CC BY
0GEOGRAPHIC SCIENCES
Назаралиев Д.В.,
доцент,
Хамрокулов Ж. С., докторант, Исмоилов Ш.И.
студент.
Национальный исследовательский университет "Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства ".
Узбекистан, Ташкент 100000, улица Кары Ниязова 39.
DOI: 10.24412/2520-6990-2023-11170-4-10 АНАЛИЗ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЕЙ МЕЖДУ РАСХОДОМ РЕКИ И АММОНИЙНЫМ АЗОТОМ В ВОДЕ РЕКИ ЧИРЧИК
Nazaraliev D. V.,
assistant professor, Khamrokulov Zh.S., doctoral student, Ismoilov Sh.I.
student.
National Research University "Tashkent Institute of Irrigation and Agricultural Mechanization Engineers".
Uzbekistan, Tashkent 100000, Kary Niyazov street 39.
ANALYSIS OF CORRELATIONS BETWEEN THE RIVER DISCHARGE AND AMMONIUM NITROGEN IN THE WATER OF THE CHIRCHIK RIVER
Аннотация.
Работа посвящена исследованию влияния учета особенностей гидрохимической информации на результаты расчета средних годовых концентраций и объемов стока биогенных веществ по р. Чирчик. Река Чирчик, включая систему каналов, берущих воду из нее, является очень важным источником питьевого, коммунально-бытового, промышленного и сельскохозяйственного водообеспечения Ташкентской области и г. Ташкента, а также для соседней Республики Казахстан.
Поэтому, изучение вопросов формирования качества ее воды имеет не только национальное, но и международное значение.
Abstract.
The work is devoted to the study of the influence of taking into account the features of hydrochemical information on the results of calculating the average annual concentrations and volumes of nutrient runoff along the Chirchik River. The Chirchik River, including the system of canals that take water from it, is a very important source of drinking, domestic, industrial and agricultural water supply for the Tashkent region and the city of Tashkent, as well as for the neighboring Republic of Kazakhstan.
Therefore, the study of the formation of the quality of its water is not only of national but also of international importance.
Ключевые слова: Река Чирчик, биогенные веществ, сток биогенов, водность, концентрация биогенов, расход воды, азот аммоний, загрязнения воды, корреляция.
Keywords: Chirchik River, nutrients, nutrient runoff, water content, nutrient concentration, water flow, ammonium nitrogen, water pollution, correlation.
Введение. Водоемы интенсивно загрязняются органическими веществами антропогенного происхождения, которое приводит не только к появлению в воде болезнетворных бактерий, но и увеличению по сравнению с естественным содержанием аммонийного, нитритного и нитратного азота, хлоридов и окисляемости, что может использоваться как косвенный химический показатель загрязнения воды органикой (фекалиями).
Принимая во внимание, что во время распада белков в кишечнике сельскохозяйственных животных и человека образуются соли аммония, увеличение содержания этого химического ингредиента
в воде при загрязнении ее хозяйственно-бытовыми стоками свидетельствует о свежем загрязнении, которое является одним из самых опасных в эпидемиологическом плане. Таким образом имеет большое значение мониторинг загрязнения реки Чирчик органическими веществами и азотными соединениями.
Объект исследования. Река Чирчик - основная водная артерия Ташкентской области, длиной в 225 км (вместе с притоком Пскем). Площадь водосбора реки - 10,9 тыс. км2, при среднегодовом расходе в 224 м3/сек.
Рисунок 1. Гидрографическая сеть Чирчикского речного бассейна
Чирчик образуется от слияния нескольких кру- водохранилище. Ниже находятся еще два водохра-пных рек: Чаткал, Коксу, Пскем и Угам. Самый нилища - Ходжикентское и Газалкентское (табл. 1)
протяженный приток - река Чаткал (400 км), протекает в основном по территории Киргизии. При слиянии Чаткала, Коксу и Пскема создано Чарвакское
[8].
