0 10 20 km

4

Оз. Киннерет и его водосборWRM

Водосбор Озеро КиннеретПлощадь, км2 2730 Площадь, км2 160-170Площадь, км 2730 Площадь, км 160 170

Приток воды, км3 год-1 0.3-1.5 Объем, км3 3.3-4.2

Нагрузка Р, г м-2 год-1 0.4-1.6 Забор воды, км3 год-1 0.2-0.6

Нагрузка N, г м-2 год-1 3.1-12.5 TP, мг л-1 0.02

Население 255,000 TN, мг л-1 0.60Вылов рыбы, т год-1 2000

Основные направления использования: водоснабжениеОсновные направления использования: водоснабжение,сохранение экосистемы, рыболовство, туризмПроблемы: Колебания уровня, Высокая соленость воды,Дестабилизация сообщества продуцентовДестабилизация сообщества продуцентов

5

ЙМАКСИМАЛЬНЫЙ уровень воды озера: - 208.0 м

Красная черта – это условная линия на уровне -213 метров ниже уровня моря. При снижении уровня воды в Кинерете ниже этой отметки, в озере нарушается экологический баланс, и качество воды начинает ухудшаться. Считается, что после

Черная черта условная линия на уровне 214 8 метров ниже

достижения "красной черты" забор питьевой воды из Кинерета следует прекратить.

Черная черта – условная линия на уровне -214,8 метров ниже уровня моря. В последний раз уровень воды опускался до этой отметки в 2001 году. При подобной ситуации забор воды из К А 215 5 бКинерета запрещен. А при достижении отметки -215,5 забор воды становится невозможен технически, так как вода опускается ниже водозаборных труб

6

7

The Naroch Lakes (Belarus)( )

Lithuania

LatviaBatorino

Miastroakes Batorino

Miastroakes Batorino

Miastroakes

B lNaroch

Miastro

och

La

Naroch

Miastro

och

La

Naroch

Miastro

och

La

Belarus

Ukraine 2 km

Nar

o2 km

Nar

o2 km

Nar

oUkraine

8

WRM

ЛИМНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫУПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИУПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ

ПРИРОДНЫХ ВОДОЕМОВ

А. С. Парпаров,

Израильская ОкеанографическаяИзраильская Океанографическаяи Лимнологическая Ассоциация, КиннеретскаяЛимнологическая ЛабораторияЛимнологическая Лаборатория

9

Что такое УПРАВЛЕНИЕ?

УПРАВЛЕНИЕ – ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОЕ воздействие наОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ :

Объект управления Качество воды

Цели и Критерии Управления Качеством воды

НУЖНО ОПЕРАЦИОННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

10

Что такое КАЧЕСТВО ВОДЫ?

Ка́чество воды́ – характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность её для конкретных видов водопользования

11

Структура системы водоснабженияWRM

НЕТ ЭКОСИСТЕМЫ

Распределительнаясеть

Источник воды(река, озеро,

Системаводозабораи очистки КВ зависит от(река, озеро,

водохранилище)и очистки КВ зависит от

системы очисткиЭКОСИСТЕМА

КВ зависит от экосистемных ЕСТЬ СТАНДАРТЫ КВпроцессов

НЕТ СТАНДАРТОВ КВ

Д

12

НЕТ СТАНДАРТОВ КВ

Водная экосистема.Экологический мониторингWRM Экологический мониторинг

МЕТЕО-УСЛОВИЯ И ВОДОСБОР(ВЕТЕР, Т-РА ВОЗДУХА, РАДИАЦИЯ, НАГРУЗКИ)

“ХИМИЧЕСКИЕ” ПЕРЕМЕННЫЕ(Ca-C система, N&P…)

«Физические переменные)(т-ра воды, свет…)

«Экологический» Мониторинг

«Биологические» переменные(продуценты, консументы, редуценты)

> 100 переменных

13

Трофический статусИндекс Карлсона WRM

Количественная оценка трофического статуса

TLChl = 2.22 + 2.54.log10(Chl)

TL = 5 10 + 2 60.log (1/S- 1/40)TLS = 5.10 + 2.60 log10(1/S- 1/40)

TLP = 0.218 + 2.92.log10 (TP)

TLN = 3.61 + 3.01.log10(TN)

Индекс трофности озера д р ф рTLI = (TLChl + TLS + TLP +

TLN )/4

14

Трофический статус. WRM

Статус

(TLI в скобках)

Диапазоны значений

ТР,мкг/л

TN,мг/л

Хлорофиллмг/л

Секки,мскобках) мкг/л мг/л , мг/л м

Олиго‐трофный(2‐3)

