УДК 502.34

О некоторых математических, физических и смысловых ошибках в методике определения нормативов допустимых сбросов в водные объекты

Кучкаров Захирджан Анварович – кандидат технических наук, директор НП ЦИВТ «Концепт».

Максименко Юрий Леонидович – доктор экономических наук, профессор, заместитель председателя комитета РСПП по экологии и природопользованию.

Горкина Ирина Дмитриевна – кандидат географических наук, член комитета РСПП по экологии и природопользованию.

Аннотация: В статье рассматривается Методика разработки нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты для водопользователей с точки зрения корректности применяемых для расчета НДС формул. Показывается несостоятельность используемых формул и, как следствие, ставится вопрос о перестройке системы регулирования сбросов.

Abstract: The article deals with the Methodology for the development of standards of permissible discharges of pollutants into water bodies for water users in regards of the correctness of the formulas used for calculating VAT. The inconsistency of the formulas used is shown and, consequently, the question of restructuring the system of discharge regulation is raised.

Ключевые слова: норматив, сброс, методика, размерность, расчет, промышленность.

Keywords: norm, discharge, methodology, dimensionality, calculation, industry.

В рамках кампании в Российской Федерации по получению промышленными предприятиями I категории по уровню негативного воздействия на окружающую среду (далее – НВОС) комплексных экологических разрешений (далее – КЭР) важно понимать насколько имеющиеся инструменты предотвращения этого воздействия обеспечивают достижение поставленной цели – перехода промышленности на принципы наилучших доступных технологий [1]. И важно быть уверенным, что применяемые инструменты по направлениям охраны компонентов окружающей среды (атмосферного воздуха, воды водных объектов, земель/почв, используемых для размещения отходов) обеспечены адекватным математическим аппаратом, позволяющим рассчитать текущее и будущее воздействие хозяйственной деятельности на охраняемые среды.

Одним из ключевых направлений природоохранной деятельности является охрана водных объектов от загрязнения сточными водами промышленности, коммунального и сельского хозяйства, энергетики и т.д. Получение и соблюдение правильно установленного в КЭР уровня воздействия промпредприятия на водный объект является одним из главных условий легитимного существования хозяйствующего субъекта.

В настоящее время регулирование воздействия хозяйственной и иной деятельности, на поверхностные водные объекты, обеспечивается установлением для всех водопользователей нормативов допустимого сброса загрязняющих веществ со сточными водами (далее – НДС). Расчет НДС производится в соответствии с Методикой разработки нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты для водопользователей (утверждена приказом Минприроды России от 29.12.2020 № 1118 [2]), исходя из нормативов качества воды водного объекта с учетом его фонового состояния по загрязняющим веществам, характеризующим применяемые технологии и особенности производственного (технологического) процесса на объекте организации - водопользователя.

Методика № 1118 с многочисленными изменениями применяется более 17 лет, перенесла несколько реконструкций, которые касались не только редакционных формулировок, но и сопровождались изъятием отдельных глав и положений. Так, в 2021 году из текста Методики был удален п. 7, касающийся веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности, исключен раздел II «Расчет нормативов допустимых сбросов, определяющий правила расчётов НДС на основе нормативов допустимого воздействия на водные объекты» и т.д.

Вносились изменения и в отдельные формулы расчета норматива допустимого сброса, которые, как и текстовые изменения, публично не обсуждались. Пришло время провести реконструкцию системы расчетов, нормативов допустимых сбросов, понимая, что именно расчётные показатели определяют следующие за этим такие процедуры регулирования, как выдача КЭР и разрешений на сброс сточных вод, определение размера платы и размер вреда, наносимого хозяйствующим субъектом водному объекту.

Первоначально были проанализированы ключевые пункты 21-26 раздела III Методики № 1118 и выявлено следующее [1]:

1. Для ряда величин в Методике № 1118 приводится несколько размерностей, что приводит к несостыковке «ожидаемой» размерности и «действительной».

