Целью данной работы является проведение диагностирования и составления прогноза состояния природно-технической гидрогеологической системы подольско-мячковского горизонта по содержанию хлора в его водах.

Основными задачами являются: анализ территории по набору гидрогеологических, геологических и техногенных условий состояния изучаемой территории; выяснение влияния имеющихся условий на загрязнение подольско-мячковского горизонта хлором; формирование информационно-диагностической модели; тестирование сформированной модели для прогноза состояния подольско-мячковского горизонта.

1. Формирование исходной модели

1.1 Стратиграфия и литология изучаемой территории

Исследуемая территория расположена в восточной части Московской области. Стратиграфия и литология изучается на основе гидрогеологического разреза. В геологическом строении данного района представлены следующие стратиграфические единицы: отложения среднего и верхнего карбона, средней юры, нижнего мела и четвертичные отложения.

Средний отдел карбона представлен глинистыми известняками подольско-мячковского горизонта и глинами. Мощность известняков по разрезу изменяется от 34 до 39 м., а глин >2 м. Верхний отдел карбона представлен известняками касимовского водоносного горизонта и пестроцветными глинами. Мощность касимовского горизонта около 50 м. Мощность глинистых отложений составляет 8-12 м.

Средний отдел юры на изучаемой территории представлен келловейским ярусом, который сложен черными глинами мощностью на западе 15 м., на востоке 9 м.

Нижний мел на данной территории представлен аптским ярусом, сложенным песками мощностью 11м. Пески обводнены.

Отложения четвертичной системы имеют широкое распространение и представлены пролювиальными, флювиогляциальными и ледниковыми осадками. Среднечетвертичные ледниковые отложения представлены: моренными суглинками мощностью на западе 21 м., на востоке 11 м., флювиогляциальными песками и супесью. Пролювиальные отложения представлены суглинками мощностью от 2 до 5 м.

1.2 Гидрогеологические условия

На изучаемой территории развито два водоносных комплекса: касимовский и подольско-мячковский.

Водовмещающими породами касимовского горизонта являются известняки с прослоями глинистых известняков мощностью 48-49 м. Водоносный горизонт напорный, верхним водоупором служат юрские черные глины, а нижним пестроцветные глины. Пьезометрический уровень расположен на глубине в западной части разреза 42 м, в восточной - 31 м.

Водовмещающими породами подольско-мячковского горизонта также являются известняки мощностью 34-39 м. Водоупор представлен глинами. Пьезометрический уровень этого горизонта расположен на глубине 45 м, то есть ниже уровня касимовского горизонта.

Пьезометрический уровень подольско-мячковского горизонта расположен ниже уровня касимовского горизонта. Таким образом, возможен переток воды через водоупор из касимовского горизонта в подольско-мячковский, а следовательно, подольско-мячковский водоносный горизонт может быть подвержен загрязнению. Используя данные по скважинам был построен геолого-гидрогеологический разрез по линии 1-13.

В качестве исследуемых показателей были приняты следующие: защищенность подольско-мячковского горизонта; суммарная защищенность подольско-мячковского горизонта; положение пьезометрического уровня касимовского водоносного горизонта; положение пьезометрического уровня подольско-мячковского водоносного горизонта; вертикальный градиент, определяющий направление и интенсивность перетекания между касимовским и подольско-мячковским водоносными горизонтами; водопроводимость подольско-мячковского водоносного горизонта; функциональный тип территории; уровень концентрации хлоридов в подземных водах подольско-мячковского водоносного горизонта; По первым четырем показателям были построены карты на основе данных по скважинам. Также были построены карты водопроводимости, типа территории и концентрации хлоридов в воде.

1.3 Техногенные условия

Анализ рисунков 6, 7 и 8 показал, что для территорий с/х назначения загрязнение хлоридами подольско-мячковского горизонта наибольшее и превышает 3 ПДК, но есть небольшая территория на северо-западе района, где содержание хлоридов < 1 ПДК. Что, видимо, связано с хорошей защищенностью на данной территории водоносного горизонта.

Территория индустриального назначения характеризуется содержанием хлоридов < 1 ПДК и 1-3 ПДК.

Селитебным районам соответствует содержание хлоридов в подольско-мячковском горизонте < 1 ПДК и 1-3 ПДК, но есть небольшая зона, где это содержание превышает 3 ПДК. Видимо, это связано с тем, что здесь сосредоточены большие участки с/х и индустриального использования.

