Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Естественные ресурсы подземных вод артезианских бассейнов гумидной зоны. Оценка и картографирование на основе системных моделей

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Естественные ресурсы подземных вод артезианских бассейнов гумидной зоны. Оценка и картографирование на основе системных моделей"

На правах рукописи УДК 551.49

Шмагин Борис Абрамович

ЕСТЕСТВЕННЫЕ РЕСУРСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД АРТЕЗИАНСКИХ БАССЕЙНОВ ГУМИДНОЙ ЗОНЫ. ОЦЕНКА И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНЫХ МОДЕЛЕЙ

Специальность 04.00.06 - Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва - 1997

Работа выполнена:

на кафедре гидрогеологии Геологического факультета Московского Государственного университета пи. М.Е.Ломоносова.

Официальные оппоненты:

Гавич Ирина Константиновна, д.г.-м.н., ИГРА: Романовский Николай Никитич, д.г.-м.н., МГУ; Шелутко Вячеслав Аркадьевич, д.г.н., РГГМИ (С.-Пб.).

Ведущая организация:

Институт водных проблем РАН.

Защита состоится:

7 -ХАйуд.ь^ 1997 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного ученого Совета Д.053.05.27 при Московском Государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу:

119895. Москва. Воробьевы Горы, МГУ, Геологический факультет, аудитория 415.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан 27 января 1997 г.

Ученый секретарь совета, д.г.-м.н., профессор

Л. С.Гарагуля

АКТУАЛЬНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Понятие естественных ресурсов подземных вод введено в научный оборот работами Ф. П. Саваренского и Ф.П.Макаренко. Методические обеспечение и проведение оценки рес.рсов в геологическом производстве при среднемасытабной гидрогеологической съемке осуществили Б.К.Куделин и О.В.Попов; длительное время исследования, обеспечивавшие научное руководство этими работами, осуществлялось на кафедре гидрогеологии МГУ. В настоящее время, благодаря работам В.А.Всеволожского, И.С.Зекцера. А. А. Коноплянцева, И.Ф.Фиделли, Б.М. Доброу-мова, Н. С. Ратнер, Р. С. Штенгелсва, Б. Л. Соколова, А. З.Амусьи, Н.А.Лебедевой, Р.Г.Джамалова, А. П. Хаустова, Б. А. Писарского и других, естественные ресурсы пресных подземных вод просматриваются в качестве наиболее удобной экологической характеристики, позволяющей регионально описывать балансовую составляющую подземных вод в границах речного водосбора. Оценка естественных ресурсов пресных подземных вод в гумидной зоне проводится на основе данных о подземном стоке в реки, что позволяет осуществлять контроль за распределением и режимом не только столь важного для человека элемента окружающей среды как пресная вода, но и - при постановке геоэкологических исследований - за водой как компонентом ландшафта, участвующим практически во всех процессах переноса вещества.

Исследования ресурсоз подземных вод по сути создали гидрогеологию (Ф.П.Саваренский, Г.Н.Каменский, Н.А.Плотников, Н.И.Плотников, Л. С.Язвин, Ф.М.Бочевер, Б. В. Боревский и многие другие), и только в последнее время с ними сопоставимы по объему выполняемых работ вопросы, связанные с охраной и очисткой подземных вод. Естественные ресурсы, оцениваемые по разгрузке подземных вод в реки, занимают особое место в исследованиях такого рода. Согласно И.К. Га-вич (1995), они имеют самке малые значения в ряду характеристик (0е- инфильтрационное питание, йпс- подземный сток, 0пср~ подземный сток в реки), описывающих инфильтрационный водообмен:

Ое > йпс > Опср.

Появившись на стыке гидрогеологии и гидрологии, естественные ресурсы вод являются сейчас единственной регионально оцениваемой эмпирической балансовой характеристикой для подземных вод и отражают все многообразие их формирования (оценка естественных ресурсов пресных

подземных вод выполнена для всех томсв "монографии "Гидрогеология СССР", в значительных объемах проведена при проведении Государственной гидрогеологической съемки и при оценке эксплуатационных запасов пресных подземных вод для территории всех артезианских бассейнов бывшего СССР).

Системные модели, если судить по ключевым докладам секции "Гидрогеология" проходившего в Москве XVII Геологического конгресса (1984), уже продолжительное время прочно занимают ведущие положение в наиболее развивающихся направлениях гидрогеологии (И. К.ГаБпч. Н.В. Роговская. А.Н.Павлов, Е.В.Пиннекер, В. В.Веселов, А. Бисвас. В. И. Лялько, В.М.Шестаков, К. Р. Раштон. Ф.Коэн, Я.Балек, Л.Лукнер), а явное включение их в методологию оценки естественных ресурсов пресных подземных вод с одной стороны существенно продвигает исследование закономерностей их формирования под Елиянием всего комплекса природных условий, а с другой г обеспечивает более широкое использование результатов их оценки.

Оценка естественных ресурсов пресных подземных вод уже много лет является основным видом региональных гидрогеологических исследований, но именно в последнее десятилетие, обогатившись на основе использования системных моделей самыми современными методами обработки информации, такая оценка сможет прямо обеспечивать региональный мониторинг и лицензирование использования подземных вод необходимыми количественными данными о неоднородности их питания и разгрузки.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ И ДОСТИЖЕНИЯ АВТОРА

Целью исследований являлась разработка методологии и методики системного анализа закономерностей формирования подземного стока в реки для оценки и картографирования естественных ресурсов пресных подземных вол артезианских бассейнов гумкдной зоны. Были решены следующие задачи:

1. Разработка системной модели гидросферы и обоснование методики ее использования для исследования закономерностей формирования подземного стока.

2. Обоснование методики статистического анализа эмпирических данных о распределении величин в различных условиях формирования подземного стока.

3. Проведение исследования формирования подземного стока для оценки и картографирования естественных ресурсов пресных подземных вод для Московского (МАБ) и Волго-Камского (ВКАБ) артезианских бассейнов на территории гумидной зоны ЕТР.

Научная новизна выполненного исследования определяется:

* Обоснованием многоуровневой (планетарный, глобальный, региональный, бассейновый уровни) системной модели стоковой оболочки гидросферы, что позволяет: - рассматривать формирование речного стока как единый многомерный случайный процесс, -сформулировать принципы схематизации изучаемой территории и получения матриц эмпирических данных, - ставить исследовательские задачи системного анализа структуры стоковой оболочки и обосновывать использование статистических методов для их решения.

* Постановкой задач исследования Формирования подземного стока как задач выявления размерности и симметрии процессов и объектов в пространстве и времени геосферы Земли.

* Описанием пространственно-временных структур многолетней изменчивости стока на глобальном уровне, многолетней и внутригодовой изменчивости и взаимодействия поверхностного и подземного стока на региональном и бассейновом уровнях для Московского и Золго-Камского артезианских бассейнов с использованием конечного количества (семи) типов многомерных векторов.

* Применением единого комплекса методов статистического анализа (вероятностного моделирования) для описания пространственно-временной неоднородности распределения величин подземного стока.

* Реализацией вероятностного подхода к оценке и картографированию естественных ресурсов подземных вод элементов специального гидрогеологического районирования территории (регионы, области, районы, расчетные участки).

Практическая значимость и реализация результатов. Системный подход и вероятностное моделирование реализованы при исследовании закономерностей формирования подземного стока Московского и Вол-

го-Камского артезианских бассейнов, показана эффективность оценки и картографирования на их основе естественных ресурсов пресных подземных вод в м-бах 1:1 ООО ООО и 1:500 ООО для территории бассейнов и регионов (рис. 1), а также м-бов 1:500 ООО для Пермской, Оренбургской и Куйбышевской областей и 1:200 ООО для 17 отдельных листов и листов групповой Государственной гидрогеологической съемки на территории Пермской области. Подготовлен проект использования ГИС-технологии для оценки и регионального мониторинга естественных ресурсов пресных подземных вод для территории ЦРГЦ (19ЭЗ). Подготовлен и читается учебный курс для студентов-гидрогеологов девятого семестра Геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации подготовлено 57 научных работ, из которых опубликовано 39; полученные результаты докладывались на Ломоносовских чтениях МГУ им. М. В. Ломоносова (1978, 80, 88, 93-96), международных конференциях и семинарах (1981, 82, 84, 8Э. 91, 93, 95, 96), на Всесоюзных гидрологическом (1986), океанологическом (1987), инженерно-геологическом и гидрогеологическом (1988) съездах, симпозиумах, конференциях, совещаниях и семинарах.

Исходные материалы и личный вклад автора. Материалом для диссертационной работы послужили исходные данные, собранные автором за время выполнения в разном качестве научно-исследовательских и производственных работ по оценке и картографированию естественных ресурсов подземных вод. а также информация из опубликованных литературных источников. Методология, модели и методика исследования и картографирования пространственно-временного распределения величин подземного стока разработаны автором самостоятельно. Принципы картографирования подземного стока разработаны совместно с В. А. Всеволожским. Специфические методы преподавания возможностей аналитического аппарата статистики для обработки многомерных эмпирических данных разрабатывались совместно с С.М.Чесаловым.

исследования по оценке естественных ресурсов пресных подземных вод и схематизация гидрогеологических условий формирования подземного стока для МАБ проведены с участием Р.П.Кочетковой. для ВКАБ -с 0. В.Куваевой и В.М.Прилепиным. Вся гидрологическая информация, использовавшаяся при оценке и картографировании подземного стока.