3 ‐ 18 0.31 – 11.6 0.3 – 4.5 5.4 ‐ 28 ДиатомовыеАэробные условия

Мезо‐Трофный(3‐4)

4 ‐ 96 0.36 – 1.40 3.0 ‐ 11 1.5 – 8.1 ДиатомовыеЗеленые Дефицит О2

Э ф й 16 340 0 39 6 1 2 7 78 0 8 7 0 ЦЭвтрофный(5‐6)

16 ‐ 340 0.39 – 6.1 2.7 – 78 0.8 – 7.0 Цветение водыСинезеленыеАнаэробные условия, H2S

Дистрофный (гуминовые озера) 0.2 Продуцентов нет

15

Рыбное сообщество. Нектон WRM

Группа водных животных, которые активноперемещаются в толще воды и могутпередвигаться самостоятельно на большиерасстояния, а также противостоять силетеченийЭволюция рыбного сообщества оз. СеванОлиготрофный период:

течений.

Олиготрофный период: ФОРЕЛЬ, Храмуля, Сиг

Период эвтрофирования: Форель, Сиг, ХрамуляЭвтрофный период: СИГ, Храмуля, Форель, Карась

Пост эвтрофный период: КАРАСЬ СПост-эвтрофный период: КАРАСЬ, Сиг

Обратима лиТАКАЯ

16

Эволюция?

Цели и Критерии Управления

Цель УПРАВЛЕНИЯ может быть формализована при помощи оптимизации ЦЕЛЕВОЙ функции:

Min (or max) Q = F(??)Min (or max) Q = F(??)

Немного истории:

1. Q = F(WS), WS = водоснабжение (объем поставляемой воды),1. Q F(WS), WS водоснабжение (объем поставляемой воды),водоПОЛЬЗОВАНИЕ

Ведение водного ХОЗЯЙСТВА:2. Q = F(WS, WQ), WQ - КАЧЕСТВО ВОДЫ, элементы sustainable (рационального) УПРАВЛЕНИЯ

17

При чем тут ЛИМНОЛОГИЯ?

Наиболее важной задачей современнойтеоретической и прикладной гидроэкологииявляется «понимание основ водных наук для ихответственного использования и эффективногоуправления водными ресурсами длягидрологической доступности и приемлемогор у ркачества воды»(R Wetzel “Limnology” 2001)(R. Wetzel Limnology , 2001)Лимнология часть большой науки об управлении качеством воды

Что такое – КАЧЕСТВО ВОДЫ?

“ Everybody talks about water quality, or even more about the lack of it; yet few people stop for a moment and think about how this is being measured”

19 0R. M. Brown, N. I. McClelland, R. A. Deininger & G. Tozer (1970). A water quality index – do we dare? Water and Sewage Works, 117: 339-343

“Most publications do not define what is meant by ‘freshwater quality’ in relation to their topic”Maitland, P. S. 1997. ‘Freshwater qualty: the use of the term in scientific literature. Pages 24-28 In: P. J. Boon and D. L. Howell (eds.). Freshwater quality: defining the indefinable)

19

Что Такое Качество Воды?WRM

Как оценить качество воды?

Количественное описание (квантификация) Качества

Воды

ЭТО КОСТЮМЫ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ это важнешее свойствоКонцепции «Качество»

ПОЖАРНЫЙКОСТЮМ

ДЕЛОВОЙКОСТЮМ КЛАССИФИКАЦИЯ

КОТОРЫЙ ИЗ НИХ ЛУЧЩЕ?СМОТРЯ ДЛЯ ЧЕГО

КВАЛИФИКАЦИЯ

«ХОРОШО» или «плохо»:

НАСКОЛЬКО

21

«ХОРОШО» или «плохо»?

Качество ВодыWRM

Менеджер

Э ?Это «хорошо» или «плохо»?

TSS, 2001-200460

Др. А. Парпаров,Лимнолог

40

60

L-1

20TSS,

mg

0J A J O J A J O J A J O D M J S

Модуль 2. Качество Воды.Нормативные документы

EU Water Framework Directive (WFD)

Нормативные документы

EU Water Framework Directive (WFD)

United States Office of Water EPA-822-B00-001 Environmental P i Offi f S i d T h l A il 2000Protection Office of Science and TechnologyApril 2000 AgencyWashington, DC 20460 www.epa.gov Nutrient CriteriaTechnical Guidance ManualLakes and Reservoirs

First Edition

23

Модуль 2. СТАДИИ КВАНТИФИКАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫWRM

1. Выбор объекта управления.р у р2. Установление критических/важных проблем для объекта управления. 3. Установление исходного/желаемого состояния экосистемы. Наиболееважная часть процесса. Подходы: прямой анализ состояния объекта; палеолимнологический анализ прошлых условий; экстраполяция наблюдаемых тенденций; просто выбор. Условие: это состояние должно быть реализуемым.4. Установление набора переменных пригодных для оценки КВ. КоличествоИндексов КВ: от 4-х (OECD, 1980) до десятков (CCME, 2001)5. Установление допустимых пределов (permissible ranges) дляб б ИКВ П КВвыбранного набора ИКВ. Принципиальная разница с установлением КВ для 

загрязнения, к‐рые должны отражать уровни загрязнения и определяются региональными/национальными стандартами КВ. 6 Установление способа агрегации ИКВ6. Установление способа агрегации ИКВ. Необходимые условия: Наличие Базы данных и Системы МониторингаЖелательно: Наличие Экологической Модели.

24

http://kinneret.ocean.org.il/kinSite_db/login_db.aspx

KINNERET LIMNOLOGICAL LABORATORY DATABASE The data were collected by the Yigal Allon Kinneret Limnological Laboratory staff as part of the longThe data were collected by the Yigal-Allon Kinneret Limnological Laboratory staff, as part of the long-

term monitoring program, carried out since 1969.

Each table has the name of scientist in charge, it is the responsibility of the user to receive confirmation

of the scientist in charge for using the data. Using data that was received from Mekorot Company has to follow the regulations listed below:

1. The data will not be transfered to anyone outside of KLL laboratory.

2. The data will not be published in table format.

3. Any publiction that use Mekorot data will mention the origion of the data.

For any problem concerning use of the data, contact database manager (Miki@ocean.org.il).  

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

СТАДИИ КВАНТИФИКАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ. Метод Дельфи (Brown et al 1970)WRM

Стадии квантификации КВ

Метод Дельфи (Brown et al 1970)

д ф ц

Панель экспертовр

Набор индексов КВИсходное состояние

Рейтинговыеуравнения

Допустимыепределы

Способ агрегации КВ

уравнения пределы

Способ агрегации КВ

26

Панель Экспертов состояла из представителей водопользователей и лимнологов: оз. Киннерет – 12 Экспертов, Нарочанские озера – 45 Экспертов, озераРоторуа и Ротоити (Нов. Зел.) – 8 Экспертов, оз. Штехлин(Германия) – 8 Экспертов (только лимнологи)( ер а ) 8 Э с ер о ( ол о л оло )

Исходное состояние/период): оз. Киннерет – 1970-1992*Н 1978 1988Нарочанские озера – 1978-1988

27

Качество Воды. Выбор параметров

Параметры, используемые для оценки качества воды

Параметры Экосистемы Питьевая водаОБЩИЕ Температура + -

TSS + +TSS + +pH + + O2 + -

Биогенные NH4+ +Биогенные элементы

NH4 + -

Органическое вещество

БПК5 + + вещество

ЗАГРЯЗНЕНИЯ Токсины

синезеленых+ +

синезеленых Тяжелые

металлы + +

Орг вещ ва + +

28

Орг. вещ-ва + + Пестициды + + Патогенные

микроорганизмы- +

29

Качество ВодыWRM

Описание диапазона Рейтинговых значений (R) (Smith, 1990).

100 > R ≥ 80 Отличное: наиболее подходит для всех целей

80 > R ≥ 60 Хорошее: подходит для всех использований

60 > R ≥ 40 Промежуточное: одно или несколько использований

затруднено

40 > R ≥ 20 Плохое: Непригодно для одного/нескольких исполь-40 R ≥ 20 Плохое: Непригодно для одного/нескольких исполь

зований

20 > R ≥ 0 Очень плохое: Непригодно к использованию20 > R ≥ 0 Очень плохое: Непригодно к использованию

СТАДИИ КВАНТИФИКАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫWRM КАЧЕСТВА ВОДЫ

Нужно установить следующие соответствия:

I. R = f(EcolVal); рейтинговая криваяEcolVal – Экол. значение индекса (NTU, мг/л и т. д.)R – Рейтинговое значение индекса

{WQIL<WQI<WQIH} ↔ 60<R<100

II. {EcolVal} = F(EA)EA – экономическая активность: водоснабжение э о о ес а а ос одос аб е е(уровень воды); регулирование солености ;хозяйственная деятельность на водосборе (биогенная нагрузка)

III. R = V(EA)( )

Начальный этап квантификации Качества Воды (Метод Дельфи)WRM д ( д Д ф )

TSS = 0

КВ = ??

