Методика оценки трансформации подземных вод

Для оценки трансформации водоносных горизонтов использовались два показателя: (1) природная защищенность водоносного горизонта; (2) уровень его загрязнения по СПЗ для веществ, являющихся основными компонентами-загрязнителями одного класса опасности [6]. Предлагаемая методика оценки трансформации загрязнения включает в себя следующие основные блоки:

• • A — анализ вклада ведущих загрязняющих элементов (для этого анализируется уровень загрязнения подземных вод и выявляются ведущие загрязняющие компоненты);
• • B — расчет суммарных показателей загрязнения с учетом класса опасности загрязняющих веществ (ЗВ);
• • C — расчет природной защищенности подземных вод в соответствии с рекомендациями [4];
• • Dмоделирование эколого-гидрогеологической ситуации на основе взаимосвязи результатов, полученных в блоках В и C [1].

Алгоритм картографического моделирования определяется рядом следующих операций.

1. Интегрирование СПЗ и показателей зашишенности в балльной форме. Информационные поля, объединяющие данные по оценке защищенности подземных вод и уровням их загрязнения, отличаются как по показателям, так и по методам их оценок. Первый блок данных объединяет сведения о литологическом строении зоны аэрации, ее мощности, глубинам залегания подземных вод. Следует подчеркнуть роль литологического фактора при оценке природной защищенности. Именно наличие песчаных, глинистых, плотных либо трещиноватых полускальных и скальных пород определяет процессы миграции элементов-загрязнителей в разрезе. Суммарный показатель загрязнения, в свою очередь, фиксирует данные по его количественным показателям и опосредованно отражает физико-химические условия массопереноса вещества. Для интегрирования обозначенного комплекса информации природного и техногенного происхождения был использован «балльный подход». Так, интегрированные баллы защищенности предлагается рассчитывать путем соотнесения определенных баллов защищенности (Бз) с максимальным уровнем защищенности, равным 25. Баллы суммарного показателя загрязнения нормируются на максимально благоприятную величину СПЗ, равную единице. В результате предлагается выделить пять уровней техногенной трансформации подземных вод. Причем каждому выделенному уровню соответствует расчетное значение баллов защищенности и СПЗ, которые при подобном подходе можно сравнивать и совместно оценивать (табл. 1).

Таблица 1 Баллы СПЗ и защищенности, характерные для соответствующего уровня трансформации подземных вод

2. Установление взаимосвязи между исследуемыми параметрами с помощью коэффициента корреляции Пирсона. По данным ряда авторов [4; 7], загрязнение подземных вод напрямую связано с их защищенностью. Однако весьма существенным дополнительным фактором является приуроченность тех или иных участков к местам расположения источников загрязнения. Поэтому для установления связи между защищенностью и СПЗ были рассчитаны коэффициенты корреляции. Первоначально определялась взаимосвязь между категорией защищенности и загрязнением. Для этого были построены графики зависимости между: (1) защищенностью и суммарным показателем загрязнения (рис. 1); (2) баллами защищенности и баллами СПЗ (рис. 2).

Рис. 1. Зависимость величины СПЗ от категории защищенности

Рис. 2. Зависимость баллов СПЗ от баллов защищенности

В результате выявлено, что СПЗ зависит от защищенности нелинейно в области определения функции от 1 до 5 категории, баллы СПЗ от баллов защищенности — линейно с величиной достоверности аппроксимации проведенной регрессионной прямой 0,921 в области определения от 1 до 5 категории. Коэффициент корреляции Пирсона для 15 категории защищенности и СПЗ, а также бальными значениями данных показателей соответственно составляет -0,61 и 0,96. Таким образом, отмечается очень высокая степень корреляции между бальными значениями [3; 5]. Данный факт подтверждает правильность и целесообразность перехода к балльным значениям рассматриваемых параметров, т. е. непосредственной, прямой связью между баллами защищенностью и загрязнения для 1−5 категорий. Особенно отчетливо взаимосвязь между природной защищенностью и загрязнением подземных вод фиксируется в рамках первых трех категорий защищенности. Вышеуказанные факты позволяют создать и реализовать методику оценки состояния подземных вод, включающую значительное число факторов загрязнения. Проведенные исследования показали, что зависимость баллов СПЗ от баллов защищенности описывается линейным уравнением y = 1,1328x — 0,2945. То есть, например, 1-му баллу защищенности соответствуют 0,84 баллов СПЗ.

Переход к интегральным единицам измерения уровней трансформации подземных вод на основе полученных данных. Общие показатели трансформации подземных вод будут соответствовать сумме интегральных баллов, приходящихся на соответствующие состояния подземных вод по СПЗ и защищенности (табл. 2). Таким образом, оценка уровня трансформации водоносного горизонта для каждой скважины производится путем расчета баллов СПЗ и баллов защищенности подземных вод и суммирования полученных результатов. Дальнейшая оценка трансформации водоносного горизонта производится методами экстраполяции и интерполяции суммарных баллов трансформации подземных вод с построением соответствующих карт.

Таблица 2 Уровни трансформации водоносных горизонтов.