Уг-Щг ЕИЗл

Рис. 1. СХЕМА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ПО УСЛОВИЯМ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО СТОКА СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РФ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 1 - граница и номер водосбора: (V) - Атлантического океана, (2) -Северного Ледовитого океана, - Каспийского моря; 2 - граница

и номер региона формирования подземного стока по строению разреза зоны интенсивного водообмена: 1-8 кристаллических докембрийских, а также кайнозойских отложений с одно- и двухъярусным строением разреза, II - преимущественно в палеозойских дислоцированных, а также мезо-кайнозойских отложениях с одно-, двух- и трехьярусным строением разреза, III - в палеозойских дислоцированных, а также кайнозойских отложениях с одно- и двухъярусным строением разреза, IV - в зерхнепермских, а также мезо-кайнозойских отложениях с одно-и двухъярусным строением разреза, V - в мезо-кайнозойскпх отложениях с одно- и двухъярусным строением зоны интенсивного водообмена, VI - в мезо-кайнозоиск их отложениях с одно- и двухъярусным строением разреза; 3 - границы изучаемой территории: а - Вол го-Камского артезианского бассейна, б - Московского артезианского бассейна, в -Пермского Приуралья

подготовлена в результате совместных работ с О.В.Поповым и Н.С.Рат-нер (ГГИ, С.-Пб.).

Объем текстовой части работы в семи главах составляет 297 стр., 110 таблиц, 56 рисунков, библиография - 544 назв.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. СИСТЕМНАЯ МОДЕЛЬ СТОКОВОЙ ОБОЛОЧКИ ГИДРОСФЕРЫ

Формирование речного стока происходит з водосборном бассейне, который может рассматриваться как открытая диссипативная структура и элемент гидросферы и зависит от состояния смежных гидросфере сфер: атмосферы, почвенной сферы, литосферы и биосферы. Структуру Земли как планеты в целом' представим кибернетической системой (Кгсйо, 1977) в виде множества элементов основных геосфер и техносферы:

Ба = {а,, а2, а3. а4, а5, а6},

где а4 - атмосфера, а2 - гидросфера, а3 - литосфера, а4 - педосфе-ра, а5 - биосфера. а6 - техносфера (как материализованная часть ноосферы). Определив основные геосферы в качестве множеств элементов, следует отметить, что эти множества следует рассматривать как нечеткие множества (Л. Заде, 1976). Для каждого элемента каждой из сфер может быть записана матрица структуры и отношений в виде:

£>а = (а-)! , I?! ),

где аи - система 3-го элемента (3=1,2,3____п) 1-той сферы

(1=1...5), каждый из которых может характеризоваться матрицей входов выходов } и состояний {1^}: I?! - матрица отношений между переменными, входящими в матрицы Ш^, <0.4 >. > описываемого элемента, а также этих переменных с переменными матриц состояния элементов смежных сфер. Рассмотрим более подробно и опишем структуру гидросферы Ба2 в виде матрицы:

аг = ( £1■ 8г- ёз ■ ■ ■ ■ ёэ' ■

где g1 - оболочка океанов и морей, gг - стоковая оболочка, в3 - воды бессточных озер, g4 - вода в атмосфере, g5 - воды ледников, g6 -зоды толщ многолетнемерзлых пород, g7 - подземные воды зон затрудненного водообмена, g8 - воды, связанные с породами и минералами литосферы, в9 - воды биосферы. Выделение элементов, образующих пространственно определенную структуру (¡^ - gg) гидросферы, проведено [17, 24] на основе данных о мировых запасах зоды и сроках их зодообмена (Мировой водный баланс..., 1974).

2. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СТОКОВОЙ ОБОЛОЧКИ ГИДРОСФЕРЫ

При постановке исследований на позициях системного подхода на стадии формулировки конкретных задач встает вопрос о соотношении границ и об уровнях элементов, выделяемых в каждой из сфер а; - а5 физико-географической сферы 3Гг. Может быть выделено очень много элементов каждой из сфер а, - а5, для которых также может быть выбрано очень большое количество переменных, описывающих их входы, выходы и состояния. Получение в результате решения одной или последовательности исследовательских задач устойчивых структур, то есть, верифицированных и сопоставимых векторных выражений для разных интервалов времени и областей пространства, которые могут быть представлены матрицами отношений, можно говорить о закономерностях поведения систем или о закономерностях распределения систем и их элементов (размерность и симметрия процессов и объектов). Под размерностью любого естественно-исторического процесса или объекта, по определению В.И.Вернадского, можно понимать количество независимых компонентов, которые с определенной степенью схематизации могут представить изменчивость всего объема эмпирически полученных исходных данных, а под симметрией - повторение этой структуры в пространстве или времени.

Матрица структуры стоковой оболочки g;!2 на глобальном уровне может быть представлена в виде:

83г = вг- вз----§18>.

где - основные водосборы океанических склонов и областей внутреннего стока континентов, которых насчитывается 18. Матрица выходов стоковой оболочки {(1Л1} может быть представлена в виде:

Од = 0г1. йзс ••• а I > •

где (13 { - определенный за период времени Ь расход водосбора g3. Матрица отношений К! может быть представлена в виде:

где - матрица отношений для выходов 03 составляющих водосборов gj2 стоковой оболочки - Йц,- матрица отношений выходов стоковой оболочки С^ (, и переменных состояния смежных гидросфере сфер, в частности, а! - атмосферы }.

Первая исследовательская задача может ответить на вопросы: (#1) какие составляющие глобального стока в модели наиболее изменчивы, (#2) как они связаны друг с другом и (#3) с глобальным стоком? Если связь будет выявлена, то удастся сгруппировать водосборы, вынести их на карту и получить общие для таких групп графики изменчивости по изучаемому периоду. В системной постановке задача решается при получении матрицы в модели, но не в явном виде, например, корреляционной или ковариационной матриц, а виде факторной модели:

«1.Р> = + {Е[,р}, .

Ее элементы (Х1<р - матрица исходных данных) позволяют увидеть эту связь для'водосборов (Ак,р - матрица факторных нагрузок) и лет наблюдений' (Р^.к-- матрица факторных значений), а также пписять точность принимаемой схематизации (Е1<р - матрица остатков).

Матрица исходной модели (исходных данных) представляется в виде: ■" Ш50.!в}. где'50 - количество лет наблюдений, а 18 - общее количество водосборов первого порядка, то есть, водосборов континен-

- и -

тальных склонов суши. Для этих водосборов и глобального стока исходные данные взять; за период 1918-57 гг.

Описание формирования стока в водосборах Европейского континентального склона первого порядка Атлантики, морей Северного Ледовитого океана и Каспия позволяет переходить на региональном и бассейновых уровнях к выявлению особенностей многолетней изменчивости составляющих годового стока (подземного и поверхностного). Районирование по многолетней изменчивости стока на региональном уровне самих водосборов лерзогс порядка с выделением областей [21] проводится на основе решения исследовательской задачи, которая аналогична описанной выше. Вместо водосборов первого порядка для территории Центра и Северо-Востока Европейской территории России (ЦСВ ЕТ?) площадью три млн. км2 з исследование включены (рис. 2) 68 водосборов с площадями от 1 ООО до 68 ООО км2, по которым имелись данные о годовом и подземном стоке за период с 1931 по 1375 гг.. а матрица исходной модели для подземного стока имела размерность {045,69}. Соответственно, матрица ?.<, была получена для подземного стока также с использованием факторного анализа. По факторным нагрузкам Ак.р, вынесенным для 68 водосборов на карту территории, было проведено районирование внутри континентальных склонов стока, а по факторным значениям Г1>к были построены для этих элементов районирования компонентные (типовые) графики многолетней изменчивости.

Для следующего, бассейнового, уровня исследования структуры стоковой оболочки, когда в анализ включались данные по пяти составляющим стока для водосборов с площадями от 587 до 27 700 км2, задача оставалась той же, а матрицы исходных моделей имели вид: {О1 2 5 .48 } для МАБ и {а1 40.72 ) для ЕКАБ. где 1 соответствовало стоковой характеристике (1=1,... 5): 1 - годовой- сток, 2 - подземный, 3 - поверхностный, 4 - зимний меженный, 5 - летний меженный. Здесь могут быть получены соответственно 1 - количество К1д матриц отношений для каждой из исходных матриц.

Анализ распределения по территории факторных значений для опробованных бассейнов позволяет выделить внутри областей районы, а для них - свои типовые кривые. Увеличение количества стоковых характеристик от одной до пяти (годовой, поверхностный, подземный, зимней и летней межени) позволяет при переходе от глобального к бассейновому уровню исследований не просто увеличить количество

Рис. ?. СХЁМД рдлмршсшля опо°иЫХ ВОДОСЕОРОЕ ПО ТЕ Г1 Р И ТС Г".'.'/, СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕТР С ПЕРИОДОМ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СТОКОМ: 1 - 1940-1975 гг.; 2 - 1950-1975 гг.; 3 - 1940-1980 гг. 4 - границы водосборов и их номера (см. рис. 1)

строящихся вспомогательных карт распределения факторных значений, а. сравнивая одну карту с другой, выявлять территориальные особенности формирования каждой из генетических составляющих стока. ■ Использование общих водосборов в перекрывающихся на границах МАБ и ВКАБ плошадях, а также отдельных водосборов этих бассейнов в матрице исходной модели для ЦСВ ЕТР позволяет сопоставлять результаты, полученные для разных уровней и территорий, и оценивать устойчивость распределения, то есть, значимость выявленного вектора размерности процесса формирования генетических составляющих стока.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЕРОЯТНОСТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Рассмотрим подробно результаты решения первой задачи, полученные в виде факторной модели структуры многолетней связи (синхронности,) глобального стока и его основных составляющих, что позволит сократить описание аналогичных по форме результатов для задач других уровней. Модель содержит восемь факторов (групп), собственные значения которых (2.15, 1.98, 1.94, 1.71. 1.72, 1.42, 1.40, 1.30) отражают 12% общей дисперсии временных рядов исходной матрицы. Кайзеровская общность модели (0.37) указывает на невысокую связность полученной структуры. Основную роль в модели играет входящий в две первые группы глобальный сток (табл. 1, 2, рис.За). В эти группы с высокими нагрузками входят еще по три переменных, которые и образуют основную изменчивость глобального стока. В первой группе наибольшая дисперсия у ряда стока с территории Азии в Индийский океан, а во второй - с Северной Америки в Атлантический океан.