Пример: формула расчёта «величины НДС» Из п. 21[2]

«…Величины НДС определяются для всех категорий водопользователей как произведение максимального часового расхода сочных вод на допустимую концентрацию загрязняющего вещества. При расчете условии сброса сточных вод сначала определяется значение допустимой концентрации загрязняющего вещества, обеспечивающее нормативное качество воды в контрольных створах с учетом требований настоящей Методики, а затем определяется НДС согласно формуле:

НДС = qxC_НДС (формула 2)

где: q - максимальный часовой расход сточных вод, (м³/ч);

С_НДС - допустимая концентрация загрязняющего вещества, (г/м³).

Расчет массы вещества, сбрасываемого в месяц (т/мес.), производится умножением допустимых концентраций вещества (мг/дм³) на объем сточных вод за конкретный месяц (тыс.куб.м). Масса сбрасываемого вещества, соответствующая НДС, должна соотноситься с расходом сточной воды…»

Заметим, что при перемножении размерностей мг/л на тыс.куб.м/мес получается размерность кг/мес, а не т/мес, как указано в методике. Отличие в 1000 раз. Из формулы (2) при перемножении всех входящих величин размерность величины НДС получается г/час, из указания к расчету – т/мес или кг/мес.

Пример:

n_ш – коэффициент шероховатости ложа реки, определяемый по справочным данным;

С – коэффициент (м^0,5/с), определяемый по формуле (при Н ≤5 м):

С одной стороны, для коэффициента C явно указана размерность м^0,5/с. С другой стороны, с учетом того, что n_ш – безразмерная величина, а R имеет размерность метр, из формулы (16) следует, что при подстановке всех величин в размерности C не появится секунда в знаменателе.

2. У ряда величин из Методики 1118 размерность не указана, а в ряде формул производятся операции над величинами без указания их размерностей.

Пример: формула (6.3):

Во-первых, из формулы (6.3) следует, что если константы 0,92 и 0, 96 являются безразмерными, то в знаменателе складываются величины с разными размерностями: и , чего быть не должно. По-видимому, предполагается, что у констант есть некоторая размерность, которая не приводится в методике.

Во-вторых, относительный диаметр должен быть безразмерной величиной, поэтому либо должна быть указана размерность константы 8,1, сокращающаяся с размерностью суммы величин в знаменателе, либо сумма величин должна стать безразмерной. Ни один из вариантов в методике не описан. Учитывая пункт 1, невозможно определить, какие именно размерности имеются в виду, а значит по формуле (6.3) методики нельзя корректно рассчитать относительный диаметр створа.

Пример:

«…n_ш – коэффициент шероховатости ложа реки, определяемый по справочным данным (безразмерная величина);

с – коэффициент (м^0,5/с), определяемый по формуле (при Н ≤5 м):

где: R – гидравлический радиус потока, м (R ≈ H);

Если константы являются безразмерными, то, во-первых, происходит сложение безразмерной величины и величины с размерностью метры. Во-вторых, получается возведение величины R в степень, являющуюся размерной величиной, что бессмысленно.

3. Для ряда величин указана некорректная размерность.

D – коэффициент турбулентной диффузии, м²/с. Для летнего времени:

где: g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с;

Как известно ускорение свободного падения имеет размерность м/с². В методике размерность м/с, что можно считать опечаткой, но косвенно говорит о качестве предлагаемых формул.

4. В ряде формул применяются константы и величины, смысл, происхождение и обоснование которых, не разъясняется. Например, в формуле (6.3) не обосновано использование таких безразмерных величин, как: 8,1; 0,92; 0,96, в формуле (8) – константы 0,48 и 3,12 и т.д. Практически все приведенные в методике формулы имеют такие необоснованные константы.

5. Из формулы (6) следует, что при любом значении скорости потока реки ϑ_р (при ϑ_р≠ 0) скорость на оси струи ϑ₀ является постоянной величиной, равной 0,15, что бессмысленно.

