О некоторых возможностях анализа тенденции режима подземных вод по траектории приращений уровня подземных вод

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.