Целесообразность выполнения заявки определяется необходимостью учёта всех источников поступления фосфора и азота в Невскую губу и восточную часть Финского залива для определения экологически обоснованных норм антропогенного воздействия и предотвращения антропогенного эвтрофирования. Проект направлен на решение научной проблемы предотвращения антропогенного эвтрофирования экосистем внутренних водоёмов и морских акваторий.

Актуальность проблемы, на решение которой направлен проект, определяется тем обстоятельством, что антропогенная эвтрофикация остается главной экологической угрозой для экосистем Балтийского моря. Уточнение объёмов поступления в Балтийское море азота и фосфора от источников во всех балтийских государствах имеет
важное международное значение для определения квот этих стран на объёмы поступления этих биогенных элементов. Также Невская губа и восточная часть Финского залива, т.е. фактически внутригородские акватории Санкт-Петербурга имеют важное рыбохозяйственное и рекреационное значение. Источниками поступления биогенных элементов в Невскую губу и восточную часть Финского залива являются: сток реки Невы и других рек, непосредственно впадающих в Невскую губу и восточную часть Финского залива с административной территории Санкт-Петербурга; коммунально-бытовые и промышленные стоки; стоки ливневой канализации и рассредоточенный сток с частных водосборов реки Невы и её проток в пределах Санкт-Петербурга, а также водосборов малых рек. В устьях реки Невы и её проток уже
многие десятилетия выполняется мониторинг содержания соединений азота и фосфора в речном стоке. Поэтому объёмы поступления азота и фосфора в составе этих речных вод достаточно точно известны. Уровень очистки от азота и фосфора сточных вод городской канализации Санкт-Петербурга уже достиг 99 %. При этом соединения азота и фосфора не поступают в Невскую губу, а захораниваются на специальных полигонах. Однако есть целый ряд водотоков Санкт-Петербурга, сток которых поступает в Невскую губу и Финский залив, но поступление биогенных элементов в составе этого стока не учитывается при определении суммарного поступления азота и фосфора с территории Санкт-Петербурга из-за отсутствия створов мониторинга на этих водотоках. Очевидно, что поступление азота и фосфора со стоком этих водотоков должно учитываться при определении экологически обоснованных норм антропогенного воздействия на экосистемы Невской губы и восточной части Финского залива.

Научная значимость решения данной проблемы определяется существующей ситуацией с антропогенным эвтрофированием Балтийского моря. Проект обновленного Плана Действий Хельсинской комиссии по Балтийскому морю констатирует, что цели Плана мероприятий по Балтийскому морю 2007 года не были достигнуты к 2021 году, и Балтийское море по‐прежнему подвергается многочисленным видам антропогенных воздействий. При этом антропогенная эвтрофикация остается главной экологической угрозой для экосистем Балтийского моря. Одной из Целей устойчивого развития до 2025 года является значительное сокращение загрязнения морской среды биогенными элементами ‒ азотом и фосфором, избыточное поступление которых вызывает антропогенное эвтрофирование морских экосистем. Река Нева является самой полноводной рекой бассейна Балтийского моря, а Санкт-Петербург – самым крупным мегаполисом на его побережье. Уточнение объёмов поступления в Балтийское море азота и фосфора от источников во всех балтийских государствах имеет важное международное значение для определения квот этих стран на объёмы поступления этих биогенных элементов. Также Невская губа и восточная часть Финского залива, т.е. фактически внутригородские акватории Санкт-Петербурга имеют важное рыбохозяйственное и рекреационное значение. Однако они подвержены антропогенному эвтрофированию. В августе 2022 года в Невской губе наблюдалось активное цветение сине-зеленых водорослей. Цель проекта заключается в определение роли и вклада водотоков Санкт-Петербурга, на которых отсутствуют створы мониторинга, в антропогенное эвтрофирование водных экосистем Невской губы и восточной части Финского залива. Научная значимость решения обозначенной проблемы заключается в определении степени необходимости организации мониторинга поступления азота и фосфора в стоке этих водотоков.

Конкретная задача в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, её масштаб определяют необходимость решения следующих частных задач:
1. Разработка методики выделения водосборных бассейнов водотоков Санкт-Петербурга в среде ГИС на основании цифровых моделей рельефа, полученных с помощью дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ).
2. Разработка методики определения годовых модулей стока общего азота и фосфора с частных водосборов малых рек Санкт-Петербурга выше створов мониторинга и между створами мониторинга.