Таблица 1.
№ Название водохранилища Сточник воды Тип Год ввод а Регулирование Объем, млн.куб.м Зеркало кв.км
полный полезный
1 Чарвакское р. Чирчик Русловое 1970 Сезонное 2006 1580 40,0
2 Газалкентское р. Чирчик Русловое 1980 Суточное 16 7 5,0
3 Ходжикентское р. Чирчик Русловое 1976 Суточное 31 9 2,5
Методика исследования. Данные, используемые для проведения корреляционного анализа получены с Ежегодника «Качество поверхностных вод и эффективность проведенных водоохранных мероприятий на территории деятельности Узгидро-мета», за период 2008-2019 гг, а также из отчетов Государственной специализированной инспекцией аналитического контроля Республики Узбекистан (ГосСИАК) при Государственном комитете по экологии и охране окружающей среды РУз (Ташкентском областном управлении по экологии и охраны окружающей среды в городе Чирчик), за период 2010-2018 гг.
В необходимых случаях материалом служили также существующие собранные литературные сведения. Материалом служили также результаты гидрохимических анализов, собранные в течение 2008-2018 гг. в ходе совместных полевых работ с персоналом Чирчикской лаборатории Государственной специализированной инспекции аналитического контроля.
Результаты исследований. По данным Ежегодника «Качество поверхностных вод и эффективность проведенных водоохранных мероприятий на территории деятельности Узгидромета» за 2008 год было установлено, что на станции 5 наблюдается прямая корреляция между расходом реки и аммонийным азотом (г=0,03) (таблица 2., рисунок 2)
0,56
0,48 0,4 0,32 0,24 0,16 0,08 0
y = -0,0007x + 0,4008 R2 = 0,0312
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Расход воды
550 600 650
Рисунок 2. Взаимозависимость расхода реки и аммонийного азота на станции 5, 2008 г.
Корреляционный анализ проводился только за период с января по сентябрь 2008 года, так как данные для этого поста расхода реки за период с октября по декабрь отсутствуют. Наблюдается умеренная корреляция между расходом реки и аммонийным азотом.
По проведенным расчетам корреляции было установлено, чтов 2009 году по 9 постам наблюдения не обнаружены достоверные взаимозависимости между расходом реки и аммонийным азотом, а в 2010 году на станциях 2 (рис 3.) наблюдается прямая корреляция между расходом реки и аммонийным азотом (г=0,61).
Таблица 2.
Среднегодовые значения расхода реки и аммонийного азота на станции 5, 2008 г,
Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ср.год
Расход реки (м3/с) 147 151 111 98 181 260 576 199 104 0 0 0 203
Азот аммон (мгЖщ) 0,02 0,19 0,09 0,14 0,06 0,06 0,37 0,22 0,03 0,02 0,04 2,27 0,293
Таблица 3.
Среднегодовые значения расхода реки и аммонийного азота на станции 2, 2010 г. _
Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ср.год
Расход реки (м3/с) 176 187 259 396 484 652 555 320 178 150 139 139 303
Азот аммон (мгШл) 0 0,05 0 0,01 0,02 0,16 0,04 0,02 0 0 0 0 0,025
Таблица 4.
Среднегодовые значения расхода реки и аммонийного азота на станции 6, 2012 г._
Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ср.год
Расход реки (м3/с) 105 102 91 211 278 537 413 313 183 127 119 163 220
Азот аммон (мгШл) 0,24 0,31 0,43 0,15 0,11 0,02 0,01 0,03 0,05 0,02 0,53 0,4 0,192
Таблица 5.
Среднегодовые значения расхода реки и аммонийного азота на станции 8, 2015 г._
Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ср.год
Расход реки (м3/с) 174 169 151 191 356 459 349 278 170 163 171 182 234
Азот аммон (мгШл) 0,13 0,01 0,07 0,13 0,07 0,01 0,02 0,05 0,01 0,19 0,13 0,17 0,083
Таблица 6.
Среднегодовые значения расхода реки и аммонийного азота на станции 7, 2017 г. _
Месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ср.год
Расход реки (м3/с) 189 181 158 333 585 703 486 296 175 175 189 159 302
Азот аммон (мгЖл) 0,08 0,22 0,2 0,17 0,43 1,2 0,12 0,07 0,08 0,14 0,07 0,17 0,246
«ШУШМУМ-ШУГМаУ» #Ш№®), 2023 / ОБООКЛРШС 8С!Б]ЧСБ8 7
Рисунок 3. Взаимозависимость расхода реки и аммонийного азота на станции 2, 2010 г.
Анализ проводился за период с января по ноябрь 2010 год. На станции 5, в 2010 году наблюдается обратная корреляция г= -0,55.
По проведенным расчетам корреляции было установлено, что в 2011 году по 9станциям наблюдения не обнаружена взаимозависимость между расходом реки и аммонийным азотом.
В 2012 году установлено, что на станциях 6, 7, 8, 9 обнаружена прямая корреляция г=0,41 (рис 4); г=0,68; г=0,68; г=0,67.
Рисунок 4. Взаимозависимость расхода реки и аммонийного азота на станции 6, 2012 г.
В 2013 году корреляционный анализ проводился на станции 1 и 2, но взаимозависимости на данных постах между расходом реки и аммонийным азотом не наблюдается. По остальным 7 станциям корреляционный анализ не выполнен, так как данные по расходу воды отсутствуют.
По проведенным расчетам корреляции было установлено, что в 2014 году по 7станциям наблю-
дения (1, 2, 3, 6, 7, 8, 9) не обнаружена взаимозависимость между расходом реки и аммонийным азотом. Данные по расходу воды на станциях 4, 5 отсутствуют.
В 2015 году наблюдается прямая корреляция между расходом реки и аммонийным азотом на станции 8 - г =0,24 (рис 5). Данные по расходу воды на станциях 4, 5 отсутствуют.
Рисунок 5. Взаимозависимость расхода реки и аммонийного азота на станции 8, 2015 г.
По проведенным расчетам корреляции было установлено, что в 2016 году по 7станциям наблюдения (1, 2, 3, 6, 7, 8, 9) не обнаружена взаимозависимость между расходом реки и аммонийным азотом. Данные по расходу воды на станциях 4, 5 отсутствуют.
1,4
1,2 1
0,8 0,6 0,4 0,2 0
В 2017 году наблюдается прямая корреляция между расходом реки и аммонийным азотом на станции 7 - г = 0,59 (рис 6) и обратная корреляция на станциях 8, 9 - г=-0,49; -0,51. Данные по расходу воды на станциях 4, 5 отсутствуют.
100
у = 0,0013х -0,1456 R2 = 0,5917
200
300
400 500
Расход воды
600
700
800
Рисунок 3.26. Взаимозависимость расхода реки и аммонийного азота на станции 7, 2017 г.
Таблица 7.
Значения коэффициента корреляций между величиной расходаи концентрацией аммонийного _азота на различных участках реки Чирчик._
Станция/ Год 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
1 0,02 -0,04 0,40 -0,06 -0,20 -0,31 0,02 -0,21 -0,06 -0,07
2 0,25 -0,31 0,78 -0,17 -0,28 -0,004 -0,004 -0,07 -0,09 -0,09
3 0,10 -0,36 0,68 -0,33 -0,04 - -0,20 0,07 -0,19 -0,26
4 0,08 -0,41 -0,37 -0,03 - - - - - -
5 0,75 -0,31 -0,55 0,10 - - - - - -
6 0,25 -0,42 0,29 0,13 0,74 - 0,16 0,08 0,02 -0,25
7 -0,25 -0,38 0,32 0,68 - 0,36 0,32 -0,16 0,64
8 0,08 -0,25 -0,30 0,25 0,68 - 0,10 0,55 0,02 -0,49
9 -0,43 -0,38 -0,19 -0,19 0,67 - -0,13 -0,25 -0,08 -0,51
Прим. -* - данные по расходу реки отсутствуют.
После выполнения расчетов за каждый год с период 2008-2017 гг., проведен корреляционный анализ по среднемноголетним данным, по 9 наблюдаемым станциям. Результаты данного анализа показали, что не обнаружены достоверные взаимозависимости между расходом реки и аммонийным азотом.
Корреляции между расходами воды р. Чирчик за ретроспективу и содержанием в речной воде загрязняющих веществ выявить очень трудно. Это связано в основномс уязвимостью и неустойчивостью природной среды, особенностями гидрологии реки и интенсивностью, и динамикой хозяйственной деятельности в ее бассейне. Так, сравнивая расход воды и количество таких веществ как, аммо-
нийного азота можно отметить взаимосвязь увеличения этих веществ в речной воде с увеличениемее расхода.
Таким образом, проведенные корреляционные анализы по среднемноголетним данным Узгидро-мет центра, между расходом реки Чирчик и аммонийным азотом,показали, что обнаруженная достоверная корреляция положительная, прямо пропорциональная, то есть - с увеличением расхода воды, увеличивается концентрация аммонийного азота.
А именно в 2008 на станции ниже сбросов УзКТЖМ г=0,75; 2010 - ниже г. Газалкент - г=0,78, выше сбросов Трансформаторного завода - г=0,68; 2012 - выше сбросов КСМ - г=0,74, ниже сбросов Сергелийского КСМ - г=0,68, Новомихайловка -г=0,68, Чиназ - г=0,67; 2015 - Новомихайловка -г=0,55.
Таблица 8.
Расчет коэффициента корреляции и параметров уравнения регрессии концентраций аммонийного
У сред. концен ]Ж4 X сред.рас. воды бх бх2 б/
2008 0.028 203 -28.424 -0.271 807.902 0.073 7.691
2009 0.024 237 76.904 -0.097 5914.225 0.009 -7.460
2010 0.033 303 142.821 -0.088 20397.743 0.008 -12.568
2011 0.52 180 19.654 0.399 386.280 0.159 7.842
2012 0.318 220 60.071 0.197 3608.485 0.039 11.834
2013 0.202 197 37.237 0.081 1386.619 0.007 3.016
2014 0.145 222 61.821 0.024 3821.795 0.001 1.484
2015 0.12 234 74.321 -0.001 5523.561 0.000 -0.074
2016 0.075 248 88.321 -0.046 7800.540 0.002 -4.063
2017 0.42 302 142.321 0.299 20255.172 0.089 42.554
2018 0.098 202 42.071 -0.023 1769.941 0.001 -0.968
2019 1.6 228 67.487 1.479 4554.540 2.187 99.814
сред 0.299 231.424
сумма 3.583 2777.08 784.604 1.953 76226.803 2.575 149.102
ско 0.44 38.39
Для рядов X и У средние значения и средние квадратические отклонения
Для ряда Y получаем: Шу = 0,30 Су = 0,44 Для ряда Х получаем: Шх = 231,42 Сх = 38,39 Коэффициент корреляции г = -0,08 1а*от = 0,54 Выводы: таким образом проведенные исследования по изучению динамики загрязнения воды реки Чирчик аммонийным азотом показали, что в 2018 в период с июня по декабрь на станции ниже сбросов Чирчик-Максам концентрация аммонийного азотаувеличивается, а также превышает ПДК.
Результаты собственных исследований в 2018 году, свидетельствуют о том, чтов воде реки Чирчик аммонийный азот в нижнем бьефе Чарвакской плотины практически отсутствует. После сброса сточных вод в реку от населенных пунктов и промышленных предприятий, особенно от предприятия Чирчик-Максам, его концентрация несколько увеличивается, а после в г. Янгиюль аммонийный азот в большинстве случаев не обнаруживается. В г. Чи-назе показатель снова увеличивается, но не достигает величин, отмеченных после предприятия Чир-чик- Максам.