Факторная модель, из которой исключен глобальный сток, может рассматриваться как несколько более сложная. При том же количестве факторов их собственные значения распределились более равномерно (табл. 2). Выявленная структура связи между переменными в целом совпадает со структурой, полученной в первой модели. Эта модель позволяет проследить пространственное распределение групп водосбо- . ров (рис. 36). описанное векторно (рис. За).

В соответствии с моделью факторного анализа по графикам факторных значений можно проследить многолетнюю изменчивость стока водосборов, составляющих группы (рис. 4). Для выделенной группы пер-

Таблица 1

РЕЗУЛЬТАТЫ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА СВЯЗЕЙ СРЕДНЕГОДОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ГЛОБАЛЬНОГО СТОКА И ЕГО ОСНОВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

Сток водосбора Нагрузки на фактор (> .25)

в океан с континента I II III IV V VI VII VIII

Индийский

Мировой

Тихий

Атлант.

Сев. Лед.

Атлант.

Тихий

Индийский

Тихий

Атлант.

Внутренние

обл. стока Сев. Лед. Атлант. Тихий

Внутренние

обл. стока Внутренние

обл. стока Атлант. Индийский* * Сев. Лед.

Азия Вся суша Азия

Сев. Амер. Сев. Амер. Южн. Амер. Сев. Амер. Африка Южн. Амер. Азия

Европа Европа Европа Австралия

Австралия

Азия Африка Австралия Азия

. 77 .73 . 70 .51

.27

.57

.80 .65 .65

. 29

. 25 . 40

. 48 . 77 .56 .53

. 35

- . 31

.84 . 80

. 26

.70 . 69

. 66

- . 36 1 .72

. 26 . 26 . 42

- . 38

. 32

- .51

- .40

.75 - . 38

. 89

. 90

.35

1.42 1.41 1.30

Собств. значение фактора 2.15 1.98 1.94 1.76

Таблица 2

РЕЗУЛЬТАТЫ ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА СВЯЗИ СОСТАВЛЯЮЩИХ ГЛОБАЛЬНОГО СТОКА

Сток водосбора Нагрузка на фактор (> .25)

в океан с континента х I и III IV V VI VII VIII

Индийский Атлант. Сев. Лед. Тихий Атланр. Тихий ' Атлант. Внутренние

обл. стока Сев. Лед. Внутренние

обл. стока Тихий Индийский Атлант. Сев. Лед. Атлант.

т..«..-.

Индийский"' Внутренние обл. стока

Африка АЗИЯ

Сев. Амер. Сев. Амер. Южн. Амер. Австралия Европа

Австралия Европа

Европа

Азия

Азия

Сев. Амер. Азия Африка ¡Сжн. Амер. Австралия

Азия

. 80 .61 -.26 . 82

. 30 . 29

. 74

. 56

. 30

.39 .48

. 29 .69 .68

.67

• .35

.85 .79

- . 26

. 36 .29

.73 . 73

.42

. 31

.72

.59

.45

- .26 . 9 0 - . 56

. 39 . 34

. 92

Собств. значение фактора 1.91 1.83 1.72 1.61 1.60 1.45 1.43 1.24 Проведено: *) извлечение квадратного корня, "*) логарифмирование.

Рис. 3. ДИАГРАММА СТРУКТУРЫ СВЯЗИ ГОДОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ГЛОБАЛЬНОГО СТОКА И ЕГО СОСТАВЛЯЮЩИХ (номера в табл. 1) 8 ПЛОСКОСТИ I И II ФАКТОРОВ И СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОСБОРОВ С СИНХРОННЫМ СТОКОМ ПО ГРУППАМ (номера групп соответствуют факторам в табл. 2): 1-8 - номера групп, 9 - водосбор входит в группы 1,5 и 3, 10 - территория, для которой сток не определялся.

,4 го 1410 1450 ОБО 1910 (950 (9Ю (913 1960

Рис. 4. КОМПОНЕНТНЫЕ КРИВЫЕ МНОГОЛЕТНЕЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ СОСТАВЛЯЮЩИХ ГЛОБАЛЬНОГО СТОКА (построены с использованием полиномов: 1 - первой, 2 - пятой степени, 3 - девятой, и - пятнадцатой степени)

вого Фактора модели наибольшие значения в порядке убывания имеют годы 1961, 1937, 1948, 1949, 1956, 1927 и 1948. а наименьшие в порядке возрастания: 1965, 1363, 194Э, 1962, 1925, 1918. Для группы второго фактора наибольшие значения получены для 1934, 1939, 1966, 1954, 1965, 1967гг., а наименьшие - для 1945, 1931, 1942, 1923, 1941, 1961, 1929 гг.

Полученные по факторным значениям восемь графиков компонентов могут использоваться в последующих задачах, результаты решения которых позволят описать :токсвую оболочку в качестве открытой системы, то есть, системы, исследуемой на планетарном и глобальном уровнях (например, получение матрицы Н„ для показателей состояния Солнечной системы). Но главное, эти графики могут представлять основные характеристики поведения стоковой оболочки гидросферы на глобальном уровне. Также при дальнейшем исследовании многолетней изменчивости стока могут рассматриваться не все 18 водосборов первого порядка, а только восемь, обладающих наибольшими дисперсиями в каждой из выделенных групп, или только шесть, наиболее связанных с глобальным стоком. Эти же восемь или шесть переменных могут включаться в матрицу исходной модели последующих задач для получения матриц и I?,, как на планетарном и глобальном, так и на региональном и бассейновом уровнях.

Задача районирования ЦСВ ЕТР по многолетней изменчивости подземного стока, отвечавшая региональному уровню исследований, позволила получить вместо 63 водосборов со своими рядами многолетней изменчивости модель с 16 факторами, которым отвечали группы водосбо-роз и компонентные (типовые) кривые. Эти кривые более полно отражали многолетнюю изменчивость подземного стока (более высокая Кайзе-роЕская общность модели - 0.87), что отвечает также более четко выраженной, по сравнению с предыдущей, структуре. Ка глобальном уровне выделяются водосборы первого порядка (континентальные склоны), и компонентами описывается их многолетняя изменчивость. На региональном уровне внутри континентальных склонов выделяются области [21], которые обособляются по факторным нагрузкам речных водосборов [17, 18. 24. 26]. Для областей многолетняя изменчивость характеризуется также по компонентам. Районирование проводится в два этапа. Еначале для величин годового стока, а затем - подземного. По сравнению с годовым элементы районирования по синхронности подземного стока бо-

лее дробно расчленяют водосборы континентальных склонов, для которых помимо областей выделены подобласти (рис. 5). Ка бассейновом уровне по результатам гидрогеологической интерпретации соответствующих факторных моделей для МАБ (матрица исходной модели {й1г5,48}) и ВКАБ (Шцо.тг)) внутри областей выделяются районы. Системная постановка исследований позволяет объединить результаты моделирования, выполненного на разных уровнях формирования стока, и провести районирование территории по изменчивости подземного стока. В основу схемы, приведенной на рис. 6, положены факторные модели синхронности годового и подземного стока на разных уровнях. Полученная по факторным нагрузкам группировка водосборов позволила объединить и разграничить территории с синхронной временной изменчивостью стока, а типовые кривые подчеркнули существующие между элементами районирования различия. На рис. 7 представлены модели компонентных кривых [24, 26], а также тренды и полиномы пятой степени, которые как бы позволяют препарировать временные ряды и подчеркнуть различия в формировании многолетней изменчивости подземного стока для элементов районирования.