3. Непосредственная оценка модулей стока общего азота и фосфора с ряда частных водосборов малых рек Санкт-Петербурга выше створов мониторинга и между створами мониторинга.
4. Разработка методики определения типов поверхностей для территории Санкт-Петербурга по данным дистанционного зондирования Земли и картографических материалов в среде ГИС.
5. Создание электронных карт пространственного строения ряда водосборов малых рек Санкт-Петербурга, на которых выполняется мониторинг содержания соединений азота и фосфора в речном стоке. Эти электронные карты
впоследствии будут использоваться в моделях расчётов поверхностного стока для оценки поступления различных загрязняющих веществ в речную сеть Санкт-Петербурга.
6. Оценка влияния различий пространственного строения водосборов малых рек Санкт-Петербурга на модули стока общего азота и фосфора. Эта оценка позволит объективно и достоверно определить средние, максимальные и минимальные значения модулей площадного рассредоточенного стока общего азота и фосфора с типичных водосборов Санкт-Петербурга.
7. Разработка проекта типового кадастра для малых водотоков Санкт-Петербурга, на которых отсутствуют створы мониторинга содержания соединений азота и фосфора в речных водах, и которые не учитываются при определении суммарного поступления азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива. Создание цифровых карт локализации этих малых водотоков, что необходимо для организации полевых исследований на ключевых водотоках.
8. Определение и оценка значений расходов воды ключевых водотоков.
9. Создание цифровых карт пространственного строения водосборов малых рек Санкт-Петербурга, сток которых не учитывается при определении суммарного поступления азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива.
10. Количественная оценка поступления общего азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива в составе стока малых рек Санкт-Петербурга, который в настоящее время не учитывается при определении поступления этих биогенных элементов со стоком Невы и других водотоков Санкт-Петербурга.
11. Оценка относительной доли поступления азота и фосфора в составе стока неучтённых сейчас водотоков в общем поступлении этих биогенных элементов в Невскую губу и восточную часть Финского залива со стоком Невы и других водотоков Санкт-Петербурга.
12. Оценка влияния отсутствия учёта биогенного стока ряда рек Санкт-Петербурга на адекватность прогнозирования особенностей функционирования экосистемы Невской губы.
Масштаб и комплексность поставленных задач определяются как увеличением урбанизированных территорий в прибрежных зонах Балтийского моря, в том числе Санкт-Петербурга и его пригородов, городов-спутников, и отдельных новых городов, как Усть-Луга, расположенных на территориях Ленинградской области, так и сходством строения многих урбанизированных территорий и происходящих на них процессов стока биогенных элементов и загрязняющих веществ. Поэтому разработанные методики будут применимы не только для Санкт-Петербурга, но и других урбанизированных территорий.

Научная новизна поставленной задачи, обоснование достижимости решения поставленной задачи и возможности получения запланированных результатов определяются следующими положениями:
1. Научная новизна разработки методики выделения водосборных бассейнов водотоков Санкт-Петербурга в среде ГИС на основании цифровых моделей рельефа, полученных с помощью ДЗЗ определяется невозможностью применения стандартного метода выделения водосборов по топографическим картам. Имеющиеся в свободном доступе цифровые модели рельефа (ЦМР), полученные в результате активной радиолокации поверхности Земли засорены значениями, полученными в результате отражения от зданий, сооружений, деревьев и т.д. Матрица растра ЦМР состоит из ячеек определённого разрешения, и значение ячейки может быть получено не только отражением от крыши здания или поверхности почвы, тротуара, проезжей части улицы и т.д., но и в результате смешения отражённого сигнала от разных по высоте объектов. Тем не менее коллектив уже располагает опытом решения подобных задач. В 2020-2021 гг. были выполнены исследования по разработке методик фильтрации данных ЦМР Aster, полученной в результате радиолокации для территории Санкт-Петербурга. Далее были выполнены работы по определению оптимальных инструментов и функций ГИС для выделения водосборов. В качестве экспериментальных участков были использованы территории, примыкающие к реке Волковке и нижнему течению реки Охты ниже плотины Ржевского водохранилища. В результате были выделены водосборы Волковки и частный водосбор Охты в её нижнем течении. Разумеется, разработанная методика нуждается в дальнейшем усовершенствовании.