Построение рейтинговой кривой (Метод Дельфи)WRM

Lake Rotorua, Total Nitrogen (TN, mg/l)Avg = 200 STD = 78 Lake Rotoiti, Total Nitrogen (TN,

кривой (Метод Дельфи)

Avg = 200 STD = 78

Lake Rotorua, TN, Avg = 300 STD = 85TN, mg/ Rating DH AP

50 10.0 10.0 90100

, g ( ,Avg = 200, STD = 78

Your opinion DH

100 33.0 43.0150 60.0 70.0200 97.0 88.0250 93.0 98.0300 80.0 90.0350 66 0 65 0 40

5060708090

Rat

ing

350 66.0 65.0400 48.0 51.0450 30.0 38.0500 20.0 22.0550 12.0 16.0600 10 0 10 0 0

10203040R

Indices RatingIndicesS, m Mean std

3.0 25 173.4 32 17

Rating

90100

Secchi Depth, Naroch

3.4 32 173.8 38 204.2 48 214.6 59 185.0 67 165.4 77 15 50

60708090

ing

5.8 82 136.2 83 116.6 83 127.0 82 137.4 82 137 8 77 16 3 2605 2 + 47 619 90 9510

20304050

Rat

i

7.8 77 168.2 77 168.6 74 189.0 72 219.4 66 239 8 62 24

y = -3.2605x2 + 47.619x - 90.950

10

2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

S9.8 62 2410.2 57 2710.6 52 30

S, m

34

100m

g Dino Ref10 Ref90

Parameter Dino Biomass, mg L‐1

0.010.1

110

1969 1979 1989 1999 2009

Din

o bi

omas

s, m

L-1, g

Value RatingMedian 6.35 10010 Percentile 0.50 6010 Percentile 0.50 6090 Percentile 18.42 60

100

60

80

g

Rating Dino = 56.6+6.84*Dino, if 0 0<Di <6 35

20

40Rat

ing 0.0<Dino<6.35;

= 121.0 – 3.31*Dino, if 6.35<Dino<18.4;=10 if Dino>18 4

0

20

0 10 20 30 40Dino biomass, mg L-1

=10, if Dino>18.4

, g

Иллюстративный примерWRM

100Рейтинговая

40

60

80at

ing

[Cl] кривая

0

20

40

Ra

100 150 200 250 300 350

[Cl-], mg L-1 Допустимые пределы150<[Cl]<240

R = f[Cl]

Панель экспертов(Метод Дельфи)

Система Качества Воды, установленная для оз Киннерет

WRMустановленная для оз. Киннерет

IИндекс Зима-Весна- Лето-Осень

COMMON LANGUAGEХлорид, мг/л -1 (Cl) 152-242 153-245

TSS, мг/л -1 (TSS) 0.8-8.3 0.3-4.9Общий язык управления

INDICATOR OF WATER QUALITY CHANGES

Мутность, NTU (Tu) 1.4-5.3 0.8-3.6

Общий фосфор, µg L -1 (TP) 7.5-36.7 4.0-27.3

Обший азот мг/л (TN) 0 38 1 20 0 25 0 98Мониторинг Качества ВодыINDICATOR OF WATER QUALITY CHANGESОбший азот, мг/л (TN) 0.38-1.20 0.25-0.98

Хлорофилл, мкг/л-1 4.7-37.7 1.0-10.0

Перв. Прод., , г м-2 сут-1 (PP) 1.13-3.17 0.71-2.32Выход экологической моделиOUTPUT OF THE MODELЦианобактерии, % общей биом(%Cyano) 0-5.1 1-12.3

Биомасса зоопланктона, мг/л-3 (ZB) 0.46- 3.03 0.55-5.38

Фекальные коли-бактерии, No. 100 mL-1 0-200 0-1000

The set of the water quality indices and their acceptable ranges for the Naroch LakesWRM

IndicesLakesLakes

Naroch Miastro BatorinOxygen, % Saturation, near bottom (Ob) 58-110 62-120 65-147

Secchi depth, m (S) 4.7 - 5.9 2.1 - 5.4 0.7 - 2.1

Total Suspended Solids, mg L-1 (TSS) 0.3-2.5 0.6-2.6 4.3-18.0

Chlorophyll, µg L-1 (Chl) 0.8-6.9 3.1-28.4 7.0-72.0

Total Nitrogen, mg L-1 (Ntot) 0.29-1.23 0.39-1.90 0.54-2.02

Total Phosphorus mg L-1 (Ptot) 0 01-0 04 0 02-0 07 0 03-0 10

Общий язык управленияTotal Phosphorus, mg L (Ptot) 0.01-0.04 0.02-0.07 0.03-0.10

Cyanobacteria, % of algal biomass (%Cyano) 0.10-24 4-29 10-48

Oxygen, % Saturation, at surface (Os) >70-120 >70-150 86-139

Total Carbon, mg L-1 (Ctot) 3.9-6.3 6.4-9.4 9.0-16.4

Мониторинг Качества ВодыPrimary Production, mg C m-3 d-1 (PP) 24-64 66-276 141-525