Таким образом, можно сделать вывод, что максимальное загрязнение хлоридами водоносного горизонта происходит в основном в области распространения с/х угодий.

Для формирования информационной модели имеющиеся карты значений показателей разбили на 96 блоков, размер каждого составил 1x1 км, и вычислили средние значения этих показателей по блоку.

Вертикальный градиент вычислялся как разность уровней касимовского и подольско-мячковского водоносных горизонтов, отнесенная к мощности кривякинского водоупора: Подсчитанные средние значения показателей представлены в таблице 1. Таблица 1. Средние значения показателей по блокам № блока	Суммарная защищенность	Защищенность	Уровень	Уровень	Вертикальный градиент
1	25,6	0	33	38,3	-5,3
2	24,5	3,9	34,1	32,4	0,435897
3	28,9	7,5	32,8	31,9	0,12
4	32,5	11,4	32,1	33,2	-0,09649
5	33,7	14,8	31,1	34,2	-0,20946
6	33,1	17,0	31,4	34,7	-0,19412
7	33,0	14,6	31,2	36,3	-0,34932
8	32,2	12,6	30,1	38,9	-0,69841
9	33,3	14,4	33,3	38,1	-0,33333
10	37,0	19,1	36,6	37,1	-0,02618
11	39,0	22,5	40,5	38,4	0,093333
12	39,2	24,0	43	42	0,041667
13	25,2	0	34,3	39,1	-4,8
14	23,8	3,3	32,8	33,4	-0,18182
15	26,7	6,8	31,1	29,8	0,191176
16	32,0	10,6	29,9	31,0	-0,10377
17	37,3	14,0	28,4	32,3	-0,27857
18	38,3	15,5	28,1	33,6	-0,35484
19	34,9	13,5	29,6	37,8	-0,60741
20	32,7	11,7	29,8	40,6	-0,92308
21	36,3	13,6	31,7	40,3	-0,63235
22	39,1	18,2	35	37,1	-0,11538
23	42,5	22,3	39,1	38,1	0,044843
24	42,6	23,6	42,5	40,3	0,09322
25	25,4	1,5	33,9	41,2	-4,86667
26	23,5	4,2	32,2	33,8	-0,38095
27	25,7	6,6	30,8	32,1	-0,19697
28	31,0	10,8	29,3	34	-0,43519
29	34,9	14,3	28,1	36,1	-0,55944
30	33,6	14,2	32.8	39	-0,43662
31	32,5	12,5	36.2	42,4	-0,496
32	31,4	10,5	33.9	43,7	-0,93333
33	34,4	12,4	31.6	39,8	-0,66129
34	37,9	16,9	33.3	36,4	-0,18343
35	40,1	20,1	37.1	36,4	0,034826
36	41,1	22,3	40.6	36,1	0,201794
37	25,1	2,3	33.3	42,1	-3,82609
38	23,2	5,5	32.1	39,1	-1,27273
39	25,0	9,9	31.4	38,4	-0,70707
40	28,5	11,6	29.7	39,7	-0,86207
41	27,5	12,5	29.5	41,3	-0,944
42	26,2	11,9	33.3	43,1	-0,82353
43	26,5	10,6	41.2	46,5	-0,5
44	30,2	9,3	39.1	45,0	-0,63441
45	32,5	11,1	33.8	39,4	-0,5045
46	34,5	14,7	31.5	36,5	-0,34014
47	36,6	17,7	35.3	35,7	-0,0226
48	38,2	20,1	40.5	34,5	0,298507
49	25,0	3,3	34.1	44,0	-3
50	24,4	7,0	32.3	43,9	-1,65714
51	22,5	11,3	31.2	43,8	-1,11504
52	24,3	10,9	30.8	43,9	-1,20183
53	24,9	10,0	31.2	44,3	-1,31
54	26,9	9,1	31.3	45,0	-1,50549
55	27,2	8,1	36.9	43,6	-0,82716
56	26,8	7,3	42.9	42,8	0,013699
57	27,8	9,7	37.5	42,1	-0,47423
58	30,3	13,3	34.7	38,8	-0,30827
59	33,1	15,7	35.4	36,1	-0,04459
60	35,1	18,2	38.8	34,3	0,247253
61	26,1	3,9	34.7	43,6	-2,28205
62	24,1	8,7	33.2	43,4	-1,17241
63	22,1	9,7	32.5	42,8	-1,06186
64	23,8	9,1	32.6	42,9	-1,13187
65	26,9	7,4	32.3	43,5	-1,51351
66	28,4	6,6	32.5	44,5	-1,81818
67	27,4	6,4	32.2	43,3	-1,73438
68	25,4	8,2	38.1	43,3	-0,63415
69	24,8	10,7	37.8	42,4	-0,42991
70	27,9	13,7	36.5	38,6	-0,15328
71	31,5	15,8	36.3	36,1	0,012658
72	33,1	18,1	38.2	34,1	0,226519
73	26,6	4,9	35.6	42,1	-1,32653
74	24,8	8,5	34.2	41,2	-0,82353
75	22,7	8,2	34.5	40,5	-0,73171
76	23,6	6,6	34.7	40,4	-0,86364
77	26,3	4,7	34.3	41,5	-1,53191
78	28,4	7,3	34.1	42,4	-1,13699
79	27,8	9,8	34.6	43,4	-0,89796
80	26,4	11,0	34.8	44,5	-0,88182
81	25,5	12,1	35.6	41,2	-0,46281
82	26,3	15,2	36.3	37,2	-0,05921
83	29,5	17,2	37.1	35,4	0,098837
84	31,5	19,6	37.2	34,1	0,158163
85	26,7	5,4	35.7	39,7	-0,74074
86	25,4	6,1	35.9	39,1	-0,52459
87	23,5	5,1	36.3	38,2	-0,37255
88	22,7	5,6	36.7	37,4	-0,125
89	25,1	5,8	36.4	38,4	-0,34483
90	27,1	8,8	37.4	39,2	-0,20455
91	28,1	11,7	37.5	41,1	-0,30769
92	29,6	14,9	37.9	42,1	-0,28188
93	28,9	16,8	37.8	40,9	-0,18452
94	28,3	18,3	37.4	37,6	-0,01093
95	29,5	19,6	37.5	34,3	0,163265
96	30,9	21,1	37.2	34,1	0,146919
max	42,6	24	43	46,5	0,4359
min	22,1	1	28,1	29,8	-5,3