2. Научная новизна разработки методики определения годовых модулей стока общего азота и фосфора с частных водосборов малых рек Санкт-Петербурга выше створов мониторинга и между створами мониторинга заключается в возможности определения модулей стока различных субстанций с водосборов с различным пространственным строением по осреднённым данным о расходах водотока и концентрации субстанции в его водах. В 2020-2021 гг. уже были выполнены исследования по разработке этой методики и её тестированию для водосбора реки Волковки и частного водосбора нижнего течения реки Охты.
3. Научная новизна определения и оценки модулей стока общего азота и фосфора с ряда частных водосборов малых рек Санкт-Петербурга выше створов мониторинга и между створами мониторинга состоит возможности использования этих модулей стока с характерных городских водосборов Санкт-Петербурга для расчётов поступления этих биогенных элементов со стоком водотоков, на которых отсутствуют створы мониторинга. В 2020-2021 гг. нами были получены значения для водосборов Волковки и Охты, и выполнено сравнение этих значений с данными исследований ряда авторов на урбанизированных, сельскохозяйственных и природных водосборах.
4. Научная новизна методики определения типов поверхностей для территории Санкт-Петербурга по данным ДЗЗ и картографических материалов в среде ГИС заключается в применимости этой методики для любых урбанизированных территорий. В 2020-2021 гг. уже были выполнены действия по разработке этой методики с реальным её применением для определения типов поверхностей в пределах водосбора реки Волковки и частного водосбора реки Охты.
5. Научная новизна создания электронных карт пространственного строения ряда водосборов малых рек Санкт-Петербурга, на которых выполняется мониторинг содержания соединений азота и фосфора в речном стоке определяется тем, что эти результаты обработки этих карт впоследствии могут использоваться в моделях расчётов поверхностного стока для оценки поступления различных загрязняющих веществ в речные сети Санкт-Петербурга и других урбанизированных территорий.
6. Научная новизна оценки влияния различий пространственного строения водосборов малых рек Санкт-Петербурга на модули стока общего азота и фосфора заключается в том, что результаты этой работы позволят объективно и достоверно оценивать сток этих биогенных элементов с тех городских водосборов, на водотоках которых отсутствуют створы мониторинга.
7. Научная новизна разработки проекта типового кадастра для малых водотоков Санкт-Петербурга, на которых отсутствуют створы мониторинга содержания соединений азота и фосфора в речных водах, и которые не учитываются при определении суммарного поступления азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива состоит в возможности учёта и оценки ранее не рассматриваемых источников поступления азота и фосфора. Научная новизна создания электронных карт расположения этих малых водотоков заключается в создании условий для планирования и организации полевых исследований на ключевых водотоках этого типа.
8. Научная новизна определения и оценки значений расходов воды ключевых водотоков заключается в создании возможностей для расчётов объёмов поступления азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива.
9. Научная новизна создания цифровых карт пространственного строения водосборов малых рек Санкт-Петербурга, сток которых не учитывается при определении суммарного поступления азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива определяется созданием возможностей для дальнейших расчётов объёмов поступления азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива с речным стоком.
10. Научная новизна количественной оценки поступления общего азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива в составе стока малых рек Санкт-Петербурга, который в настоящее время не учитывается при определении поступления этих биогенных элементов со стоком Невы и других водотоков Санкт-Петербурга заключается в создании условий и возможностей для последующей оценки роли и вклада этих малых водотоков Санкт-Петербурга в биогенный сток и эвтрофирование Невской губы и восточной части Финского залива, а также для разработки численных экспериментов с компьютерной имитационной моделью экосистемы Невской губы.
11. Научная новизна оценки относительной доли поступления азота и фосфора в составе стока неучтённых сейчас водотоков в общем поступлении этих биогенных элементов в Невскую губу и восточную часть Финского залива со стоком Невы и других водотоков Санкт-Петербурга определяется дальнейшей оценкой роли и вклада этих водотоков в антропогенное эвтрофирование Невскую губы и восточной части Финского залива.
12. Научная новизна оценки влияния отсутствия учёта биогенного стока ряда рек Санкт-Петербурга на адекватность прогнозирования особенностей функционирования экосистемы Невской губы состоит в решении важной народно-хозяйственной задачи определения ответа на вопрос: «Насколько необходим учёт поступления биогенных элементов со стоком малых водотоков Санкт-Петербурга, на которых отсутствуют створы мониторинга, в Невскую губу и восточную часть Финского залива для оценки экологического состояния этих акваторий, а также прогноза наступления критических экологических ситуаций, обусловленных поступлением биогенных веществ в эти водоемы, и на каких водотоках необходима организация системы мониторинга содержания в речных водах азота и фосфора, а также проведения измерений расходов воды».

Современное состояние исследований по данной проблеме определяется общемировой актуальностью загрязнения рек урбанизированных территорий. В Европе тщательно исследуется загрязнение рек бассейна Дуная. Выявленная высокая степень загрязнения городских водотоков связана с поступлением канализационного и поверхностного стока с урбанизированных территорий. Загрязнение рек урбанизированных территорий выполнено учеными Национального автономного университета Мексики. Они пришли к выводу, что: «The river reaches within the urban zone are basically the open-air drainage ditches» (Городские реки представляют из себя сточные канавы под открытым небом, англ.) Отмечена высокая степень загрязнения рек западной Африки, что связывается со сбросом неочищенных бытовых вод и с поступлением в реки рассеяно-диффузионного стока с обширных сельскохозяйственных плантаций и городских кварталов. В Китае проблема загрязнения городских рек особенно актуальна в связи с высокими темпами развития экономики. Выполнено исследование качества вод реки Циньхуай (бассейн р. Янцзы). Установлено увеличение уровня загрязненности вод реки при её протекании через город Нанкин. Исследователи связывают это со сбросом недостаточно очищенных промышленных и коммунально-бытовых вод в реку. Широко распространено мнение, что основной вклад в загрязнение городских рек вносит сброс недостаточно очищенных
сточных вод и поступающий с водосборной площади загрязненный поверхностный сток. Проблема оценки поступления загрязняющих веществ и биогенных элементов с поверхностным стоком изучена недостаточно в связи с объективными трудностями измерений и расчётов. Поступление загрязняющих веществ с поверхностным стоком в водные объекты урбанизированных территорий является острой экологической проблемой для многих стран. Существенное внимание решению этой проблемы уделяется в США. В этой стране существует федеральный закон «О Чистой воде» (US Water Pollution Control Act. 1972). В этом документе указываются требования к сбору и очистке распределённого поверхностного стока. Агентство по охране окружающей среды США отмечает, что поступающий в водные объекты поверхностный сток служит основным источником поступления загрязняющих веществ в водные объекты в городах. Так, 77 из 127 приоритетных загрязняющих веществ США обнаружены в поверхностном стоке (тяжелые металлы, биогенные элементы, пестициды и др.) (US Source Water Protection Practices Bull. 2001). Решение
проблемы снижения высокого уровня поступления загрязняющих веществ в водные объекты с поверхностным стоком осложняется тем, что, как правило, поверхностный рассеянный сток сбрасывается в водные объекты без очистки. По данным отчетных материалов ГУП «Водоканал СПб» именно так обстоит дело в Санкт-Петербурге. Несомненно, концентрации загрязняющих веществ и, особенно биогенных элементов в бытовых и промышленных сточных водах на порядок выше, чем в поверхностном рассеянном стоке, поступающем в водные объекты через ливневую канализацию. Но значительно большие объемы поступления поверхностного стока в водные объекты и отсутствие очистки делает этот источник основным в загрязнении водных объектов. В Институте озероведения РАН под руководством С.А. Кондратьева разработана модель биогенной нагрузки с российской части водосбора Финского залива ILLM (Institute of Limnology Load Model). Эта модель характеризуется большой степенью универсальности и может использоваться для водосборов, отличающихся большой степенью разнообразия типов поверхности. Нами разрабатывается более простая методика расчёта биогенной нагрузки. Разрабатываемая нами методика расчёта поступления загрязняющих веществ и биогенных элементов (азота и фосфора) с водосбора городских рек основана на методике ФГУП НИИ «Водгео», как наиболее подходящей для урбанизированных водосборов.
Есть ряд различий между методикой, применяемой в модели ILLM и разрабатываемой нами:
1. В разрабатываемой нами методике расчёта суммарной нагрузки с водосбора городской реки отсутствуют составляющие нагрузки от сельскохозяйственных территорий и атмосферная составляющая биогенной нагрузки.
