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.
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
| |