Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Диагностирование экологического состояния ПТГГС

Российский Государственный Геологоразведочный Университет им. С. Орджоникидзе

Гидрогеологический факультет

Кафедра гидрогеологии

Итоговая работа

на тему

«Диагностирование экологического состояния ПТГГС»

Составила:

Проверила:

Москва, 2010г.

Оглавление

Введение

Итоговая работа направлена на закрепление теоретического материала и освоение навыков построения информационных моделей, используемых для диагностирования экологического состояния ПТГГС.

В ходе итоговой работы необходимо решить ряд задач:

Проанализировать эколого-гидрогеологические условия исследуемой территории;
Оценить влияние этих условий на загрязнение подземных вод подольско-мячковского горизонта среднего карбона;
Построить информационную модель загрязнения подземных вод, протестировать ее и выполнить с ее помощью диагностирование экологической ситуации на соседней территории.

В процессе данной итоговой работы был выполнен 6 вариант.

В качестве данных для выполнения итоговой работы были использованы реальные эколого-гидрогеологические условия восточной части Московской области.

Глава 1. Геолого-гидрогеологические условия

Геологические условия описываемого района.

Нижняя толща, которую вскрывают имеющиеся скважины, относится к C₂rst и сложена глинами. Подошва толщи не вскрыта, однако мощность отложений больше 2 м. Выше по разрезу залегают подольско-мячковские известняки с прослоями глинистых известняков среднего карбона (C₂pd-mc), мощность которых варьируется от 31 до 46 м. Перекрывает отложения C₂pd-mc кревякинский горизонт, сложенный глинами пестроцветными (C₃kr). Мощность его колеблется от 0 до 14 м и лишь в северо-западной части исследуемой территории, в районе скважины № 15 мощность толщи достигает 23 м. Глины кревякинской толщи подстилают отложения касимовского горизонта (C₃ksm), представленных, так же, как и для подольско-мячковского горизонта, известняками с прослоями глинистых известняков большой мощности (до 51 м). Лежащие выше отложения имеют среднеюрский возраст (J₂k) и представлены черными глинами, мощностью порядка 20 - 30 м. Лишь в скважине №17 (восточная часть района) была вскрыта мощность этих отложений всего 13 м. Выше по разрезу залегают нижнемеловые аптские пески средней мощности (10 – 20 м; однако в восточной части территории, в скважине №16 мощность этой толщи достигает всего 4 м). Все вышележащие толщи являются четвертичными отложениями. Среди них выделяются отложения гляциальные (gQ_IIms), флювио-лимногляциальные (f,lgQ_IIms) и пролювиальные (prQ_II-III). Первые представлены моренными суглинками от 7 до 24 м мощности, вторые - песками и супесями до 3 м (местами и вовсе отсутствующими), третьи – суглинками от 1 до 6 м.

В приложении 1 представлен схематический геолого-гидрогеологический разрез.

Гидрогеологические условия описываемого района.

В пределах исследуемой территории выделяются два водоносных горизонта:

Касимовский водоносный горизонт.

Глубина до уровня воды колеблется в пределах 30 – 45 м, причем в районе 6 скважины на севере описываемой территории образуется некоторая воронка, в центре которой и достигается значение глубины до уровня подземных вод 45 м. Воронка имеет вытянутую овальную форму в восточном направлении. К северу от воронки глубина до уровня воды резко снижается (до 30 м через 1км). К западу и к югу от воронки значения глубин также снижаются, однако гораздо медленнее. На юго-западе же от воронки имеет место некоторое повышение отметки уровня воды (здесь глубина до воды составляет 29 м), однако затем, еще юго-западнее, глубина до уровня подземных вод вновь увеличивается. Мощность водоносного горизонта достаточно равномерна: на большей западной части территории она колеблется в пределах 48 – 51 м; на востоке слегка падает до 45 м.

Карта положения пьезометрического уровня касимовского водоносного горизонта представлена в приложении 2.

Подольско-мячковский водоносный горизонт.