Пример: фрагмент п.23:

«…Для единичного напорного выпуска кратность начального разбавления рассчитывается по следующей формуле:

где: ϑ₀ – скорость на оси струи;

ϑ_р– скорость потока река

После домножения обеих частей равенства на ϑ_рполучаем:

6. Некоторым величинам могут придаваться несколько несовпадающих определений.

Пример. Фрагмент из п.21:

где: q- максимальный часовой расход сточных вод, (м³/ч);

Фрагмент из п.23:

«Для рассеивающего напорного выпуска расчет осуществляется с учетом числа выпускных отверстий оголовка выпуска N0 и скорости истечения сточных вод из них ϑ_ст ≥ 0,2 м/с и диаметр отверстия или оголовка рассеивающего выпуска определяется по формуле:

где: q – суммарный расход сточных вод, м³/с»

Фрагмент из п.21:

«Расход смеси сточных вод и воды водотока в том же сечении находится по формуле:

где: q – расход сточных вод на выходе из отверстий или оголовков рассеивающего выпуска, м³/с».

В данных фрагментах выделена курсивом величина «q», которая переопределяется, что в последующих формулах создаёт путаницу и невозможность определить, какое из трёх определений необходимо использовать.

Таким образом, анализ Методики разработки нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты для водопользователей № 1118, проведенный по заказу бизнес-сообщества показал, что в ряде формул выявлены неточности и противоречия, а именно:

отсутствие размерности величин, использованных в формулах расчета;
сложение величин разных размерностей;
константы и величины, смысл и происхождение которых не разъясняется;
возведение размерной величины в степень, являющуюся размерной величиной;
использование формул с неясным содержанием;
несколько различных определений одной величины;
выбор значения величин по словесному описанию;
отсутствие анализа чувствительности расчетов к ошибкам измерений исходных данных. Что это значит?

Никто не будет отрицать, что в различных реках страны качество воды формируется из тех условий местности (земель/почв), по которым они протекают, и рыба в них существует при различных диапазонах содержания в воде разнообразных химических веществ. При необходимости получения разрешения на сброс, которое является неотъемлемой частью КЭР, промпредприятие часто оказывается перед выбором: либо платить государству за абстрактный вред водному объекту, либо закрывать производство.

Отсутствие ясных представлений о протекающих процессах и о количественных связях обуславливающих их факторов, подменяется проведением огромного числа экспериментальных измерений, а за теоретическое описание выдается подобранное эмпирическое выражение, да еще без указания границ его применения.

В данном случае мы не делаем выводов и не настаиваем на немедленном пересмотре Методики № 1118. Мы только отмечаем, что полученные при таких расчетах результаты вызывают сомнения в их достоверности. Перечисленные ошибки и неточности Методики указывают на невозможность получения корректного результата, а, в конечном, счете приводят к тому, что при расчете НДС водопользователь вынужден соглашаться на использование в качестве конечного ориентира норматив предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в водоемах рыбохозяйственного значения (ПДКрх), которые являются едиными для воды рек Российской Федерации (других нормативов качества вод просто нет).

Поскольку методика является фундаментом регулирования сбросов промышленных стоков, а в статье показана ее несостоятельность как с научной, так и расчетной стороны, уместно поставить вопрос о перестройке системы регулирования сбросов, что планируется осветить в других статьях.

Список литературы

Методика исчисления размера вреда, причиненного водным объектам вследствие нарушения водного законодательства, утвержденная приказом Минприроды России от 13.04.2009 № 87 (в ред. от 26.08.2015).
Методика разработки нормативов допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты для водопользователей, утвержденная приказом Минприроды России от 29.12.2020 № 1118 (в ред. приказов МПР России от 07.12.2007 № 333, Минприроды России от 31.07.2018 № 333 и от 18.05.2022 № 343).

[1] Формат публикации не позволяет перенести в текст все анализируемые формулы статьи, поэтому читателю предлагается «держать под рукой» Методику № 1118.

[2] Здесь и далее курсивом выделяется текст Методики № 1118.

Интересная статья? Поделись ей с другими: