Диагностирование и прогноз экологического состояния природно-технической гидрогеологической системы (стр. 1 из 7)
Содержание
Введение
1. Формирование исходной модели
1.1 Стратиграфия и литология изучаемой территории
1.2 Гидрогеологические условия
1.3 Техногенные условия
2. Формирование информационной модели
3. Тестирование модели
Заключение
Список литературы
Введение
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.