Глубина до уровня воды варьируется в от 30 до 49 м. В пределах этого водоносного горизонта имеют место две воронки. Одна из них расположена на севере исследуемого района. Глубина до уровня воды достигает здесь 49 м, к северу от воронки всего через 1,5 км глубина до уровня воды резко уменьшается до 30 м. К юго-западу от воронки отметки уровня воды также повышаются, но плавно так, что через 6 000 м глубина до воды составляет 39 м. Другая воронка заняла свое место на юго-востоке территории. Она не столь глубока (максимальное значение глубины до воды составляет 42 м). Между двумя этими воронками залегла область со значительным повышением отметки уровня подземных вод: н6а расстоянии всего 1000 м от каждой из воронок глубина до воды составляет всего 34 м. Мощность водоносного горизонта меняется весьма интересно: так, в западной и юго-западной частях она колеблется в пределах 30 – 35 м, к центру повышается до 42 – 46 м, а затем на востоке и северо-востоке вновь падает до 33 м, то есть через описываемую территорию с северо-запада на юго-восток проходит диагональ повышенных (43 – 46 м) мощностей, от которой к западу и к востоку значения мощности уменьшаются.

Карта положения пьезометрического уровня подольско-мячковского водоносного горизонта представлена в приложении 3.

Глава 2. Техногенные условия

Воды подольско-мячковского водоносного горизонта защищены лежащим выше крвякинским водоупором. Карта защищенности подольско-мячковского горизонта представлена на рис. 4. Согласно этой карте, защищенность водоносного горизонта весьма неравномерна. Так, наиболее защищенным водоносный горизонт можно считать в восточной части территории, где с севера на юго-восток протянулась полоса кревякинской толщи мощностью до 23 м. Однако чуть восточнее и чуть западнее воды оказываются вообще не защищены, поскольку здесь кревякинский водоупор и вовсе отсутствует. Западная территория района также весьма неплохо защищена, здесь мощность водонепроницаемой толщи достигает 12 м. В центральной части подольско-мячковский водоносный горизонт достаточно уязвим: кревякинская толща не отсутствует, но ее мощность достигает максимум 8 м.

Карта защищенности подольско-мячковского водоносного горизонта представлена в приложении 4.

Однако, несмотря на водонепроницаемую толщу глин, воды подольско-мячковского водоносного горизонта оказались загрязнены. Проследим загрязнение горизонта по концентрации в воде хлора. Содержание хлоридов в подольско-мячковском водоносном горизонте отображено на рис. 1.

Зная, что описываемая территория делится на три функциональных типа: индустриальный, селитебный и сельскохозяйственный; отобразим распределение этих типов по району (рис. 2)

Сопоставив рис.1 и рис. 2, можно заметить, что максимальное содержание хлоридов наблюдается на сельскохозяйственном участке, то есть именно с/х деятельность оказывается главным загрязнителем территории.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96

Рис.1. Содержание хлоридов в подольско-мячковском водоносном горизонте.

< 1 ПДК 1 – 3 ПДК > 3 ПДК

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96

Рис.2. Функциональный тип территории

Индустриальный Селитебный Сельскохозяйственный

Глава 3. Формирование информационной модели

Таблица 1. Средние значения показателей по блокам

№ блока	Защищенность mK1	Уровень C3ksm	Уровень C2pd-mc	Вертикальный градиент
1	5	30.5	29	0.3
2	6	31.5	31	0.08
3	6.5	33	34.5	-0.23
4	8.5	37	39.5	-0.29
5	11.5	40	43	-0.26
6	13	39	44.5	-0.42
7	13	34.5	40.5	-0.46
8	15	29.5	35.5	-0.4
9	15.5	29.5	33	-0.26
10	14	32	32.5	-0.04
11	10	34.5	32.5	0.2
12	5	35.5	32	0.7
13	7.5	31.5	35	-0.47
14	9.5	31	38.5	-0.79
15	10.5	33	42	-0.86
16	10.5	37.5	45	-0.71
17	11	42.5	47	-0.41
18	11.5	42.5	47	-0.39
19	12.5	38	43	-0.4
20	16	33.5	38	-0.28
21	18.5	34	36	-0.11
22	17.5	37	35.5	0.09
23	12.5	39	35.5	0.28
24	6.5	39	34	0.77
25	9	33	39.5	-0.72
26	10.5	32	43	-1.05
27	11	33	47	-1.27
28	10	37.5	48.5	-1.1
29	9	42	49	-0.78
30	9	44.5	48.5	-0.44
31	11	41	45	-0.36
32	14	37	41	-0.29
33	18.5	37.5	38	-0.03
34	21	41	38.5	0.12
35	14.5	42	37	0.34
36	5.5	40	35.5	0.82
37	8	34.5	41	-0.81
38	7	33.5	43.5	-1.43
39	6	33.5	45	-1.92
40	6.5	36	46.5	-1.62
41	7	39.5	46.5	-1
42	7.5	41.5	46	-0.6
43	8.5	40.5	45	-0.53
44	10	34	40	-0.6
45	15	33.5	35.5	-0.13
46	18	37	37.5	-0.03
47	12.5	41	37.5	0.28
48	4.5	39	35.5	0.78
49	8	34	40.5	-0.81
50	5	33.5	41.5	-1.6
51	3	33	42	-3
52	3.5	34	43	-2.57
53	5	36	43	-1.4
54	6	37	43	-1
55	5	37	42	-1
56	6	33.5	40	-1.08
57	9	31.5	38.5	-0.78
58	12.5	35	37.5	-0.2
59	10	38	38.5	-0.05
60	5	36.5	37	-0.1
61	8.5	32.5	39	-0.76
62	6.5	32.5	40	-1.15
63	5	32	41	-1.8
64	3.5	33	42	-2.57
65	4.5	32.5	42	-2.11
66	5	33	40.5	-1.5
67	3.5	33	39.5	-1.86
68	2	34.5	39	-2.25
69	3	35	38.5	-1.17
70	7.5	36.5	38	-0.2
71	16	38.5	41	-0.16
72	8	38	39	-0.13
73	12	31.5	39	-0.63
74	9.5	31	39.5	-0.89
75	6	32.5	41	-1.42
76	4	33	41	-2
77	5	32	41	-1.8
78	5.5	31	40	-1.64
79	4	32.5	37	-1.13
80	1.5	34	35	-0.67
81	-1	35.5	34.5	-1
82	4	37	37.5	-0.13
83	10.5	38.5	40.5	-0.19
84	12	39	41	-0.17
85	13	31	39	-0.62
86	10.5	32	39.5	-0.71
87	6.5	33.5	41	-1.15
88	4.5	33.5	42	-1.89
89	5	32.5	41	-1.7
90	5	32	38.5	-1.3
91	4.5	32	35	-0.67
92	3	33	32.5	0.17
93	2	34.5	32	1.25
94	2	36	35.5	0.25
95	7	37.5	38	-0.07
96	9	38	39	-0.11
max	21	44.5	49	1.25
min	-1	29.5	29	-3

Таблица 2. Ранжирование показателей.

№№	Показатели	Значения показателей по рангам
№№	Показатели	1	2	3
1	Защищенность mK₁
2	Уровень C₃ksm
3	Уровень C₂pd-mc
4	Вертикальный градиент
5	Водопроводимость	< 100	100-200	> 200
6	Тип территории	индустриальная	селитебная	с/х
7	Содержание Cl	< 1ПДК	1-3 ПДК	> 3ПДК

Таблица 3. Ранжированные значения показателей по блокам модели

№ блока	Защищенность	Уровень C₃ksm	Уровень C₂pd-mc	Вертикальный градиент	Водопроводимость	Тип территории	Содержание Cl
1	1	1	1	3	3	3	1
2	1	1	1	3	3	3	1
3	2	1	1	2	3	2	2
4	2	2	2	2	2	2	2
5	2	3	3	2	2	3	3
6	2	2	3	2	2	3	2
7	2	1	2	2	2	2	1
8	3	1	1	2	3	2	1
9	3	1	1	2	3	2	1
10	3	1	1	3	3	1	1
11	2	1	1	3	2	2	2
12	1	2	1	3	1	3	3
13	2	1	1	2	3	3	1
14	2	1	2	2	3	3	1
15	2	1	2	2	3	2	2
16	2	2	3	2	2	2	2
17	2	3	3	2	2	3	3
18	2	3	3	2	2	3	2
19	2	2	3	2	2	2	1
20	3	1	2	2	3	2	1
21	3	1	2	3	3	2	1
22	3	2	1	3	3	1	1
23	2	2	1	3	2	2	2
24	2	2	1	3	1	3	3
25	2	1	2	2	3	2	2
26	2	1	3	2	3	3	1
27	2	1	3	2	3	3	1
28	2	2	3	2	2	2	2
29	2	3	3	2	2	3	3
30	2	3	3	2	2	3	2
31	2	3	3	2	2	2	1
32	3	2	2	2	3	2	2
33	3	2	2	3	3	2	1
34	3	3	2	3	3	2	2
35	3	3	2	3	2	2	2
36	1	3	1	3	1	3	3
37	2	1	2	2	3	3	1
38	2	1	3	2	3	2	2
39	1	1	3	1	3	2	2
40	2	2	3	1	2	2	2
41	2	2	3	2	2	3	3
42	2	3	3	2	2	3	2
43	2	3	3	2	2	2	1
44	2	1	2	2	3	2	2
45	3	1	1	3	3	2	1
46	3	2	2	3	3	1	1
47	3	3	2	3	2	2	2
48	1	2	1	3	1	3	3
49	2	1	2	2	3	2	2
50	1	1	2	1	2	1	2
51	1	1	2	1	2	1	1
52	1	1	3	1	3	2	1
53	1	2	3	2	2	3	3
54	1	2	3	2	1	3	3
55	1	2	2	2	3	1	1
56	1	1	3	2	3	2	1
57	2	1	2	2	1	1	2
58	2	2	2	2	1	2	3
59	2	2	2	3	2	3	2
60	1	2	2	3	2	3	1
61	2	1	2	2	3	2	2
62	2	1	2	2	2	1	2
63	1	1	2	1	2	1	1
64	1	1	2	1	3	2	1
65	1	1	2	1	2	3	3
66	1	1	2	2	1	3	3
67	1	1	2	1	3	1	1
68	1	1	2	1	3	2	1
69	1	2	2	2	1	1	2
70	2	2	2	2	1	2	3
71	3	2	2	2	2	3	2
72	2	2	2	3	2	3	1
73	2	1	2	2	3	2	2
74	2	1	2	2	2	1	1
75	1	1	2	2	2	1	1
76	1	1	2	1	3	2	2
77	1	1	2	1	2	3	3
78	1	1	2	1	1	3	2
79	1	1	2	2	3	1	1
80	1	1	1	2	3	2	2
81	1	2	1	2	1	1	2
82	1	2	2	3	1	2	3
83	2	2	2	2	2	3	2
84	2	2	2	2	2	3	1
85	2	1	2	2	3	2	2
86	2	1	2	2	2	1	2
87	2	1	2	2	2	1	1
88	1	1	2	1	3	2	1
89	1	1	2	1	2	3	3
90	1	1	2	2	1	3	3
91	1	1	1	2	3	1	1
92	1	1	1	3	3	2	1
93	1	1	1	3	1	1	2
94	1	2	1	3	1	2	2
95	2	2	2	3	2	3	3
96	2	2	2	3	2	3	1

Расчет полной информативности выходного показателя (содержания ионов хлора в подольско-мячковском водоносном горизнте).

J(Cl) =

;

n₁, n₂, n₃ – количество блоков, соответствующих рангам 1, 2 и 3;

n - сумма всех блоков модели (96);

n₁ = 39; n₂ = 38; n₃ = 19;

J(Cl) = =

= (0.5280 + 0.5292 + 0.4626)·96 = 145,9 бит.

Расчет взаимной информативности показателей модели

Защищенность.

x\y	1	2	3	Σ
1	16	9	11	36	(16/36;9/36;11/36)
2	14	24	7	45	(14/45;24/45;7/45)
3	9	5	0	14	(9/14;5/14)
Σ	39	38	18	95

А₁ = 36(0.52+0.5+0.52) = 55.44 бит;

А₂ = 45(0.52+0.49+0.42) = 64.35 бит;

А₃ = 14(0.41+0.53) = 13.16 бит;

А = 132.95 бит;

J(y:x) = 145.9 – 132.95= 12.95 бит.

Уровень C₃ksm.

x\y	1	2	3	Σ
1	28	19	5	52	(28/52;19/52;5/52)
2	9	13	10	32	(9/32;13/32;10/32)
3	2	6	4	12	(2/12;6/12;4/12)
Σ	39	38	19	96

А₁ = 52(0.48+0.53+0.33) = 69.68 бит;

А₂ = 32(0.51+0.53+0.52) = 49.92 бит;

А₃ = 12(0.43+0.5+0.53) = 17.52 бит;

А = 137.12 бит;

J(y:x) = 145.9 – 137.12 = 8.78 бит.

Уровень C₂pd-mc.

x\y	1	2	3	Σ
1	10	7	4	21	(10/21;7/21;4/21)
2	22	22	9	53	(22/53;22/53;9/53)
3	7	9	6	22	(7/22;9/22;6/22)
Σ	39	38	19	96

А₁ = 21(0.51+0.53+0.46) = 31.5 бит;

А₂ = 53(0.53+0.53+0.43) = 78.97 бит;

А₃ = 22(0.53+0.53+0.51) = 34.54 бит;

А = 145.01 бит;

J(y:x) = 145.9 – 145.01 = 0.89 бит.

Вертикальный градиент.

x\y	1	2	3	Σ
1	7	5	3	15	(7/15;5/15;3/15)
2	20	25	10	55	(20/55;25/55;10/55)
3	12	8	6	26	(12/26;8/26;6/26)
Σ	39	38	19	96

А₁ = 15(0.51+0.53+0.46) = 22.5 бит;

А₂ = 55(0.53+0.52+0.46) = 83.05 бит;

А₃ = 26(0.52+0.52+0.49) = 39.78 бит;

А = 145.33 бит;

J(y:x) = 145.9 – 145.33 = 0.57 бит.

Водопроводимость.

x\y	1	2	3	Σ
1	0	6	10	16	(6/16;10/16)
2	13	18	9	40	(13/40;18/40;9/40)
3	26	14	0	40	(26/40;14/40)
Σ	39	38	19	96

А₁ = 16(0.53+0.42) = 15.2 бит;

А₂ = 40(0.53+0.52+0.49) = 61.6 бит;

А₃ = 40(0.4+0.53) = 37.2 бит;

А = 114 бит;

J(y:x) = 145.9 – 114 = 31.9 бит.

Тип территории.

x\y	1	2	3	Σ
1	12	7	0	19	(12/19;7/19)
2	16	23	3	42	(16/42;23/42;3/42)
3	11	8	16	35	(11/35;8/35;16/35)
Σ	39	38	19	96

А₁ = 19(0.42+0.53) = 18.05 бит;

А₂ = 42(0.53+0.47+0.27) = 53.34 бит;

А₃ = 35(0.52+0.49+0.52) = 53.55 бит;

А = 124.94 бит;

J(y:x) = 145.9 – 124.94 = 20.96 бит.

Таблица 4. Информативность показателей

Показатели		Информативность
Показатели		бит	%
1	Защищенность	12.95	18.9
2	Уровень C₃ksm	8.78	12.8
3	Уровень C₂pd-mc	0.89	1.3
4	Вертикальный градиент	0.57	0.8
5	Водопроводимость	31.9	46.5
6	Тип территории	20.96	30.6
7	Содержание cl^- в pd-mc	145.9	100

Наиболее информативные признаки: защищенность, водопроводимость и тип территории.

Расчет информативности сложных признаков.

Защищенность × водопроводимость

x₁×x₂\y	1	2	3	Σ
11	12	3	0	15	12/15; 3/15
12	0	5	7	12	5/12; 7/12
13	4	1	4	9	4/9; 1/9; 4/9
21	0	1	3	4	1/4; 3/4
22	9	14	5	28	9/28; 14/28; 5/28
23	5	9	0	14	5/14; 9/14
32	0	3	0	3	®0
33	9	2	0	11	9/11; 2/11

Диагностирование экологического состояния ПТГГС 📙 Курсовая → 🆔 71916

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36
37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48
49	50	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
61	62	63	64	65	66	67	68	69	70	71	72
73	74	75	76	77	78	79	80	81	82	83	84
85	86	87	88	89	90	91	92	93	94	95	96