4. ЕСТЕСТВЕННЫЕ РЕСУРСЫ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД МОСКОВСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА

Территория МАБ в отечественной гидрогеологии является совершенно уникальной: именно на ее примере пройден путь от первой артезианской скважины к первому и самому детальному тому монографии "Гидрогеология СССР". Работы по оценке естественных ресурсов пресных подземных вод впервые были выполнены для Московского артезианского бассейна Б.И.Куделиным и Н.А.Лебедевой (Куделин, 1960), но лишь при достижении современного уровня нагрузки на гидросферу стали исключительно актуальными, в первую очередь именно для этой территории. Результаты этой первой проведенной оценки в дальнейшем были использованы и значительно детализированы в работах Н.А.Лебедевой при составлении карты естественных ресурсов подземных вод Московской и смежных областей в масштабе 1:1 500 ООО, включенной в первый том монографии "Гидрогеологии СССР" (1966), в диссертацион-

Рис. 5. РАЙОНИРОВАНИЕ СЕВЕРО-ВОСТОКА ЕТР ПО МНОГОЛЕТНЕЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОДЗЕМНОГО СТОКА 1-3 - области синхронного стока Атлантического континентального склона: 1 - верховьев рр. Зап.Двина и Днепр (Ь ), 2 - бассейнов оз. Онега и Ладога (1г ). 3 - верховьев р.Дон (1э); 4-7 - области континентального склона Северных морей: 4 - бассейнов рр. Печора и Мезень (Iii) с районами: бассейнов р.Мезень и верховьев р.Печора (Iii1), средней части и низовьев бассейна р. Печора (Iii2), бассейна р.Илыч (Iii3); 5 - бассейнов рек Белого моря (11г) с районами: бассейнов нижней части рр. Онега и Сев. Двина (IXг 1 ), верховьев рр. Онега и Пинега (ih1 ) ; 6 - верховьев рек, примыкающих к водоразделу с Атлантическим склоном и бассейном Каспия (I1з ), с районами: верховьев рр. Сухона и Вага (Из1), лев. притоков р. Вычегда (Из2), верховьев рр. Печора и Вычегда (I I з2 ); 8-12 - области стока рек бассейна Каспия: 8 - область центральной и северо-восточной части территории бассейна Каспия (lili ) с районами: верховьев рр. Кама и Вятка (lili1), рек зап. склона Урала (lili2), бассейнов рр. Кама, Вятка и правобережья Волги (lili3); 9 - область центральной и восточной части территории бассейна Каспия (IIIz) с районами: рек зап. склона Урала (III21), закарстованных водосборов Предуралья С IIX 2 2), рек левобережья Волги и северной и нижней части бассейна р.Урал (III23); 1 - область бассейнов р. Ока и верховьев Волги (111з) с районами: верховьев рр. Волга и Угра (111 з1 ), левобережья р.Молога С 111з2 ), бассейна р.Мокша (111з3); 11 - область верховьев р.Ока (III<); 12 - область левобережья верхней Волги и верховьев рр. Вет-луга и Унжа (Iiis); 13 - водораздел и. границы: 14 - областей, 15 -оайонов, 16 - ЕТР

-1,— 1 —Ьг- 2

7

Ш

Рис. 6. РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ МАБ ПО МНОГОЛЕТНЕЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПОДЗЕМНОГО СТОКА 1-3 - области синхронного формирования стока Атлантического континентального склона: 1 - верховьев pp.Зап.Двина и Днепр (11 ) , 2 -бассейнов оз.Онега и Ладога ( 1г ) , 3 - верховьев р.Дон ( 1з ) ; 4. верховьев р.Сухона области стока континентального склона северных морей (112 з ); 5-8 - области и районы стока рек бассейна Каспия: 5 -район бассейнов pp.Кама, Вятка, правобережья Волги (1113 i ), б - область бассейнов р.Ока и верховьев Волги (Шз ) , с районами: верховьев pp.Волга и Угра (Ш'з), правобережья р.Молога (Ш!з), бассейна р.Мокша (П13з), 7 - область верховьев р.Ока (IIIi ), 8 - область левобережья верхней Волги и верховьев рр.Ветлуга и Унжа (Ills); 9 - водораздел континента; 10 - границы: а - областей и 6 -районов

ч'й" ' i%tf "«-J " '5« 'M "'«О "50 ПС, то 460 сГ7С| Ч«"

Рис. 7. КОМПОНЕНТНЫЕ КРИВЫЕ МНОГОЛЕТНЕЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ построены с использованием: а - модели скрытой периодичности [5],

полинома: Ь - первой и с - пятой степени, для элементов районирования: 1 - III'j , 2 - Н12з, 3 - ШЬ, 4 - III», 5 - Ills

ной работе я в изданной в 1972 году монографии "Естественные ресурсы подземных вод Московского артезианского бассейна".

Оценка естественной ресурсов МАБ проведена на основе всего объема существовавших материалов, а также специально подготовленных:

- данных о подземном стоке 48 Еюдосборов с многолетними рядами наблюдений и краткосрочных рядов речного стока для распределенных по территории 202 створов водосборов площадью от 500 до 5000 км2;

- карт специального районирования по условиям Формирования подземного стока;

- моделей пространственно-временного распределения величин генетических составляющих гидрографа речного стока.

Процесс формирования подземного стока для описываемой территории МАБ обладает большей размерностью, чем поверхностный, и его особенности отражены схемой (рис. 8). Структуру элемента стоковой оболочки для территории МАБ полностью описывают два вектора и соответствующие им схемы :.табл. 3, рис. 6, 7, 8). Системный анализ данных о многолетней изменчивости стока с использованием вероятностного моделирования для 48 створов, результаты которого представлены в виде пространственно определенных многомерных векторов (рис. о, 7 и 86), позволил обосновать выбор створов-аналогов и осуществить приводку данных по включенным в анализ еще 202 водосборам (рис. 2).

Специальная геофильтрационная схематизация разреза зоны интенсивного водообмена Московского артезианского бассейна (рис. 9) позволила выделить три существенно различных типа, соответствующих геолого-структурным этажам осадочного чехла [21]. Эти регионы отличаются определенным сочетанием состава, условий залегания и различной историей геологического развития горных пород, что отвечает наиболее выраженному комплексу условий формирования подземного стока. На втором этапе районирования МАБ по наличию ярусов в зоне интенсивного водообмена для разных типов разреза структурных этажей в границах регионов были выделены области по условиям фирмиривания подземного стока. В пределах первого региона выделено пять областей. в пределах второго - четыре области, третий регион был весь отнесен к одной области. Выделение районов проведено на основе типизации распространения в разрезе литологических разностей четвертичных отложений: однослойный песчаный; однослойный глинистый; мно-

Fue. 8. ФАКТОРНАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ СВЯЗИ ПЕРЕМЕННЫХ В КООРДИНАТАХ ОСЕЙ I И III ФАКТОРОВ (а) (ИНДЕКСЫ ВЕКТОРОВ В ТАБЛ. 3) И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОСБОРОВ МАБ В КООРДИНАТАХ ОСЕЙ I И III ФАКТОРОВ (6) 1-9 - водосборы, отнесенные по результатам специального районирования к регионам формирования подземного стока преимущественно б naneo-, мезо- и кайнозойских отложениях с одно-, двух- и трехъярусном строением разреза зоны интенсивного водообмена (1-5: 1 - палеозойского. 2 - палеозойского и мезозойского, 3 - палеозойского, мезозойского и кайнозойского ярусов, 4 - палеозойского и кайнозойского ярусов, разделенных юрским водоупором, 5 - палеозойского и кайнозойского ярусов) и в верхнепалеозойских отложениях с одно- и двухъярусным строением разреза зоны интенсивного водообмена (6-9: 6 -верхнепалеозойского, 7 - верхнепалеозойского и кайнозойского, 8 -мезозойского и кайнозойского ярусов, 9 - верхнепалеозойского и кайнозойского ярусов, разделенных юрским водоупором); 10-12 - водосборы обоих регионов в зоне таежных (10), смешанных <11) и широколиственных 112) лесов

Таблица 3

ФАКТОРНАЯ МОДЕЛЬ СТРУКТУРЫ СВЯЗИ СТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПЕРЕМЕННЫХ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ДЛЯ ТЕРРИТОРИИ МАЕ

Название переменной Единица Пере Нагрузка на фактор (>.25)

измере- мен-

ния ная I II III IV

Модуль л/ Р с/км

поверхностного стока М2 . 86 .28 - -

Модуль стока 30-дневной Л/

зимней межени с/км2 М4 - .26 . 91 -

Коэффициент

поверхностного стока к2 . 85 - - -

Коэффициент

подземного стока К3 - - . 94 -

Коэффициент

подземного питания к4 - . 26 - . 63 - . 59 -

Радиационный баланс

поверхности земли Дж/

(май-август) см2 /мес х2 - - . 92 - -

Температура самого

холодного месяца 0 С *з . 66 - .63 - -

Максимальная глубина

зимнего промерзания м х4 - . 61 - . 33 - - . 30

Годовое количество

осадков мм .42 . 74 . 28 -

Гумидность мм*см2 / мес/Дж _ . 94 _

Абсолютная отметка

водосбора м Х7 - .70 . 52 - -

Площадь водосбора 2 КМ . х8 . . - - - . 97

Структурная мера

речной сети бит Х1 0 - - - . 94

Удельная структурная бит/

мера речной сети км2 XI1 .42 . 52 - -.38

Залесенность % Х12 .84 - - -

ЗСЮЗСрсННСС. к о Х1 3 .35 - .42 -

Заболоченность _ II _ Х11 .55 - .27 -

Собственные значения фактора 5.11 4 . 08 3.29 2. 19

Накопленная дисперсия .31 . 50 .66 .71

Рис. 9. СХЕМА ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ПО УСЛОВИЯМ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО СТОКА МОСКОВСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА И СМЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ Регионы формирования подземного стока преимущественно s палеозойских, а также мезокайноэойских отложениях с одно-, двух- и трехъярусным строением разреза зоны интенсивного водообмена (1-5), включающие области распространения в разрезе зоны интенсивного водообмена: 1 - палеозойского яруса (Ii), 2 - палеозойского и мезозойского ярусов (1г), 3 - палеозойского, мезозойского и кайнозойского ярусов СIз ) , 4. - палеозойского и кайнозойского ярусов, разделенных юрским водоупором (Ь), 5 - палеозойского и кайнозойского ярусов (Ь ); регион формирования подземного стока в верхнепалеозойских, а также мезокайноэойских отложениях с одно- и двухъярусным строением разреза зоны интенсивного водообмена (6-9), включающие области распространения в разрезе зоны интенсивного водообмена: 6 - верхнепалеозойского яруса (Iii), 7 - верхнепалеозойского и кайнозойского ярусов (Иг), 8 - мезозойского и кайнозойского ярусов (Из), 9 верхнепалеозойского и кайнозойского ярусов, разделенных юрским водоупором (Ib); регион формирования подземного стока в мезозойских отложениях с одно- и двухъярусным строением разреза зоны интенсивного водообмена (10-П), включающие области распространения в разрезе зоны интенсивного водообмена: 10 - верхнемелового структурного яруса (lili), 11 - нижнеюрского и верхнемелового структурного ярусов (1112 )

гослойный,- преимущественно песчаный; многослойный, преимущественно глинистый..