Destruction, mg C m-3 d-1 (D) 25-78 45-220 70-426

Phytoplankton Biomass, g m-3 (Bph) 0.3-1.9 1.0-7.2 3.0-23

BOD O L 1 0 6 1 7 1 0 2 3 1 7 4 1

Выход экологической моделиBOD5, mg O2 L-1 0.6-1.7 1.0-2.3 1.7-4.1

Zooplankton Biomass, g m-3 (Bzp) 0.7-2.26 1.0-6.2 2.2-16.1

pH* 8.15-8.55

Surface area occupied Should be established

38

p

by macrophytes

WRM

Indicative role of WQ system

Water Quality in Lake Kinneret: 2008Winter‐Spring

1‐Jan, 2‐Feb, 3‐Mar, 4‐Apr, 5‐May, 6‐JunSummer‐Fall

7‐Jul, 8‐Aug, 9‐Sep, 10‐Oct, 11‐Nov, 12‐Dec

Chloride, 12

34

56 7

mg L‐1

Total suspendedsolids, mg L‐1

Turbidity,NTU

85 107 130 152 175 198 220 243 265 288 310

0 0.8 2.7 4.6 6.4 8.3 10.1 12.0 13.9

0.0 0.4 1.4 2.3 3.3 4.3 5.3 6.3 7.2 8.2

84 107 130 153 176 199 222 245 268 291 314

0 0.3 1.4 2.6 3.7 4.9 6.0 7.2 8.4

0.0 0.1 0.8 1.5 2.2 2.9 3.6 4.3 5.0 5.8

12

12

2

3

34 567

3456 7

6Total phosphorus,µg L‐1

Total nitrogen,mg L‐1

Chlorophyll,L‐1

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

3 5 8 11 17 25 37 55 81 120

0.0 0.1 0.3 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.3 1.5

1 2 3 4 6 10 17 27 44 72 1162

1

1 2

1

2

2 3

3456 7

3446 7

4 56 7 8

µg L‐1

Primary production,gC m‐2 d‐1

Cyanobacteria,% of total

Fecal coliforms,

1 2 5 8 13 22 38 63 106 1793

0 0.1 0.6 1.1 1.7 2.2 2.7 3.2 3.7 4.2 4.7

0 1 7 13 19 25

0.6 1.1 1.9 3.3 10.2 18.0 31.7 55.7

0.0 0.3 0.7 1.1 1.5 1.9 2.3 2.7 3.1 3.5

0 6 13 20 27 34

0.30.2 5.81

1 2

23

3

456 78

456

7

12345

6 7

Acceptable Acceptable

Fecal coliforms,No L‐1

Water QualityRating

0 50 100 150 200 250 0 16 60 103 146 190

45

0 20 40 60 80 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 80 60 40 20 010th‐90th (      ) & 25th‐75th (      ) percentiles of values during 1969‐1992

Rating

Мониторинг Качества водыи Экологический Мониторинг

WRM

ЭкологическийМониторинг

и Экологический Мониторинг

мониторингМониторинг Качества Воды

80

100 300

-1

Cl

0

20

40

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

R[C

l]

100

100

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12months

[Cl],

mg

L-

9 0TSS

0

20

40

60

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

R[T

SS]

0.0

3.0

6.0

9.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

TSS,

mg

L-1

TSS

Chl

0

20

40

60

80

100

R[C

hl]

months

0

10

20

30

40

Chl

, µg

L-1

Chl

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

20

40

60

80

100

R[%

Cya

no]

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

months

20

30

40

50

%C

yano

%Cyano

0

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12months

Иллюстративный примерWRM

80

100250

40

60

80R

atin

g [C

l]

230

240

], m

g L-1

0

20

100 150 200 250 300 350

R

200

210

220

[Cl- ]

100 150 200 250 300 350

[Cl-], mg L-1

П

0 1 2 3 4 5WLL, below -208.0 m

М дПанель экспертов(Метод Дельфи)

МодельЛимнологические исследования

R = f[Cl] [Cl] = F(WLL)[ ] [ ] ( )

100

Иллюстративный примерWRM

60

80

100g

[Cl]

230

240

250

g L-1

60

80

100

Cl],

%

20

40

Rat

ing

210

220

[Cl- ],

mg

20

40

60

Rat

ing

[C

0100 150 200 250 300 350

[Cl-], mg L-1

2000 1 2 3 4 5

WLL, below -208.0 m

00 5 10 15

WLL, below -208.0 m

R = f[Cl] [Cl] = F(WLL) R = V(WLL)

Панель экспертов Модель(Метод Дельфи) Лимнологические

исследования

Квантификация Качества воды: Прозрачность (Секки) в Нарочанских озерах(Б )

WRM

100 100

(Беларусь)

60

80

100

6.0

8.0

60

80

100

atin

g

20

40

2.0

4.0

20

40

Ra

00.0 3.0 6.0 9.0 12.0

Secchi depth, m

0.00.0 0.2 0.4 0.6 0.8

Pload, g m-2 yr-1

00.0 0.1 0.2 0.3 0.4

Pload, g m-2 yr-1g y

R = f(S) S = F(Pload) R = V(Pload)(S) S ( oad) ( )

Проблема АГРЕГАЦИИ Качества Воды (КВ)WRM (КВ)

Как выразить КВ одним числом (Агрегированный,Комплексный индекс КВ)?( р р , д )

Проблема АГРЕГАЦИИ Качества Воды (КВ)WRM

100

д ( )

20

60

Rat

ing КВ «ХОРОШЕЕ»

20

Cl Tu TSS TN TP Chl

PP%Cya

no ZBFco

liBOD

100

20

60

Rat

ing КВ «НЕ ХОРОШЕЕ»

20

Cl Tu TSS TN TP Chl PP

%Cyano ZB

Fcoli

BOD

100

20

60

Rat

ing

КВ ??

20

Cl Tu TSS TN TP Chl PP%Cya

no ZBFc

oliBOD

Различные способы вычисления агре-гированного индекса качества воды (CWQI)

WRMгированного индекса качества воды (CWQI)

1 Арифм среднее: CWQI = (ΣR)/n1. Арифм. среднее: CWQI = (ΣR)/n

2. Минимум оператор: CWQI = min{Ri}

3. Взвешенное среднее: CWQI = ΣwiRi

4. Harmonic square mean (Oregon WQI)

OWQI = (n/(Σ1/(Ri2)))1/2OWQI = (n/(Σ1/(Ri )))

Комплексный индекс КВ (CWQI):Свойства и способ расчетаWRM Свойства и способ расчета

1 CWQI должен быть выражен в терминах рейтинга1. CWQI должен быть выражен в терминах рейтинга.Допустимый CWQI: 60<CWQI<1002 CWQI>min{R }; if R = R CWQI = R2. CWQI>min{Ri}; if Ri = Rj, CWQI = Ri

3. CWQI = ΣwiRi (Σwi = 1)

4. If Ri <60, and 60<Rj<100, then wi > wjпеременный относительный веспеременный относительный вес

5. wi = (Ro-Ri)/Σ(100-Rj)

CWQI = Σ(Ri·(R0-Ri)/Σ(R0-Rk))

48

Мониторинг Качества водыи Экологический Мониторинг

EcologicalMonitoring

и Экологический Мониторинг

monitoringg

of Water Quality

80

100300

L-1

0

20

40

60

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

R[C

l]

100

100

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12months

[Cl],

mg

L

9.0

Cl

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

R[T

SS]

0.0

3.0

6.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12months

TSS,

mg

L-1

TSS80

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

20

40

60

80

100R

[Chl

]

months

0

10

20

30

40

Chl

, µg

L-1

Chl40

60

CW

QI

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

40

60

80

100

R[%

Cya

no]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12months

20

30

40

50

%C

yano%Cyano0

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12months

Мониторинг Качества водыWRM

100CWQI, Среднегодовые значения

WQ

I

60

CW

201991 1994 1997 2000 2003 20061991 1994 1997 2000 2003 2006

Оз. Киннерет(на основе данных мониторинга)

WRM(на основе данных мониторинга)