· Далее было произведено разделение территории на обучающую и тестируемую. В нашем случае все 96 блоков на карте являются обучающими. А значения тестируемой части карты были даны изначально. Для оценки взаимной информативности имеющиеся средние значения показателей необходимо ранжировать. Для этого все имеющиеся 96 значений поделили на 3 ранга.

Важным является то, что число значений относящихся к тому или иному рангу не должно быть меньше 10. Иначе необходимо изменять шаги ранжирования. В нашем случае этим обстоятельством осложнилось ранжирование вертикального градиента, поэтому пришлось изменить шаги ранжирования, которые оказались неравнозначными. Ранжирование показателей приведено в таблице 2.

Таблица 2. Ранжирование показателей № п/п	Показатели	Значения показателей по рангам
		1	2	3
1	Защищенность	[0 - 8)	[8 - 16)	[16 - 24]
2	Суммарная защищенность	[22,1 - 28,9)	[28,9 - 35,7)	[35,7- 42,6]
3	Уровень	[28,1 - 33,1)	[33,1 - 38,1)	[38,1 - 43,0]
4	Уровень	[29,8 - 35,4)	[35,4 - 40,9)	[40,9 - 46,5]
5	Вертикальный градиент	[-5,3: -1,0)	[-1,0: -0,3)	[-0,3 0,4539)
6	Водопроводимость	< 100	100-200	> 200
7	Тип территории	индустриал	селитебная	с/х
8	Содержание хлоридов в	< 1 ПДК	1-3 ПДК	> 3 ПДК

Проранжировав показатели, произведем переход от средних значений показателей к рангам. Ранжированные значения показателей по блокам приведены в таблице 3.