Для отражения особых условий на верхней гидродинамической границе' бассейна, влияющей на питание подземных вод, выделяются участки подземного стока, приуроченные либо к зоне избыточного увлажнения (болота), либо к участкам проявления поверхностного карста.

Оценка естественных ресурсов проведена для элементов районирования (регионов, областей, районов, расчетных участков) по величинам подземного стока в реки, которые представлены средними значениями модуля подземного стока зимней 30-ти дневной межени (л/сек/км2) и его 80% доверительным интервалом (табл. 4)'.

Увеличение рядов наблюдений для водосборов, выбранных в качестве аналогов, может привести к любого рода изменению многолетних характеристик подземного стока, но карта з этих случаях будет меняться только в границах проведенного районирования. Выполнение оценки естественных ресурсов пресных подземных вод с использованием ГИС-технологии, которая позволяет дополнять таблицы исходных данных. обеспечивает возможности текущей или оперативной оценки ресурсов, а также сравнения их с предыдущими периодами и сопоставления с существующим или проектируемым водостбором.

5. ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ РЕСУРСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМНЫХ МОДЕЛЕЙ

Выполненное исследование позволяет выдвинуть следующие семь защищаемых положений:

1. Естественные ресурсы подземных вод (понятие введено в науч-

ный оборот работами Ф. П. Саваренского и Ф.П.Макаренко, методическое обеспечение и широкое проведение исследований по их оценке осуществлено Б.И.Куделиным и О.В.Поповым) в настояшее время пяппмятривакт-ся в качестве наиболее информативной экологической характеристики, позволяющей регионально для различных природных условий (ландшафтных, гидрогеологических и других) описывать питание подземных вод в границах речного водосбора.

Естественные ресурсы пресных подземных вод на континентах формируются в стоковой оболочке, в результате квазистационарного взаимодействия гидросферы с остальными сферами и оболочками Земли ("ноосфера" по В.И.Вернадскому) и успешно (количественно) могут исследоваться только с использованием системных моделей.

Системные уравнения (матрицы структуры и отношений нечетких „ множеств элементов) для четырех иерархических уровней (планетарный, глобальный, региональный, бассейновый) структурной организации сто-ковсй оболочки гидросферы позволяют формализованно описать этот процесс в логико-множественной форме и обеспечивают:

* постановку задач исследования размерности и симметрии структуры стоксеой оболочки гидросферы при формировании взаимодействия речного и подземного стока;

* выявление закономерностей пространственно временного распределения величин стока с использованием вероятностного моделирования;

* вероятностную оценку ресурсов пресных подземных вод для элементов районирования на карте дренирования.

В явном виде: # формулируется методология оценки и картографирования естественных ресурсов подземных вод, основанная на результатах исследования подземного стока; # вводится понятие исследуемого объекта и его формальное описание; # реализуется вероятностиьсй подход к оценке и картографированию.

2. Модель бассейна подземных вод зоны интенсивного водообмена (открытая диссипативная система), выраженная в логико-множественной форме, позволяет по заданной для опробованных водосборов матрице условий формирования стока восстанавливать структуру связей стоковой оболочки гидросферы.

Территория, по которой проводится исследование, для схематизации и задания такой матрицы должна рассматриваться в качестве элемента стоковой оболочки, представленного иерархической системой (множеством опробованных и неопробованных) водосборных бассейнов (многомерные пространственно определенные векторы стоковых характеристик и условий формирования или только условий формирования).

Иерархические схемы структуры строения речной сети, традиционные карты дренирования со слоями информации (мощность и строение

ЕСТЕСТВЕННЫЕ РЕСУРСЫ ПОДЗЕМНЫХ ВОД МАЕ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Регионы подземного стока с различными структурногео-логич. ярусами

Средний модуль

Доверит. интервал

Области с различным количеством ярусов.

Средний модуль

Доверит интервал

1. Регион объединенных сред и верхнепалеозойских структурно-геологических ярусов геофильтрационного разреза зоны интенсивного водообмена

1.1. Область двухъярусного строения (нижний -объединенный сред-

не-верхний палеозойский, верхний - четвертичный )

1.1-2.5

1.2. Область трехъярусного строения (нижний -объединенный сред-

не-верхний палеозойский, средний - мезозойский, верхний - четвертичный )

1.3. Область двухъярусного строения (нижний -объединенный сред-

не-верхний палеозойский, верхний - четвертичный с наличием в разрезе толщи юрского регионального водоупо-ра)

2. Регион верхнепалеозойского структурногеологического яруса геофильтрационного разреза зоны интенсивного

1 8 2.1. Область двухъярус-——¡г ного строения (нижний -верхний палеозойский, верхний - четвертичный)

2.2. Область двухъярусного строения (нижнии -пеаизийский, верхнии -четвертичный

2.3. Обл. двухъярусного стр-я (нижнии - верхнепалеозойский; верхний -четвертичный с налич. юрской водоуп. толщи)

Таблица 4

РАЙОНИРОВАНИЯ ПО УСЛОВИЯМ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО СТОКА

Районы

с различными типами геофильтрационных сред внутри ярусов

ср едний модуль

Доверит . интервал

Подрайоны с различными типами

зоны аэрации внутри районов

Средний модуль Доверит. интервал

1.1.1. Нижний- седименто-генный карстовый, верхний

- седиментогенный поровый комплекс водноледниковых и аллювиальных отложений

1.1.2. Нижний - седиментогенный карстовый, верхний

- седиментогенный поровый комплекс ледниковых отложений основной морены

1.2.3. Нижний - седиментогенный карстовый, средний -седиментогенный поровый комплекс морских отложений, верхний - комплекс водно-ледниковых и аллювиальных отложений

1.2.4. Нижний - седиментр-генный карстовый, средний -комплекс морских отложений, верхний - комплекс ледник. отложений основной морены

1.3.5. Нижний - седиментогенный карстовый, верхний -комплекс водноледниковых и аллювиальных отложений

1.3.6. Нижний - седиментогенный карстовый, верхний -комплекс ледниковых отложений основной морены

2.1.1. Нижний - седиментогенный трещинный, верхний -комплекс водноледниковых и аллювиальных отложений

2.2.2. Нижний - комплекс морских отложений, верхний

комплекс водноледниковых и аллювиальных отложений

2.3.3. Нижний - седиментогенный трещинный, верхний -комплекс водноледниковых и аллювиальных отложений

0 1 1 . 1 ,1а. С п е с ч а - . 1

1 5 - г 6 ным типом 1 5 - 2 . 6

1 .1 ,1в. с к а р с т о - 3 8

в ым Т ИПО '1 2 5 - 5 1

7 1 . 1 .26. Весь рай- 1 7

1.1- - ? 5 0 н преде т а з л е н 1 1 -2 5

ГЛИНИСТЫМ типом

1 .1 . 2в . С кар с т о - 3 . а

в ым типом 2 . 5 -5 . 1

г . 4 1 2 . За . с п е с ч а - 2 4

1.5- - 3 . 4 н ым т и п о 1 5 - 3 . 4

1 . 2 3 в С к а р с т о - 3 8

в ым типом 2 . 5 - 5 . 1

1 . 2 . 3 Г . С т о р 0 и - 1 3

к ин еральным т и п о м 1 0 - 2 6

0 1 2 .46.' 3 е ' ь рай- 2 0

1.3- ■ г . 7 0 н преде. ,т а в л е н 1 . 3 - ? 7

ГЛИНИСТьм типом

1 . 6 1 . 3 .5а. С п е с ч а - 1 . 6

1.1- • 1 . 8 н ы м ТИПОМ 1 . 4 -1 . 3

1 3 5 в . С к а р с т о - 3 8

вам типом 2 . 5 - 5 1

1 . 3 ,5Г. С т о р Ф о - 1 . 3

минеральным типом 9 - 1 . . о

1 . 3 1 3 .66. Весь р а й - 1 . 3

1.1- 1 0 н представлен 1 1 - 1 6

ГЛИНИСТЫМ типом

1 7 2 . 1 .1а. с песча- 1 . 7

. 7 - 2 8 ч ы м типом 7 ■ -2 . 8

2 1 ,1в. с к а р с т о - 3 1

в ым типом 2 . 0- -4 . 1

1 6 2 . 2 2а. Весь рай - 1 . 6

1.3- 1 Я он предстазлен 1 3- - 1 8

песчаник типом

1 . 4 2.3. За. Ьесь рай- 1 . 4

. 9 - ? П 0 н представлен 9 ■ - 2 1

песчаным типом

зоны интенсивного водообмена, тип зоны аэрации), дополненные специализированными схемами районирования по условиям формирования подземного с.тока (регион, область, район, расчетный участок), позволяют итеративно провести исследования Формирования подземного стока, а алгоритм исследования дает возможность пересматривать и дополнять исходные данные на каждом этапе.