Time Management measures Water Quality Indices (Ecological values) Water QualityWatLev Nload Pload Cl, Tu TSS TN TP TN/TP PP, Chl,an.avg Chl, max Chl,spring %Cyano Zoo Fcoli CWQI

year m g/m2/yr g/m2/yr mg/l NTU mg/l mg/l mg/l gC/m2/d mg/m3 mg/m3 max mg/m21990 -212.1 2.83 0.19 229.7 2.50 4.10 0.466 0.024 19.8 1.64 10.69 22.76 30.27 0.33 36.4 36.1 75.001990 212.1 2.83 0.19 229.7 2.50 4.10 0.466 0.024 19.8 1.64 10.69 22.76 30.27 0.33 36.4 36.1 75.001991 -212.5 5.27 0.37 244.2 1.83 3.37 0.572 0.022 26.0 1.62 16.50 31.71 47.67 0.49 23.6 57.8 74.21992 -209.5 28.62 1.30 217.1 2.41 3.34 0.983 0.019 51.9 1.24 8.90 14.60 22.27 0.33 30.9 55.9 75.51993 -209.4 9.49 0.48 209.1 2.25 3.32 0.613 0.016 38.4 1.62 11.23 20.58 25.83 0.57 21.6 29.0 79.11994 -210.1 3.98 0.69 218.3 2.61 3.65 0.580 0.021 27.2 2.03 21.10 45.36 70.73 7.51 38.4 25.8 70.71995 -210.0 7.50 0.30 218.4 2.66 4.17 0.680 0.021 32.4 2.64 19.91 48.02 86.07 11.37 33.5 15.1 66.91996 -210.7 5.58 0.28 225.8 1.84 2.82 0.506 0.017 30.6 2.10 8.80 12.03 16.46 11.20 52.7 21.6 73.41997 -211.3 6.36 0.33 232.1 2.14 3.25 0.467 0.021 22.0 1.45 12.22 10.30 12.14 13.38 51.3 14.1 68.91998 -211.6 0.91 0.39 231.2 2.62 5.46 0.615 0.029 21.3 1.69 27.77 59.80 91.85 3.55 68.0 11.4 70.11999 212 5 2 34 0 14 246 9 2 09 3 42 0 526 0 020 26 6 1 45 13 06 20 84 29 05 6 92 49 9 8 7 69 51999 -212.5 2.34 0.14 246.9 2.09 3.42 0.526 0.020 26.6 1.45 13.06 20.84 29.05 6.92 49.9 8.7 69.52000 -212.8 4.35 0.31 261.2 2.27 3.28 0.475 0.019 25.3 1.46 8.61 11.12 12.91 18.29 50.6 20.5 56.72001 -213.9 2.50 0.13 277.5 2.27 3.44 0.482 0.020 23.9 1.65 11.98 11.94 14.01 16.72 49.9 6.8 53.42002 -213.9 5.95 0.48 286.1 2.39 3.14 0.542 0.022 24.8 1.50 12.52 19.08 31.50 10.40 44.8 9.6 55.52003 -210.9 19.58 1.33 248.7 3.26 3.89 0.747 0.030 25.1 1.63 25.04 62.79 95.75 6.04 43.8 16.3 54.502004 -209.8 11.56 0.69 232.9 2.74 4.72 0.647 0.023 28.4 1.77 18.84 36.22 54.05 9.92 22.3 10.2 57.90

Управляющие воздействия↔ {Уровень; Нагрузки}

Качество воды↔ {WQI } k = 1 10 CWQI

WQ F(MM)

Качество воды↔ {WQIk}, k = 1…10 CWQI

WQ = F(MM)

Национальный Индекс КВ КанадыWRM

Мониторинг КВ в Канаде

52

Национальный Индекс КВ КанадыWRM

222

7321100

23

22

21 FFFWQI

++−=

732.1Q

F1 – число переменных, не соответствующихстандартам;д р ;

F2 – число наблюдений несоответствия стандартам;

F3 - величина расхождений со стандартами

53

КАК и КТО устанавливает СТАНДАРТЫ?

WRM CWQI dynamics in Naroch Lakes

СРЕДНЕЕ ЗА СЕЗОН

80

100

Inde

x (C

WQ

I)

Naroch

80

100

y In

dex

(CW

QI)

Myastro

80

100

Inde

x (C

WQ

I)

Batorino

40

60

Com

posi

te W

ater

Qua

lity

40

60

Com

posi

te W

ater

Qua

lity

40

60

Com

posi

te W

ater

Qua

lity

201981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 2009 2013

C

Ann Avg

201978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014

CAnn Avg

201978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014

C

Ann Avg

АВГУСТNaroch Myastro Batorino

60

80

100

Qua

lity

Inde

x (C

WQ

I)

Naroch

60

80

100

Qua

lity

Inde

x (C

WQ

I)

Myastro

60

80

100

Qua

lity

Inde

x (C

WQ

I)

Batorino

20

40

60

1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 2009 2013

Com

posi

te W

ater

Q

20

40

1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014

Com

posi

te W

ater

Q

20

40

60

1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014

Com

posi

te W

ater

Q54

August August August

Оз. Киннерет(на основе данных мониторинга)