2. В разрабатываемой нами методике расчёта поступления азота и фосфора с водосбора городской реки в составе поверхностного стокам используются измеренные на водосборном бассейне реки концентрации общего азота и фосфора, указанные в отчетных материалах ГУП «Водоканал СПб». В модели ILLM в качестве концентраций общего азота и фосфора в поверхностном стоке используются осреднённые значения, полученные в результате анализа публикаций, посвящённых определению концентраций общего азота и фосфора в поверхностном стоке на водосборе Финского залива . Такой подход обеспечивает высокую степень универсальности модели ILLM, но, вероятно, ограничивает применимость модели для условий урбанизированных водосборов. В разрабатываемой нами методике расчёта величины биогенной нагрузки с водосбора городской реки, поступающей в составе поверхностного стока, используется коэффициент стока с различных типов подстилающей поверхности. Коэффициент стока показывает, какая часть слоя стока попадает в водный объект. В модели ILLM такие расчёты отсутствуют. В модели ILLM в качестве величины слоя стока используются среднемноголетние значения, в то время как при наших расчётах для водосборного бассейна реки планируется использовать реальные данные
гидрометеорологических наблюдений.
3. Расчёт биогенной нагрузки с сельскохозяйственных территорий на водосборных бассейнах городских рек в соответствии с разрабатываемой нами методикой не проводится в связи с отсутствием таких участков. Модель ILLM используется для расчетов нагрузки с водосборов с большими площадями. На таких водосборных бассейнах могут располагаться сельскохозяйственные угодья.
4. Расчёт поступления биогенной нагрузки от выпусков сточных вод производится в обеих методиках практически одинаково. В обоих случаях используются отчётные материалы водопользователей, сбрасывающих сточные воды. В разрабатываемой нами методике расчёта поступления биогенных элементов с водосбора городской реки атмосферная составляющая биогенной нагрузки учитывается косвенно, т.к. используются значения концентраций биогенных элементов в поверхностном стоке, указанные в отчетной документации ГУП «Водоканал СПб». В модели ILLM атмосферная составляющая биогенной нагрузки учитывается на основании литературных данных.
5. Для определения типов подстилающей поверхности на водосборном бассейне городской реки в соответствии с разрабатываемой нами методикой используются снимки Sentinel-2 с более высоким пространственным разрешением, чем снимки Landsat-8, которые используются в модели ILLM. Для классификации разных типов подстилающей поверхности на водосборах городских рек Волковки и Охты нами использовалось бесплатное программное обеспечение в отличие от методики, применённой в модели ILLM.
6. Разрабатываемая нами методика расчёта нагрузки с водосборного бассейна городской реки может использоваться не только для определения поступления биогенных элементов. Модель ILLM разработана для расчётов исключительно биогенной нагрузки.
Разрабатываемая нами методика расчёта поступления биогенных элементов с урбанизированных водосборов лучше всего подходит именно для водосборов малых городских рек, а модель ILLM незаменима для обширных водосборов с большой степенью разнообразия условий. Поэтому коллектив Института озероведения РАН не является нашим конкурентом.

Предлагаемые методы и подходы, общий план работы на весь срок выполнения проекта.
Достижение поставленных целей проекта предлагается достичь с помощью применения геоинформационных технологий и компьютерного имитационного моделирования функционирования водных экологических систем.
План работы:
2023 г.
1. Подготовка обзора современных представлений о годовых модулях стока общего азота и фосфора с водосборных бассейнов различных типов, включая природные, занятые в сельском хозяйстве и урбанизированные. Занесение результатов в базу данных. Ранжирование типов водосборов по величинам модулей стока общего азота и фосфора.
2. Подготовка обзора существующих сведений о внутригодовых динамиках содержания соединений азота и фосфора в речном стоке на водосборе российской части Финского залива. Подготовка обзора данных о внутригодовой изменчивости поступления соединений азота и фосфора с поверхностным рассеянным стоком. Занесение результатов в базу данных.
3. Создание кадастра малых водотоков Санкт-Петербурга, на которых есть створы мониторинга содержания соединений азота и фосфора в речных водах, а также по возможности створы мониторинга объёмов речного стока. В кадастр не включаются водотоки, являющиеся протоками, подобно Смоленке, Мойке, Фонтанке, Обводному каналу и т.д. Интерес представляют только те водотоки, сток которых формируется на их собственных водосборах, например, Волковка, Охта и т.п.
4. Создание ГИС-проектов с картами локализации таких малых водотоков и створов мониторинга на них.
5. Разработка методики выделения частных водосборных бассейнов подобных водотоков выше створов мониторинга и/или между створами мониторинга в среде геоинформационных систем (ГИС) на основании цифровых моделей рельефа, полученных с помощью дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Эта методика должна включать в себя разработку методов фильтрации искажений, вызванных отражением радиолокационного излучения спутниковых систем крышами зданий, промышленными объектами, путепроводами и другими сооружениями. Сравнение применимости различных модулей гидрологических функций ГИС выделения водосборов для условий Санкт-Петербурга и разработка оптимальной методики.