Таблица 3. Ранжированные значения показателей по блокам № блока	Суммарная защищенность	Защищенность	Уровень	Уровень	Вертикальный градиент	Водопроводимость T	Тип территории	Содержание хлоридов в
1	1	1	2	2	1	3	3	1
2	1	1	2	1	3	3	3	1
3	2	1	1	1	3	3	2	2
4	2	2	1	1	3	2	2	2
5	2	2	1	1	3	2	3	3
6	2	3	1	1	3	2	3	2
7	2	2	1	2	2	2	2	1
8	2	2	1	2	2	3	2	1
9	2	2	2	2	2	3	2	1
10	3	3	2	2	3	3	1	1
11	3	3	3	2	3	2	2	2
12	3	3	3	3	3	1	3	3
13	1	1	2	2	1	3	3	1
14	1	1	1	1	3	3	3	1
15	1	1	1	1	3	3	2	2
16	2	2	1	1	3	2	2	2
17	3	2	1	1	3	2	3	3
18	3	2	1	1	2	2	3	2
19	2	2	1	2	2	2	2	1
20	2	2	1	2	2	3	2	1
21	3	2	1	2	2	3	2	1
22	3	3	2	2	3	3	1	1
23	3	3	3	2	3	2	2	2
24	3	3	3	2	3	1	3	3
25	1	1	2	3	1	3	2	2
26	1	1	1	1	2	3	3	1
27	1	1	1	1	3	3	3	1
28	2	2	1	1	2	2	2	2
29	2	2	1	2	2	2	3	3
30	2	2	1	2	2	2	3	2
31	2	2	2	3	2	2	2	1
32	2	2	2	3	2	3	2	2
33	2	2	1	2	2	3	2	1
34	3	3	2	2	3	3	2	2
35	3	3	2	2	3	2	2	2
36	3	3	3	2	3	1	3	3
37	1	1	2	3	1	3	3	1
38	1	1	1	2	1	3	2	2
39	1	2	1	2	2	3	2	2
40	1	2	1	2	2	2	2	2
41	1	2	1	3	2	2	3	3
42	1	2	2	3	2	2	3	2
43	1	2	3	3	2	2	2	1
44	2	2	3	3	2	3	2	2
45	2	2	2	2	2	3	2	1
46	2	2	1	2	2	3	1	1
47	3	3	2	2	3	2	2	2
48	3	3	3	1	3	1	3	3
49	1	1	2	3	1	3	2	2
50	1	1	1	3	1	2	1	2
51	1	2	1	3	1	2	1	1
52	1	2	1	3	1	3	2	1
53	1	2	1	3	2	2	3	3
54	1	2	1	3	1	1	3	3
55	1	2	2	3	2	3	1	1
56	1	1	3	3	3	3	2	1
57	1	2	2	3	2	1	1	2
58	2	2	2	2	2	1	2	3
59	2	2	2	2	3	2	3	2
60	2	3	3	1	3	2	3	1
61	1	1	2	3	1	3	2	2
62	1	2	2	3	1	2	1	2
63	1	2	1	3	1	2	1	1
64	1	2	1	3	1	3	2	1
65	1	1	1	3	1	2	3	3
66	1	1	1	3	1	1	3	3
67	1	1	1	3	1	3	1	1
68	1	2	3	3	2	3	2	1
69	1	2	2	3	2	1	1	2
70	1	2	2	2	3	1	2	3
71	2	2	2	2	3	2	3	2
72	2	3	3	1	3	2	3	1
73	1	1	2	3	1	3	2	2
74	1	2	2	3	2	2	1	1
75	1	2	2	2	2	2	1	1
76	1	1	2	2	2	3	2	2
77	1	1	2	3	1	2	3	3
78	1	1	2	3	1	1	3	2
79	1	2	2	3	2	3	1	1
80	1	2	2	3	2	3	2	2
81	1	2	2	3	2	1	1	2
82	1	2	2	2	3	1	2	3
83	2	3	2	2	3	2	3	2
84	2	3	2	1	3	2	3	1
85	1	1	2	2	2	3	2	2
86	1	1	2	2	2	2	1	2
87	1	1	2	2	2	2	1	1
88	1	1	2	2	3	3	2	1
89	1	1	2	2	2	2	3	3
90	1	2	2	2	3	1	3	3
91	1	2	2	3	2	3	1	1
92	2	2	2	3	3	3	2	1
93	2	3	2	3	3	1	1	2
94	1	3	2	2	3	1	2	2
95	2	3	2	1	3	2	3	3
96	2	3	2	1	3	2	3	1

Страницы: 1, 2