WRM(на основе данных мониторинга)

Time Management measures Water Quality Indices (Ecological values) Water QualityWatLev Nload Pload Cl, Tu TSS TN TP TN/TP PP, Chl,an.avg Chl, max Chl,spring %Cyano Zoo Fcoli CWQI

year m g/m2/yr g/m2/yr mg/l NTU mg/l mg/l mg/l gC/m2/d mg/m3 mg/m3 max mg/m21990 -212.1 2.83 0.19 229.7 2.50 4.10 0.466 0.024 19.8 1.64 10.69 22.76 30.27 0.33 36.4 36.1 75.001990 212.1 2.83 0.19 229.7 2.50 4.10 0.466 0.024 19.8 1.64 10.69 22.76 30.27 0.33 36.4 36.1 75.001991 -212.5 5.27 0.37 244.2 1.83 3.37 0.572 0.022 26.0 1.62 16.50 31.71 47.67 0.49 23.6 57.8 74.21992 -209.5 28.62 1.30 217.1 2.41 3.34 0.983 0.019 51.9 1.24 8.90 14.60 22.27 0.33 30.9 55.9 75.51993 -209.4 9.49 0.48 209.1 2.25 3.32 0.613 0.016 38.4 1.62 11.23 20.58 25.83 0.57 21.6 29.0 79.11994 -210.1 3.98 0.69 218.3 2.61 3.65 0.580 0.021 27.2 2.03 21.10 45.36 70.73 7.51 38.4 25.8 70.71995 -210.0 7.50 0.30 218.4 2.66 4.17 0.680 0.021 32.4 2.64 19.91 48.02 86.07 11.37 33.5 15.1 66.91996 -210.7 5.58 0.28 225.8 1.84 2.82 0.506 0.017 30.6 2.10 8.80 12.03 16.46 11.20 52.7 21.6 73.41997 -211.3 6.36 0.33 232.1 2.14 3.25 0.467 0.021 22.0 1.45 12.22 10.30 12.14 13.38 51.3 14.1 68.91998 -211.6 0.91 0.39 231.2 2.62 5.46 0.615 0.029 21.3 1.69 27.77 59.80 91.85 3.55 68.0 11.4 70.11999 212 5 2 34 0 14 246 9 2 09 3 42 0 526 0 020 26 6 1 45 13 06 20 84 29 05 6 92 49 9 8 7 69 51999 -212.5 2.34 0.14 246.9 2.09 3.42 0.526 0.020 26.6 1.45 13.06 20.84 29.05 6.92 49.9 8.7 69.52000 -212.8 4.35 0.31 261.2 2.27 3.28 0.475 0.019 25.3 1.46 8.61 11.12 12.91 18.29 50.6 20.5 56.72001 -213.9 2.50 0.13 277.5 2.27 3.44 0.482 0.020 23.9 1.65 11.98 11.94 14.01 16.72 49.9 6.8 53.42002 -213.9 5.95 0.48 286.1 2.39 3.14 0.542 0.022 24.8 1.50 12.52 19.08 31.50 10.40 44.8 9.6 55.52003 -210.9 19.58 1.33 248.7 3.26 3.89 0.747 0.030 25.1 1.63 25.04 62.79 95.75 6.04 43.8 16.3 54.502004 -209.8 11.56 0.69 232.9 2.74 4.72 0.647 0.023 28.4 1.77 18.84 36.22 54.05 9.92 22.3 10.2 57.90

Управляющие воздействия↔ {Уровень; Нагрузки}

Качество воды↔ {WQI } k = 1 10 CWQI

WQ F(MM)

Качество воды↔ {WQIk}, k = 1…10 CWQI

WQ = F(MM)

Social-Ecological SystemWRM

Ecological Services

Water Supply EcosystemConservation Recreation

W t Q lit Water Quality W t Q litWater Quality for Water Supply

Water Quality for EcosystemConservation

Water Qualityfor Recreation

Objective of SUSTAINABLE MANAGEMENT: Conservation of WaterQuality for several Ecological Services within established limitsQuality for several Ecological Services within established limits

Система Управления Качеством ВодыWRM

WQ = F(MM);Q = F(WQ, MM)Рациональное управление,основанное на экологическом критерии

ющие

твия

И КВ

критерии

Управл

яюво

здейстИндикация КВ;

Общий язык управления

МОНИТОРИНГ Качество воды DYCD

У

Система научно-обоснованногоуправления водными ресурсами

57

у р д р ур