6. Выделение водосборных бассейнов водотоков. Расчёты их площадей в среде ГИС.
7. Разработка методики определения годовых модулей стока общего азота и фосфора с частных водосборов рек выше створов мониторинга и между створами мониторинга.
8. Выполнение определений расходов воды для створов мониторинга, на которых не проводились подобные определения.
9. Выполнение отборов проб воды и лабораторные определения содержания в них соединений азота и фосфора для уточнения их среднегодовых концентраций и выявления внутригодовой изменчивости.
10. Расчёты модулей стока общего азота и фосфора с частных водосборов выше створов мониторинга и между створами мониторинга. Сравнение полученных результатов с литературными данными.
11. Разработка методики определения типов поверхностей (здания, асфальтовые поверхности, массивы растительности различных типов, грунт без растительности, водная поверхность) в пределах водосборов по данным дистанционного зондирования Земли и картографических материалов в среде ГИС.
12. Определение типов поверхностей в пределах частных водосборов выше створов мониторинга и между створами мониторинга. Расчёты общих площадей поверхностей различных типов. Определение соотношений площадей поверхностей различных типов в пределах водосборов.
13. Создание ГИС-проектов с картами пространственного строения ряда водосборов малых рек Санкт-Петербурга, на которых выполняется мониторинг содержания соединений азота и фосфора в речном стоке.
14. Выявление особенностей и различий пространственного строения разных частных водосборов выше створов мониторинга и между створами мониторинга. Поиск взаимосвязей между пространственным строением этих водосборов и их модулями стока общего азота и фосфора.
15. Создание кадастра малых водотоков Санкт-Петербурга, на которых отсутствуют створы мониторинга содержания соединений азота и фосфора в речных водах, и поступление этих биогенных элементов в составе их стока не учитывается при оценке общего поступления азота и фосфора в Невскую губу и Финский залив. Разумеется, если какой-либо водоток является притоком другого водотока, на замыкающем створе которого выполняется подобный мониторинг, то необходимость учёта таких водосборов в общем балансе поступления азота и фосфора отсутствует.
16. Создание ГИС-проектов с картами локализации водотоков Санкт-Петербурга, поступление азота и фосфора в составе стока которых не учитывается при определении общего поступления этих биогенных элементов в экосистемы Невской губы и восточной части Финского залива.
17. Выполнение измерений расходов воды на замыкающих створах этих водотоков.
18. Выполнение отборов проб воды на замыкающих створах этих водотоков, лабораторные определения содержания в них соединений азота и фосфора.
2024 г.
1. Выделение водосборных бассейнов малых водотоков Санкт-Петербурга, сток которых не учитывается при определении суммарного поступления азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива. Расчёты их площадей в среде ГИС.
2. Определение типов поверхностей в пределах водосборов этих малых водотоков. Расчёты общих площадей поверхностей различных типов. Определение соотношений площадей поверхностей различных типов в пределах водосборов и особенностей пространственного строения этих водосборов.
3. Создание ГИС-проектов с картами пространственного строения водосборов малых водотоков Санкт-Петербурга, поступление азота и фосфора в составе стока которых не учитывается при определении общего поступления этих биогенных элементов в экосистемы Невской губы и восточной части Финского залива.
4. Расчёты поступления общего азота и фосфора в Невскую губу и Финский залив со стоком рек, которые пока не учитываются в суммарном поступлении этих биогенных элементов. Эти расчёты будут выполнены на основании модулей стока общего азота и фосфора, полученных ранее для водосборов малых водотоков, на которых выполняется мониторинг химического состава речных вод.
5. Определение доли неучтённого поступления общего азота и фосфора в Невскую губу и восточную часть Финского залива со стоком малых рек Санкт-Петербурга от их суммарного поступления по данным мониторинга.
6. Модернизация компьютерной модели «EVTOX» ("Программа для моделирования антропогенного эвтрофирования и отравления токсикантами водных экосистем") для имитации функционирования экосистемы Невской губы.
7. Подготовка данных для проведения на модели «EVTOX» численных экспериментов с имитацией функционирования экосистемы Невской губы без и с учётом поступления неучтённых объёмов азота и фосфора.
8. Обработка результатов численных экспериментов. Определение степени изменения поведения модели экосистемы при дополнительном поступлении азота и фосфора со стоком малых рек, чей вклад в поступление этих биогенных элементов ранее не учитывался с помощью модифицированного критерия Нэша-Сатклиффа.

Имеющийся у коллектива исполнителей научный задел по проекту.
Коллектив исполнителей имеет за последние 3 года следующие публикации по тематике проекта:
1. Tretyakov, V., Dmitriev, V., Klubov, S. Choice of aquatic objects parameters for integral evaluation of their ecological state and emergent peculiarities based on computer simulation results // Proceedings of 20th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2020, Volume 20. Ecology and Environmental Protection. Issue 5.1. 18 - 24 August 2020, Albena, Bulgaria. Pages: 149-156. ISBN: 978-619-7603-10-1; ISSN: 1314-2704;
DOI: 10.5593/sgem2020/5.1/s20.019
https://epslibrary.at/sgem_jresearch_publication_view.php?page=view&editid1=7294
2. Klubov, S., Tretyakov, V. Influence of St. Petersburg urban rivers on the inflow of pollutants into the Baltic Sea // E3S Web of Conferences 163, 03006 (2020), IV Vinogradov Conference Р. 1-5.
https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016303006
3. Klubov, S., Rozhkova, I., Tretyakov, V., Dmitriev, V. Watershed of a small river as source of contaminants and biogenic elements // E3S Web of Conferences 265, 05002 (2021) APEEM 2021,
pp. 1-7. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126505002
https://www.e3s-conferences.org/articles/e3sconf/pdf/2021/41/e3sconf_apeem2021_05002.pdf
4. Tretyakov, V.; Dmitriev, V.; Streltsova, U.; Klubov, S.; Rozhkova, I. Changes in aquatic ecosystems trophic and ecological state parameters with various anthropogenic impacts based on simulation // 21st International Multidisciplinary Scientific Geo-Conference SGEM 2021, Volume 21, Book number 5.1, pp. 67-74. ISSN 1314-2704, ISBN 978-619-7603-28-6.
DOI: 10.5593/sgem2021/5.1/s20.009
https://www.sgem.org/index.php/elibrary?view=publication&task=show&id=8110
5. Седова С.А., Дмитриев В.В., Третьяков В.Ю., Глушко А.А., Пленкина А.К. Оценка воздействия на водную экосистему и её эмерджентные свойства на основе результатов имитационного моделирования и построения композитных индексов // Успехи современного естествознания. 2021. № 6. С. 132-142.
DOI: 10.17513/use.37652
https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37652
6. Клубов С.М., Третьяков В.Ю. Сток биогенных элементов и загрязняющих веществ с городских водосборов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: экология и безопасность жизнедеятельности. 2022 Том 30, № 3. С. 217—226.
DOI: 10.22363/2313-2310-2022-30-3-217-226,
http://doi.org/10.22363/2313-2310-2022-30-3-217-226.
7. Клубов С., Рожкова Ю., Третьяков В., Дмитриев В. Водосбор малой реки как источник загрязняющих веществ и биогенных элементов // В сборнике: Актуальные проблемы экологии и природопользования. Сборник трудов XXIII Международной научно-практической конференции: в 3 т. Москва, 21-23 апреля 2022 г. – Москва: РУДН, 2022. Т. 2. – 503 с.: ил. ISBN 978-5-209-11279-2 (т.2). С. 118-123
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47140533
8. Клубов С.М., Рожкова Ю.О., Третьяков В.Ю., Дмитриев В.В. Формирование стока азота и фосфора на урбанизированных водосборах малых рек // Экология речных бассейнов: Труды 10-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой; Владим. гос. ун-т. им. А.Г. и Н.Г. Столетовых. – Владимир: Аркаим. г. Владимир, 2021. – 430 с.
ISBN 978-5-93767-434-0. С. 271-276
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47212327
9. Клубов С.М., Третьяков В.Ю., Дмитриев В.В., Рожкова Ю.О. Оценка вклада санитарно-технических мероприятий в снижение поступления общего фосфора и азота в Балтийское море c водосборов рек Волковки и Охты Санкт-Петербурга // Известия Русского географического общества. 2022. Т. 154. № 4. С. 54-68. DOI: 10.31857/S0869607122040061
https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=tdlaxc
10. Клубов С.М., Третьяков В.Ю., Дмитриев В.В. Особенности поступления биогенных элементов с водосборного бассейна городской реки (на примере р. Волковки Санкт-Петербурга) // Геополитика и экогеодинамика регионов. Том 8 (18). Вып. 4. 2022 г. С. 175–181.