ВеоЗшпся дюбель процесса формирования поддетого стока, которая позволяет: - процесс формирования стока территории рассматривать как единый многомерный случайный процесс, - сформулировать принципы схематизации территории и получения матриц этирических данных, - ставить исследовательские задачи системного подхода и обосновывать использование статистических методов для их решения.

3. Естественные ресурсы пресных подземных вод для элементов специального гидрогеологического районирования (карта дренирования) характеризуются вероятностно набором стоковых характеристик: модули поверхностного и подземного стока различной обеспеченности, коэффициенты стока и питагия, - что по Б. К. Куделину [1960]. описывагт обеспеченный питанием расход подземных вод.

Оценка естествен«« ресурсов пресных подземных вод проводится на региональном и бассейновом уровнях на основе закономерностей пространственно-временного распределения величин подземного стока. Закономерности могут быть получены с использованием вероятностного моделирования по матрицам исходных данных о величинах стока и карт дренирования, отражающих гидрогеологические условиях его формирования. Результаты по двум групгпм моделей: пространственно-временной изменчивости и распределения ср.цнемноголетних значений. - отражаются (для каждого отдельно или в^имосвязано для нескольких уровней исследования):

* схемами и картами синхроннос-и процессов;

* компонентными кривыми многолетней и внутригодовой изменчивости стока;

* картами и таблицами распределен среднемноголетп»,.. •значений модуля подземного стока.

Структура стоковой оболочки -идросферы. описываемая по результатам моделирования формирована подземного стока:

* на глобальном уровне характеризуется по' многолетней изменчивости для континентальных склонов (водосборы первого порядка для периода наблюдений 1918-67 гг. могут быть объединены в восемь групп, компоненты которых имеют существенное различие);

* на региональном уровне обеспечивает выделение внутри этих склонов областей и районов с общими компонентами многолетней и внутригодовой изменчивости речного и подземного стока (для исследуемой территории ЦСВ ЕТР внутри трех континентальных склонов выделяются от трех до пяти областей с различающимися для периода наблюдений 1940-81 гг. компонентными кривыми, для каждой области проведено выделение районов и сопоставление компонентных кривых с графиками многолетней изменчивости водосборов-аналогов);

* на бассейновом детализируется многолетней и внутригодовой изменчивостью для наиболее характерных (типовых) водосборов и связями годового и подземного стока с осадками, температурой и влажностью воздуха;

« по распределению многолетних значений модуля подземного стока на региональном уровне следует за размерностью и симметрией процессов и объектов, традиционно описывающимися климатической широтной и высотной зональностью, а также за геофильтрационным строением зоны интенсивного водообмена и типом зоны аэрации - азональные условия по О.К.Ланге (для территории ЦСВ ЕТР, ВКАБ и МАБ распределение модулей в границах регионов в целом увязывается с осадками и температурой воздуха, а на картах контролируется количеством ярусов {регионы, области), строением зоны интенсивного водообмена (области) и типом зоны аэрации (районы));

* на бассейновом уровне распределение многолетних значений модуля подземного стока в основном определяется геофильтрационным строением зоны интенсивного водообмена и типом зоны аэрации (для территории ВКАБ и МАБ выделяются на картах области, районы и подрайоны, в границах элементов районирования размерность связей между модулями поверхностного и подземного стока с одной стороны и переменными условий Формирования с другой уменьшается по сравнению со всей территорией).

Векторы структуры стоковой оболочки, полученные для множества опробованных водосборов, обеспечивают выбор створов-аналогов и в границах элементов карты дренирования - прогноз распределения комп-

лекса величин подземного стока по всей изученной территории (множество возможных водосборов).

Карты, на которые выносятся результаты исследования распределения величин подземного стока, иерархически взаимоувязаны по уровням и обеспечивают оценку величин естественных ресурсов для любого контура этой карты, соответствующего гидрологическим, гидрогеологическими, административным или любым другим границам.

Лается определение ресурсов и уровней их формирования в Стоковой. оболочке; описываются закономерности формирования подземного стока и их представления: дается вероятностная оценка ресурсов.

4. Формирование подземного стока описывается комплексом многомерных пространственно-определенных векторов трех типов (табл. 5):

# размерности процесса многолетней изменчивости речного стока, включая самостоятельный Еектор для каждой генетической составляющей гидрографа стока, или

# размерности и симметрии процесса внутригодовой изменчивости .(сезонности) годового стока, и

# размерности и симметрии взаимодействия системы водосборов с элементами геосферы, меняющегося (количество ортогональных компонентов и включаемых б регрессионное уравнение предикторов) для разных элементов гидрогеологического, ландшафтного и другого районирования.

Принципы проведения специализированного гидрогеологического районирования для построения карты дренирования включают:

# схематизацию гидрогеологического разреза рассматриваемых артезианских бассейнов (включая результаты гидродинамического моделирования) с выделением зон по интенсивности водообмена (по В.А.Всеволожскому) ; .

# схематизацию строения зоны активного водообмена (формируется 90-95% расхода потока по разрезу) с выделением в ней ярусов, а внутри них - геофильтрационных типов отложений (по В.А.Всеволожскому):

# типизацию зоны аэрации на основе комплекса фильтрационных показателей отложений, ее слагающих;

# районирование изучаемой территории по различному строению зоны активного водообмена и типам зоны аэрации с последовательным выделением регионов, областей, районов и расчетных участков;

# подготовку вариантов карты дренирования, которые будут обосновываться статистическим анализом распределения для них величин подземного стока (критерии Стьюдента и Фишера).

Обработка гидрометрических данных проводится для двух основных групп опробованных водосборов:

- с многолетними рядами наблюдений, для которых может быть получен комплекс гидрологических характеристик (модули зимней и летней межени различной обеспеченности, генетических составляющих речного стока, коэффициенты стока и питания для них);

- с краткосрочными рядами и эпизодическими замерами, для которых осуществляется приводка набора картографируемых величин.

Методика исследования распределения величин подземного стока включает:

+ проведение вероятностного моделирования по матрицам данных для зодосборов первой группы и выделение створов-аналогов из них;

+ выбор опробованных водосборов для условий карты дренирования изучаемой территории (элемент соответствующего слоя) и приводка для них единого набора картографируемых гидрологических величин;

+ иерархическое районирование картографируемой территории (провинция, регион, область, район, расчетный участок) по закономерностям распределения величин подземного стока.

Значимое, по статистическим критериям, распределение модулей подземного стока, полученное для выборки опробованных водосборов, обосновывает выделение элементов районирования, для которых средним (описывает выявленные и отраженные на карте условия формирования) и доверительным интервалом изменения модуля необходимой обеспеченности (неучтенные условия) характеризуются естественные ресурсы подземных вод.

Представлены: # семь типов многомерных векторов структуры стоковой оболочки гидросферы: # методика проведения исследования для их получения; # версятостная оценка естественных ресурсов.

5. Вероятностное моделирование при исследовании закономерностей пространственно-временного ' распределения величин подземного стока включает:

# постановку (формулировку) задач системного анализа с построением моделей гидрогеологического процесса или обьекта;

ТИПЫ МНОГОМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРЫ

Исследовательская Уровень Исходная матрица X,с п,,р

задача исследования Строки t п Столбцы р

Выявление и картографирование типов многолетней изменчивости годового стока (составляющих, меженных характеристик) Глобальный Региональный Бассейновый Годы Временные ряды расходов <0л >

Описание внутригодовой изменчивости (связность и размерность процесса внутри года, наиболее изменчивые характеристики и характеристики связанных с годовыми значениями) стока водосбора (осадки по метеостанции )

Планетарны^. Глобальный ' Региональный Бассейновый

Годы

Временные ряды

месяцев и года

• 1 г . 1 3 )

Восстановление по эмпирическим данным связей многолетней изменчивости стоковых характеристик с режимом других элементов гидросферы и показателями состояния других геосфер

Планетарный

Глобальный

Бассейновый

Годы

Временные ряды

расходов и показателей состояний

(О

3 1

Н,1 >

Описание и катрографирование региональных особенностей

распределения внутригодовой изменчивости стока (доли стока) водосборов или метеостанции (часть осадков)

Глобальный Водосборы Региональный станций Бассейновый наблюдений

Доли стока

(О'л >

Определение связи модулей и коэффициентов поверхностного и подземного стока при формировании их взаимодействия

Речного Бассейна

Водосборы

Модули. Коэффициенты

Восстановление связи распределения стоковых характеристик с изменением климатических и геоморфологических условий для речных водосборов

Речного бассейна

Водосборы

Модули. Коэффициенты .

Показатели состояния атмосферы и литосферы.

3 !

■ —с---- Г™ ч*"^

Выявление и влияния кусочно-однородных полей условий формирования (ландшафтные и гидрогеологические) на формирование подземного стока

С!генного

бассейна

Водосборы

Модули. Коэффиц-ты. Показатели атмосферы и литосферы по элементам райони-

Возможен, но в работе не реализован.

Таблица 5

СТОКОВОЙ ОБОЛОЧКИ ГИДРОСФЕРЫ

Метод Матрицы Итоговая графика

анализа результатов и уравнения

Факторный. Агк.р) " размерность про-

Анализ цёсса, группировка по ти-

временных паи режима

рядов. f(t.p) " компоненты для

Кластерный типов режима

Карта распределения типов многолетней изменчивости. Компонентные кривые. Сглаженные компонентные

кривые.

