Размещено на http: //www. allbest. ru/
Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара
О некоторых возможностях анализа тенденции режима подземных вод по траектории приращений уровня подземных вод
Т.П. Мокрицкая, д .геол.н., доцент,
Д.А. Самойлич, магистр,
Аннотация
глубина залегание подземный вода
Предложены рекомендации по построению траектории приращений глубины залегания уровня подземных вод. Анализ траектории позволяет просто и наглядно установить тенденции, оценить степень техногенной нарушенности, обосновать необходимость включения циклической компоненты в модель.
Ключевые слова: режим подземных вод, цикличность, техногенез.
Анотація
Т.П. Мокрицька, Д.О. Самойлич. ПРО ДЕЯКІ МОЖЛИВОСТІ АНАЛІЗУ ТЕНДЕНЦІЙ РЕЖИМУ ПІДЗЕМНИХ ВОД ЗА ТРАЄКТОРІЄЮ ПІДВИЩЕННЯ РІВНЯ ПІДЗЕМНИХ ВОД. Запропоновано рекомендації з побудови траєкторії збільшень глибини залягання рівня підземних вод. Аналіз траєкторії дозволяє просто і наочно встановити тенденції, оцінити ступінь техногенної порушеності, обґрунтувати необхідність включення циклічної компоненти в модель.
Ключові слова: режим підземних вод, циклічність, техногенез.
Постановка проблемы. Территория города Днепропетровска находится в зоне повышенного геодинамического риска[1], вызванного просадочными, оползневыми, суффозионно-просадочными явлениями[2]. Изучение и анализ тенденций изменения гидрогеологических условий необходимы для выполнения прогнозов состояния геологической среды, инженерно-геологических условий, в частности, на территориях с высокой плотностью застройки. Графики декадных, среднемесячных и годовых положений уровня подземных вод представляют собой сглаженную временную последовательность дискретных значений[3] или траекторию движения динамической системы[4]. Модель траектории уровенной поверхности в скважине описывается функцией вида
F=f(xi; xi+i),
где аргументы функции точки с координатами, равными глубинам залегания уровня подземных вод в соседние моменты времени. Применение методов теории случайных процессов, теории динамических систем, в сочетании с классическими детерминированными методами, позволит более объективно оценивать роль подземных вод как компонента инженерно-геологических условий.
Обзор литературы и состояние проблемы. Изменение свойств грунтов в зоне техногенеза предмет исследований Королева В.А., Краева В.Ф., Демчишина М.Г. и др. Подтопление промышленно-урбанизированных территорий имеет выраженную регрессивную направленность[5,7]. Химико-минералогические преобразования горных пород в результате обводнения, поступления водных мигрантов; изменения фильтрационных свойств пород; изменение гидродинамических условий грунтовых вод приводят к существенному изменению механических свойств[6]. На ход изменений уровня грунтовых вод во времени могут оказывать влияние как однолетние, двухлетние, так и многолетние (до 34 лет) циклы[8]. На застроенных территориях происходят изменения уровенного режима, отражающиеся на выраженности природных циклов, что требует изучения. Объективная оценка выраженности природных циклов может быть критерием для суждения о степени нарушенности режима подземных вод.
Изложение основного материала. Выполнен анализ результатов режимных наблюдений за изменениями уровня подземных вод на территории г. Днепропетровска (1981-1995 гг.). Общее количество наблюдательных скважин изменяется от 22 до 106 (водоносный горизонт элювиально-делювиальных отложений). Асимметричность долины р. Днепр проявляется в закономерных отличиях состава и условий залегания рельефообразующих аллювиальных и субаэральных отложений. Левый берег представляет собой равнину, сложенную в основном песками и супесями (скважины 21833, 21834, 21835). Правый берег (скважины 21842, 21843, 21846) относится к приледниковой лессовой равнине, сильно изрезанной овражно-балочной сетью. Основными геоморфологическими элементами правобережной равнины являются плато, склоны, древние и современные долины рек и балок. В долинный комплекс р. Днепр входят пойма и 5 надпойменных террас. Правый берег г. Днепропетровска относится к области развития трещинных вод Украинского кристаллического щита. В четвертичных отложениях выделяют безнапорный аллювиальный и эолово-делювиальный водоносные комплексы, гидравлически связаны. Из результатов режимных наблюдений за состоянием водоносных горизонтов на территории г. Днепропетровска были выбраны наблюдательные скважины, характеризующие состояние водоносного горизонта эолово-делювиальных суглинков. Мощность и условия залегания лессовидных суглинков подчиняются геоморфологической зональности, водоупор выдержанный и представлен глинами.