https://elibrary.ru/item.asp?id=50136255
Научно-исследовательские работы по теме НИОКТР:
1. Грант РФФИ 18-05-00217 «Биогеохимические индикаторы техногенной трансформации потоков тяжелых металлов в ландшафтах», 2018-2020 гг.;
2. Грант РФФИ 18-05-06291 «Адаптация арктических лимносистем к быстрому изменению климата», 2018-2021 гг.;
3. Грант РФФИ 19-05-00683 «Теоретико-методологическое обоснование, математический аппарат и модели интегральной оценки экологического статуса и экологического благополучия водных объектов», 2019-2021 гг.;
4. Грант РФФИ 19-05-00508 «Геохимия, экохронология и токсикологическая опасность техногенных осадков урбанизированных водотоков (на примере Санкт-Петербурга)», 2019-2021 гг.
Результаты интеллектуальной деятельности:
1. «Программа для построения 4-х эмпирических распределений (4 распределения)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020611868, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 11.02.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=42500674
2. «Программа для построения интегральной кривой (Интегральная кривая)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612062, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 14.02.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=42501176
3. «Программа проверки принадлежности двух наборов значений к одной генеральной совокупности с помощью критерия Зигеля-Тьюки (Критерий Зигеля-Тьюки)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612082, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 14.02.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=42501200
4. «Программа проверки соответствия распределения набора значений нормальному закону с помощью критерия согласия Колмогорова (Критерий Колмогорова)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612593, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 26.02.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=42585840
5. «Программа проверки соответствия распределения набора значений нормальному закону с помощью критерия Пирсона (Критерий Пирсона)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612594, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 26.02.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=42585841
6. «Программа проверки принадлежности двух наборов значений к одной генеральной совокупности с помощью параметрического критерия Стьюдента с оценкой вероятности верности этой гипотезы (Критерий Стьюдента)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612649, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 28.02.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=42585919
7. «Программа проверки принадлежности двух наборов значений к одной генеральной совокупности с помощью параметрического критерия Фишера с оценкой вероятности верности этой гипотезы (Критерий Фишера)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020612650, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 28.02.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков. https://elibrary.ru/item.asp?id=42585920
8. «Программа проверки принадлежности двух наборов значений к одной генеральной совокупности с помощью непараметрического рангового критерия Уилкоксона-Манна-Уитни с оценкой вероятности верности этой гипотезы (Критерий Уилкоксона-Манна-Уитни)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020613712, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 23.03.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков. https://elibrary.ru/item.asp?id=42709896
9. «Программа расчёта относительной концентрации растворённого в воде кислорода (Saturation by oxygen)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020667026, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 18.12.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=44445330
10. «Программа поворота осей координат и пересчёта координат точек (Points coordinates recalculation)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2020667027, дата регистрации в Реестре программ для ЭВМ 18.12.2020. Автор ─ В.Ю. Третьяков.
https://elibrary.ru/item.asp?id=44445331
Доклады по тематике исследования были представлены на следующих конференциях:
1. Международная научная конференция 20th International scientific geoconference “Surveying, Geology and Mining, Ecology and Management” (SGEM 2020), Албена, Болгария, 16-25.08.2020. Доклад «Choice of aquatic objects parameters for integral evaluation of their ecological state and emergent peculiarities based on computer simulation results».
2. Международная научно-практическая конференция памяти выдающегося русского гидролога Юрия Борисовича Виноградова «Четвертые Виноградовские Чтения «Гидрология: от познания к мировоззрению», Санкт-Петербург, Россия, 7-10.12.2020. Доклад «Факторы формирования гидрохимического состава рек Санкт-Петербурга».
3. Международная научная конференция «21st International Scientific GeoConference on Earth and Planetary Sciences SGEM2021», Албена, Болгария, 14-22.08.2021. Доклад «Changes in aquatic ecosystems trophic and ecological state parameters with various anthropogenic impacts based on simulation».
4. X Международная научно-практическая конференция «Экология речных бассейнов» ЭРБ-21, г. Владимир, Россия, 21.09.2021. Доклад «Формирование стока азота и фосфора на урбанизированных водосборах малых рек».
5. XXIII Международный экологический форум «День Балтийского моря» имени Леонида Коровина, Санкт-Петербург, 22-24.03.2023. Доклад «Методика оценки поступления биогенных элементов в Невскую губу и восточную часть Финского залива с водосборов, сток которых не учитывается при мониторинге».