Дендрограммы лет наблюдений

Факторный. Анализ временных рядов

A(K>ni " группировка по сезонам

Fit«p) " общие компоненты для сезона

Диаграммы связей в плоскостях факторов. Компонентные кривые. Сглаженные компонентные

кривые

Факторный. А1к.р) - структура связей Диаграммы связей в плоскос-Пошаговая _ тях факторов

регрессия У = а0 »■ е -

регрессионные уравнения

Факторный А(к,0) " структура связей месяцев в сезонах

" участие водосбора в каждом из сезонов

Диаграммы объединения месяцев по сезонам в плоскостях факторов. ■

Карты распределения сезонов по территории

Факторный А<к.п) " размерность процесса и структура связей Гц,»; " группировка водосборов по обобщенным характеристикам

Диаграммы связи стоковых характеристик в плоскостях факторов.

Диаграммы распределения водосборов по стоковым характеристикам в плоскостях факторов

Факторный. А/^.р) - размерность объ-Попаговая екта и структура связей регрессия стока с условиями формирования

м^р) ~ группировка водосборов по обобщенным показателям стока и условиям формирования

Диаграммы связи стоковых характеристик и условий формирования в плоскостях факторов.

Регрессионные уравнения для прогноза распределения ха-

^актеристик стока, иагракмы распределения водосборов по стоку и условиям формирования в плоскостях факторов

Факторный. Пошаговая регрессия. критерии Стьюдента и Фишера

А(к>р1 ~ структура связей водосбора по элементам районирования V = а0 + 1а! Х1 + е регрессионные уравнения Таблица значении критериев значимости разграничения по элементам районирования

Диаграммы связи стоковых характеристик в плоскостях факторов по элементам районирования.

Регрессионные уравнения для прогноза'распределения характеристик по элементам районирования. карта подземного стока

# схематизацию условий формирования речного стока (водосбор -точка многомерного пространства условий, территория - совокупность таких точек, подземный сток которой описывается по выборке);

# подготовку используемых эмпирических данных, включая гидрогеологические и другие условия, в виде матрицы исходной модели:

# специальный алгоритм статистической обработки многомерной матрицы исходной модели (факторный и кластерный анализы, методы анализа временных рядов);

# гидрологическую интерпретацию полученной векторной модели с характеристикой возможных направлений дальнейших исследований.

Вероятностное моделирование обеспечивает переход от матриц исходных моделей (множества эмпирических исходных данных) к ортогональным векторным структурам (выпуклым множествам), что позволяет существенно сократить размерность используемой модели.

6. Основные пространственно-временные закономерности формирования подземного стока отражаются комплексом карт (1:5 ООО ООО -1:200 ООО), дополнение которых исследованиями глобального и регионального уровня (на основе системного подхода) обеспечивает проведение разномасштабных оценок естественных ресурсов подземных вод территории Нечерноземной зоны РСФСР (3 млн. км2), ЕКАБ (730 тыс. км2). МАБ (350 тыс. км2) и отдельных управлений геологии на их территории (30-140 тыс. км2), а также 17 листов Государственной гидрогеологической съемки (5-8 тыс. км2) для Пермского Приуралья.

Карты, отражающие исследования формирования подземного стока, стоятся взаимно увязанно (мелкий масштаб обеспечивает обоснование районирования и выбора аналогов, крупный - детализацию распределения величин): •

# результаты, полученные на глобальном уровне используются для региональных оценок естественных ресурсов пресных подземных вод (регионы, области);

# региональный уровень обеспечивает обоснование оценок на бас-

ррйМПРПи ттпвио ^Г)6паг>тт* г\аг>пигИ • ----------- ------ -------- - ,

# бассейновый уровень исследований позволяет обосновать оценки и картографирование внутрибассейнового распределения величин подземного стока (районы, расчетные участки).

Карты подземного стока, которые строились в комплексе карт государственной гидрогеологической съемки в среднем масштабе детализировали представления о неравномерности разгрузки подземных вод (расчетный участок, участки локализованной разгрузки в русло или родникового стока) и обеспечивали переход к поиску месторождений пресных подземных вед, но оценка естественных ресурсов пресных подземных вод для элементов районирования этих карт проводилась обязательно с учетом карт мелкого масштаба (бассейновый уровень).

Дополнение рядов наблюдений за речным стоком или учет техногенного воздействия на стоковую оболочку как элемент гидросферы не вызовет для изученных территорий необходимость перестройки карт во всем спектре масштабов, а только обусловит уточнение формирующихся значений величин подземного стока для элементов проведенного гидрогеологического районирования.

В рамках современных информационных технологий (ГИС-техноло-гия) карты подземного стока могут строиться сразу с учетом потребностей мониторинга окружающей среды (лктомониторинга).

7. Методология исследования пространственно-временной неоднородности формирования подземного стока (один из естественно-исторических процессов) требует - в качестве необходимого элемента для сознательного проведения исследования и формального описания пространства и времени естествоиспытателя - включения специального оригинального учебного курса по вероятностному моделированию, с примерами анализа и других гидрогеологических процессов и объектов.

Курс, включающий лекции, практические занятия и самостоятельную работу с гидрогеологическими данными, построен на методике использования тест-массивов с заданной изменчивостью для развития многомерного мышления у студентов. Основу его составляет монография, объясняющая возможности методов многомерной статистики на результатах обработки тест-массивов, с примерами использования вероятностного моделирования для гидрогеологических исследований. Расширяет возможности освоения вероятностного моделирования в курсе также специально подготовленный соответствующий электронный учебник.

Учебный курс читается с 1986/87 уч. года для студентов кафедры гидрогеологии Московского университета.

Направления развития моделей формирования подземного стока и взаимодействия подземных вод с другими элементами геосферы, методики оценки и картографирования естественных ресурсов пресных подземных вод связаны с:

@ получением генетических составляющих на гидрографах стока экспериментальных водосборов и створов-аналогов по результатам использования динамико-стохастической модели формирования водного баланса речного водосбора;

@ расширением круга используемых физико-географических материалов и включением данных дистанционного зондирования земной поверхности;

@ данными, которые могут быть получены вслед за созданием интегрированной в отраслевые системы экологического мониторинга ГИС "Естественные ресурсы подземных вод".

4. ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ

ЧАСТЬ 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 1: Развитие системного подхода при оценке естественных ресурсов пресных подземных вод

1.1. Системная концепция в гидрогеологии

1.2. История исследований формирования подземного стока

1.3. Современное состояние и основное направление развития оценки и картографирования естественных ресурсов пресных подземных вод

Глава 2. Системная модель стоковой оболочки гидросферы

2.1. Системные модели физико-географической сферы Земли

2.2. Строение речной сети и временная изменчивость

2.3. СХСМаТИЗацИЛ ГИдрОГеОлиГическил условий

Глава 3. Методика вероятностного моделирования формирования

подземного стока 3.1. Вероятностное моделирование и обработка гидрогеологических данных - -.3.2. Метиди многомерного статистического анализа 3.3. Матрицы данных ксуодных моделей

ЧАСТЬ 2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО И ПОДЗЕМНОГО СТОКА

Типизация многолетней изменчивости подземного стока Годовой сток рек с континентальных склонов Подземный сток Центра и Северо-Востока Европейской территории России

Сток Волго-Камского артезианского бассейна Сток Московского артезианского бассейна . .. Закономерности многолетней изменчивости стока

Региональное взаимодействие поверхностного и

подземного стока Размерность геосферы и формирование поверхностного и подземного стока Московского артезианского бассейна Формирование подземного стока в различных гидрогеологических и ландшафтных условиях Волго-Камского артезианского бассейна Модели регионального взаимодействия поверхностного и подземного стока Центра и Северо-Востока Европейской территории России

ЧАСТЬ 3. СТРУКТУРА СТОКОВОЙ ОБОЛОЧКИ ГИДРОСФЕРЫ ЗЕМЛИ И ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННЫХ РЕСУРСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Глава 6. Закономерности формирования подземного стока

6.1. Модели многолетней изменчивости

6.2. Модели внутригодовой изменчивости

6.3. Закономерности формирования подземного стока и модели структуры стоковой оболочки

Глава 7. Оценка естественных ресурсов подземных вод: результаты и перспективы развития

7.1. Естественные ресурсы Московского артезианского бассейна

7.2. Естественные ресурсы Волго-Камского артезианского бассейна

7.3. Принципы создания и использования ГИС "Естественные ресурсы подземных вод"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Глава 4. 4.1. 4. 2.

4.3.

4.4. 4. 5.

Глава 5. 5. 1. 5. 2.

5. 3.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

5. ЛИТЕРАТУРА, ОПУБЛИКОВАННАЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Особенности формирования трещинно-карстовых подземных вод бассейна среднего течения р. Чусовая // Тез. докл. XV

научи.-отчетн. конф. Геолог, фак-та МГУ. - М., 1969. - С. 165-166.

2. О формировании подземного стока Волго-Камского артезианского бассейна // Мат. научн. конф. по проблеме комплексного исслед. и опред. водных ресурсов бассейна Волги. - М., 1975. - Вып. 1. - С. 35-39 (соавтор В.А.Всеволожский).

3. Задачи оценки и картирования ресурсов подземных вод при государственной гидрогеологической съемке территории Среднего Урала и Приуралья // Вопросы гидрогеологии. - М. : Изд-во Моск. ун-та, 1977. - С. 28-33.

