Публикации автора

Охрана и использование подземных вод предполагают контроль и прогноз накопленных ими загрязняющих веществ природного и антропогенного происхождения, однако достоверная оценка этих и других закономерностей формирования показателей, необходимых для принятия управленческих решений, затруднительна из-за недостаточного объема аналитической информации. Временные ряды данных наблюдательных скважин даже такого мегаполиса, как Москва, ограничены 10-20 членами, что исключает применение традиционных статистических методов исследования. В работе предложен экспертно-статистический разведочный анализ данных (РАД), основанный на графической визуализации статистической информации и в меньшей степени, чем традиционные методы, зависимый от объема экспериментальной информации. С помощью данных, полученных на наблюдательных скважинах Теплостанской возвышенности Юго-Западного административного округа Москвы в 2018-2023 гг., установлена статистическая неоднородность временных рядов состава и свойств подземных вод, исключающая случайность формирования данных и обусловленная скрытыми закономерностями их изменения, обнаружена взаимно согласованная вариабельность значений для некоторых пар веществ, загрязняющих подземные воды, показана возможность идентификации происхождения (природное или антропогенное) отдельных компонентов подземных вод, продемонстрирована возможность уменьшения количества переменных в наборе контролируемых показателей путем использования метода главных компонент (МГК), которые в рассматриваемой задаче описывают 72 % дисперсии. Измерения проведены на совокупности пространственно-разделенных скважин, поэтому использована возможность традиционного метода панельного анализа экспериментальных данных.

В статье представлены результаты геостатистического исследования грунтовых вод Юго-Западного административного округа Москвы, проведенного в целях выявления возможностей и рисков подземного водопользования в этом районе. Методы. Применялись как традиционные технологии, так и индекс Морана для оценки характера пространственной связности. С помощью удельного комбинаторного индекса загрязненности (УКИЗВ) получены и оценены состав и свойства воды, что позволит опираться на данные УКИЗВ при питьевом водопользовании. Результаты. Выявлено, что временные ряды контролируемых показателей вариабельны настолько, что их стандартное отклонение часто превышает среднее значение. При оценке коэффициентов корреляции концентрации химических веществ в пунктах наблюдения обнаружено синхронное повышение/ понижение значений целого ряда контролируемых показателей, например концентрации алюминия на ряде скважин и родников. Очевидны причины подобной согласованности в случае близости точек наблюдения, тогда как при их значительном удалении друг от друга такой эффект можно объяснить исключительно фактом быстрого внутрипластового массопереноса загрязненной воды. Обнаружена высокая парная корреляция (r = 0,94) концентрации ряда загрязняющих веществ, например Al с Mn, NO3, причиной этого предположительно являются совместные сбросы указанных веществ промышленными предприятиями Москвы с одновременным проникновением сточных вод в грунт, сочетающимся с их массопереносом. Исследовано образование гидрохимических «фаций» рассматриваемого участка Теплостанской возвышенности в разные годы: наблюдение за темпом их деформации позволило получить картографическую информацию о формировании качества грунтовых вод и возможности их хозяйственного использования.

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.