Природная взаимосвязь между подземными и поверхностными водами нередко нарушается на урбанизированных территориях вследствие техногенно загрязненных сбросов на рельеф местности. Вовлекаясь в процессы инфильтрации, они загрязняют водоносные горизонты, а при последующем подземном стоке – также и поверхностные водные объекты. В результате, в частности, снижается качество воды Москвы-реки – крупнейшего водоисточника столицы. Поэтому актуально обнаружение зон повышенных промышленных и бытовых сбросов на рельеф. Методы. В работе использованы методы сопоставления состава и свойств поверхностных и подземных вод, такие как коинтеграция, аугментация данных, кластеризация, а также проведены вычислительные эксперименты. Результаты. Обнаружены причинно-следственные связи концентрации нефтепродуктов и фенолов, исследуемых на прибрежных скважинах ЮЗАО Москвы и на расположенном ниже створе Бабьегор Москвы-реки. Несмотря на безусловное превышение расхода речной воды над подземным стоком, результат оказался достоверным, поскольку был подтвержден независимыми статистическими методами исследования, позволившими выявить подобие как регулярных, так и нерегулярных данных исследованных временных рядов. Таким образом, разработаны новые подходы к выявлению зон сбросов отходов производства и потребления на рельеф.