4. Основные принципы оценки и картирования подземного стока // Пути повышения эффективности гидрогеологического картирования -

М.: ВСЕГИНГЕО, 1980. - С. 8-9 (соавтор В.А.Всеволожский).

5. Карта подземного стока Центральной и Восточной Европы (М-б 1:1 500 000) / Гл. ред. А.А.Коноплянцев - М.: ВСЕГИНГЕО, 1981 (в соавторстве) .

6. Оценка подземного стока по территории Нечерноземной зоны РСФСР (принципы составления карт подземного стока) // Природные условия Нечерноземной зоны РСФСР. - М.: Изд-зо Моск. ун-та, 1981. -Вып. 1. - С. 48-63 (соавторы В.А.Всеволожский, В.В.Долгополов).

7. Вопросы исследования распределения величин подземного стока вероятностно-статистическими моделями и оценками // Вопросы гидрогеологии. Закономерности формирования и оценка ресурсов подземных вод. - М.: Изд. Моск. ун-та, 1981. - С.54-62.

8. Вероятностно-статистический подход к оценке распределения естественных ресурсов пресных подземных вод // Формирование подземных вод как основа гидрогеологических прогнозов: Мат. I Всес. гидрогеол. конф. - М.: Наука, 1982. - Т. 1. - С. 225-229.

9. Карта подземного стока Нечерноземной зоны РСФСР (М-б 1:1 500 000) / Ред. В.А.Всеволожский - М.: ГУГК, 1984 (в соавторстве).

10. Опыт исследования скрытой периодичности подземного стока // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. - 1984. - 6. - С. 85-88 (соавтор А.А.Либерман) .

11. Системное обоснование мониторинга подземных вод при разработке месторождений твердых полезных ископаемых // Подземные воды и эволюция литосферы: Матер. Всесоюзн. конф. - М.: "Наука", 1985. - Т. 2. - С. 321-234 (соавторы С.Н.Тагильцев, А.Н-Семячков).

12. Атлас карт элементов водного баланса Центральной и Восточной Европы / Ред. О.В.Попов; Комисс. ЮНЕСКО. - Будапешт, 1985. - Лист 4. Карта подземного притока в реки (в соавторстве).

13. Факторно-регрессионные модели. Моделирование распределения подземного стока (артезианские бассейны и горноскладчатые области). // Методические разработки по курсу "Моделирование

гидрой cujiui ичееких и инженерно-геологических процессов" / СГИ. -Свердловск, 1985. - Вып. 2. - 56 е.; Вып. 3. - 46 с.

14. Имитационное моделирование напорного водоносного горизонта (Муха И., Павликова Е.). // Acta Geologica et Geographica Universitatis Comenianae Geologica. - Bratislava, 1985. - 39. -C. 101-113.

15. О построении вероятностной модели водного баланса Каспия в проблеме исследования динамики глобального стока // Гидрогеологические исследования межгорных впадин. - Фрунзе: Илим, 1985. - С. 259-269 (соавтор Е.М.Полканова).

16. Исследование связи стоковых характеристик и структуры речной сети в различных гидрогеологических условиях центра Нечерноземья // География и природные ресурсы. - 1986. - 4. -С. 157-159 (соавторы А.Н.Иванов, Р.П.Кочеткова).

17. Системный подход и методы исследования структуры стоковой оболочки умеренного пояса // Гидрологические исследования ландшафтов. - Новосибирск: Наука СО, 1986. - С. 38-48.

18. Результаты факторно-регрессионного моделирования условий формирования подземного стока Московского и Волго-Камского артезианских бассейнов // Гидрологические исследования ландшафтов.

- Новосибирск: Наука СО, 1986. - С. 119-131 (соавторы Р.П.Кочеткова, В.М.Прилепин).

19. Модели мониторинга временной изменчивости подземных вод // Тез. Всесоюз. съезда инженер-геологов и гидрогеол. - Киев. - 1988.

- Вып. 4. - С. 39-40 (в соавторстве).

20. Вероятностные модели взаимодействия геосфер

B.И.Вернадского // Вестник Московского ун-та. Сер. 4. Геология. -1988. - 1. - С. 36-45 (соавторы А.С.Поляков, В.Н.Соколов).

21. Районирование территории по гидрогеологическим условиям формирования подземного стока на основе системного подхода (на примере Нечерноземья) // Тр. ГГИ. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. -Вып. 335. - С. 95-113.

22. Статистические методы решения гидрогеологических задач. -М. : Недра, 1989. - 176 с. (соавтор С.М.Чесалов).

23. Гидрологическое обоснование региональной оценки ресурсов подземных вод //Тр. V Вс!есоюэн. гидрологич. съезда. - Л.: Гидрометеоиздат, 19 89. - Том 2: Водные ресурсы и водный баланс. -

C. 114-120, дискусс. 385-386 (соавторы А.З.Амусья, Н.С.Ратнер).

24. Вероятностные модели условий формирования подземного стока //Тр. V Всесоюзн. гидрологич. съезда. - Т.6: Теория и методы гидрологических расчетов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 66-72 (в соавторстве).

25. Пространственно-временная изменчивость подземного стока и ее учет в водохозяйственных расчетах //Тр. V Всесоюзн. гидрологического съезда. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - Т. 6: Теория и методы гидрологических расчетов. - С. 460-466, дискусс. 502-503 (соавтор Н.С.Ратнер).

26. Системный анализ многомерных данных для построения моделей литомониторинга // Труды II Всесоюзн. семинара "Практическая геостатистика". - Петрозаводск: Карель. НЦ АН СССР, 1991. -

С. 56-65 (в соавторстве).

27. Тест-массив для обучения автоматизированному картографированию многомерной информации // Практическая геостатистика: Тр. II Всесоюзн. сем. - Петрозаводск: Карель. НЦ АН СССР, 1991. - С. 66-73 (соавтор В.М Прилепин).

28. О задаче исследования пространства "ноосферы" В.И.Вернадского и развитии многомерного мышления у студентов геологов // Dokl. XXX Synp. Pracovniku Bauskeno Prüm. SLU. Hornicka Pribrara ve vede a technice, Matematicke metody v geologii. - Praga, 1991. - M. 2. - P.351-356.

29. Автоматизированное составление карт стока на ландшафтной основе // Ландшафтно-гидрологический анализ территории. -Новосибирск: Наука СО, 1992. - С. 135-144 (соавторы П.В.Петров,

В.М.Прилепин) .

30. 06 использовании системных моделей стоковой оболочки гидросферы в ГИС "Мониторинг естественных ресурсов пресных подземных вод" // Ресурсно-экологическое картографирование Сибири

на основе соврем, информ. технологий: Тр. V Конф. по темат. картогр. - Иркутск, 1993. - С. 86.

31. Введение в статистический анализ многомерных данных: Электронный учебник. - М.: Университетский центр по интеллектуальным разработкам компьютеризации образования в экологии, геологии и других науках "Брейн Эдюком ЛТД" Научного Парка МГУ, СП Геософт-Истлинк, 1993. - 720 Кб на дискете + Руководство пользователя (36 стр.: ил., библ. 11 назв.). - 139 сюжетов экранов: 22 текст., 67 рис., 9 табл., 6 упражн., 34 вопр. и отв. (соавторы С.М.Чесалов, А.А.Таран, А.А.Никольский).

32. Conception, models and experience in assessing the impact of technical and technological disasters of the geological environment // Hydrological sciences and technology. - 1993. - У (in co-authorship).

33. Models and methods of treating groundwater monitoring data using an example of the South part of Vysoke Myto synkline // The mining Pribram simposium, International section: Matematical methods in geology: Abstracts vol., Oktober 9-14, 1995. - Prague, Czech republic, 1995. - P. 43 (co-authors A.A.Roshal, L.Krziz).

34. Об использовании модели структуры стоковой оболочки гидросферы для обоснования гидрологических расчетов // Расчеты речного стока: Тез. докл. Межд. симпоз. ЮНЕСКО, С-Пб, Россия, 30.10-3.11.1995 Г. / ГГИ. - С-Лб., 1995. - С. 44-45 (соавтор

H.С.Ратнер).

35. Dynamic-stochastic model of ground water balance for river basins // Proc. of the Third International Conference/Workshop or. Integrating Geographic Information, Santa Fe, NM (CD and WWW), 1996 / National Center for Geographic Information and Analysis, Santa Barbara, CA (co-authors I.S.Pashkovsky, E.Yu.Potapova).

36. Headwaters of national rivers Volga and Mississippi: Application of GIS-technology for the formulation and development of multidisciplinary research on environmental protection // Proc. of InterCarto 2: GIS for environmental studies and mapping. -Irkutsk, Russia: Parker Sherwood, Inc., Fort Collins, CO, 1996. -P. 228-231 (in co-authorship).

37. GIS "River basin" and its application in ecological mapping // Ibid. - P. 257-260 (in co-authorship).

38. Die Systemanalyse der mehrdimensionalen hydrologischen Daten (auf dem Beispiel der Einzugsgebieten der Donau und Denissej) // XVIIIth Conference of the Dunube Countries on Hydrological Bases of Water Management. Vol. 19/2. TUG. Graz, Austrie, August 1996. -P. 165-170 (co-author L.Korytny).

39. Концепция создания информационной технологии поддержки принятия решений при чрезвычайных ситуациях в сельском хозяйстве // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. - 1996. - Вып. 3. - М., 1996. - С. 78-87 (в соавторстве).