Корреляционные анализы по среднемноголет-ним данным Гидрометцентра, между расходом реки Чирчик и аммонийным азотом, показали наличие достовернойположительной корреляции, то есть - с увеличением расхода воды, увеличивается концентрация аммонийного азота.
Соответствующие величина составили: в 2008 настанции ниже сбросов УзКТЖМ г=0,75; 2010 -ниже г. Газалкент - г=0,78, выше сбросов Трансформаторного завода - г=0,68; 2012 - выше сбросов КСМ - г=0,74, ниже сбросов Сергелийского КСМ -г=0,68, Новомихайловка - г=0,68, Чиназ - г=0,67; 2015 - Новомихайловка - г=0,55.
Список использованной литературы
1. Чирчик — Национальная энциклопедия Узбекистана — Ташкент, 2000— 2015.
2. Охрана вод в бассейне реки Сырдарья // Отчет САНИИРИ. - Ташкент. -1978-186 с.
3. Алекин О.А. Основы гидрохимии / Л.: Ги-дрометеоиздат. 1970 г.
4. Никаноров А. М. Гидрохимия. Л.: Гидро-метеоиздат, 2001. 447 с
5. Смыжова Е.С., Шелутко В.А. Учёт влияния неэквидистентности исходной информации на оценку биогенного загрязнения рек на примере реки
Великая // Мат-лы междунар. науч.-практич. конф. «Географическое образование и наука в России: история и современное состояние» / СПб., 3-4 декабря 2008 г. - СПб.: изд. ВВМ, 2010 г.
6. Шелутко В.А., Смыжова Е.С. Динамика стока биогенных веществ по реке Великая в Псков-ско-Чудское озеро // Учёные записки РГГМУ. СПб.: изд. РГГМУ, 2010. -№13. - с. 89-104.
7. Шелутко В.А. Численные методы в гидрологии: Уч. пос. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 240 с.
8. Шелутко В.А., Колесникова Е.В. Анализ погрешностей расчёта средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках за счёт неучёта водности // Вестник СПбГУ, 2008, сер. 7, вып. 3.
9. Шелутко В.А. Методы обработки и анализа гидрологической информации Учебно-методическое пособие. Санкт-Петербург: Издательство СПбГУ, 2007. — 192 с.
10. Fatxulloyev A., Gafarova A., Hamroqulov J. Experimentd studies of determining the dis^rge coefficient of hydrogates. E3S Web of Conferences 264, 03050 (2021) CONMECHYDRO - 2021 doi.org/10.1051/e3sconf/202126403050
11. Ж.С. Хамрокулов Ж.С. Концентрации и
объемы стока биогенов по реке Пскем. //Автореферат магистерской дисссертации// РГГМУ. Санкт Петербург-2020.
12. Fatxulloyev A., Hamroqulov J., Gafarova A. Estimation of the influence of discounting water on the results of calculation of the annual concentration and the volume of runoff of biogenous substances of the Pskem river. E3S Web of Conferences 264, 03062 (2021) CONMECHYDRO - 2021 doi.org/10.1051/e3sconf/202126403062
13. Ферстер Э., Ренц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа / Пер. с нем.// М.: Финансы и статистика, 1982.
14. Семенов А.Д. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Гидрохимический институт. Узгидрометеоиздат - Ленинград 1977.
15. Крутов А.Н. Изменение качества воды нижнего течения реки Сырдарьи в результате антропогенных воздействий. // Экология Узбекистана. N2/3, 1995,- с.51- 54.
16. Ершов Ю.А., Попков В.А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов, Москва: "Высшая школа" 2003,-565с.