Визуальный анализ показал, что на правом берегу тенденции к повышению уровня водоносного горизонта эолово-делювиальных отложений проявлялись с разной интенсивностью. Амплитуды декадных колебаний в годовом цикле незначительны, не превышали 0,3 м, насклонах экстремальные амплитуды достигали 0,5-1,1 м. Смещение экстремумов во времени можно установить по внешнему виду графика изменений уровня подземных вод во времени, циклы выражены плохо.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
Рис. 1 Траектории уровенной поверхности эолово-делювиального водоносного горизонта на протяжении двухлетнего цикла
Примечания к рис.: координаты точек определены значениями глубины положения уровня подземных вод в соседние моменты времени (декады).
Из всей совокупности данных о декадных, среднемесячных и среднегодовых положениях уровня в период 1987 1992 гг. были отобраны результаты наблюдений в 1986-1987 и 1991 1992 годах, выполненные в трех скважинах. Скважина 79 расположена вблизи отвершка балки Тоннельной, а скважины номер 125 и 133 находятся на водораздельном плато между балками Тоннельная и Встречная.
Выполнив построение траектории в координатах «глубина уровня подземных вод в соседние моменты времени», получили фазовый портрет, отражающий состояние водоносного горизонта на протяжении двухлетнего цикла (рисунок 1) в разных геоморфологических условиях и при разной длительности техногенных воздействий. Тенденция к повышению уровня устойчива и выражена во всех рядах.
Анализ траектории позволил охарактеризовать процесс повышения уровня с позиций соответствия природной норме. Выраженность циклов указывает на устойчивость сезонной ритмичности в объеме гидрогеологического года, даже в условиях устойчивого повышения уровня подземных вод на водораздельных пространствах. Длительность техногенных воздействий приводит к сглаживанию цикличности. Нарушенный режим характеризуется в зоне транзита (вблизи тальвега) «сдвинутостью» и плохой выраженностью циклов, присутствием хаотических пиков, случайных завихрений. Закономерности изменений режима на застроенных территориях подчиняются геоморфологической зональности.
Выводы и рекомендации
Анализ траектории изменения уровня подземных вод по среднедекадным значениямза двухлетний цикл позволяет сделать вывод о:
степени выраженности сезонной цикличности;
характер распределения циклов по траектории и их выраженность указывают на степень нарушенности режима;
анализ траектории полезен на этапе выбора и обоснования математической модели процесса.
Литература
1. Трофимов В. Т. Теория и методология экологической геологии [Текст] : учебн. / В. Т. Трофимов. М. : МГУ. 1997. 368 с.
2. Mokritskaya T. P. Landslide Processes of Active Phase of under Conditions of Technogenesis with the Example of Pridneprovsk Industrial Region of Ukraine [Текст] / T. P Mokritskaya, V. M. Shestopalov // Engineering Geology for Society and Territory. 2015. Vol. 5. Pp. 663-665.
3. Орлов А. И. Прикладная статистика [Текст]/А. И. Орлов. М. : "Экзамен ", 2004. 656 с.
4. Мун Ф. Хаотические колебания: Вводный курс для научных работников и инженеров: [Текст]. М. : Мир, 1990. 312 с.
5. Тютюнова, Ф. И. Техногенный регрессивный литогенез: [Текст] / Ф. И. Тютюнова, И. А. Сафохина, П. Ф. Швецов. М. : Наука, 1988. 239 с.
6. Гавич, И. К. Основы гидрогеологии [Текст] : учебн. / И. К. Гавич, В. С. Ковалевский, Л. С. Язвин под общ. ред. И. С. Зекцера. Новосибирск : Наука, 1983. 238 с.
7. Ампилов В. Е. Формирование и прогноз режима грунтовых вод на застраиваемых территориях [Текст] / В. Е. Ампилов. -М. : Недра, 1976. 183 с.
8. Справочное руководство гидрогеолога: 3-е изд., переработанное и доп. Т. 2 / В. М. Максимов, В. А. Кирюхин, Б. В. Боревский и др.; под общ. ред. В. М. Максимова. Л. : Недра, 1979. С. 295.