Классифицирование массива данных

При этом строят диаграмму зависимости распределения компонентов от минерализации; минерализацию (в г/дм3) откладывают по горизонтальной оси диаграммы, компоненты (в экв.%) — по вертикальной.

Линией, проведенной параллельно горизонтальной оси минерализации и соответствующей 10 экв.% вертикальной шкалы, отсекают компоненты с содержанием в воде более 10 экв.%, которые образуют гидрогеохимические группы; линией, соответствующей 5 экв.%, отсекают компоненты с содержанием от 5 до 10 экв.%, которые образуют подгруппы.

Компоненты с содержанием менее 5 экв.% в наименование состава воды не включаются как не содержащие значимой гидрогеохимической информации. По точкам пересечения компонентов с горизонтальными прямыми, составляющими 10 и 5 экв.%, устанавливают диапазоны минерализации для групп и подгрупп. Для типов и классов диапазоны минерализации определяют по точкам пересечения кривых распределения анионогенных и катионогенных компонентов друг с другом.

Через все точки опускают вертикальные линии на шкалу минерализации; эти линии являются границами подземных вод с конкретным компонентным составом и минерализацией.

Для данной методики классифицирования составлена программа работы ЭВМ, в основу которой положено построение аппроксимационных зависимостей фактических данных методом наименьших квадратов (МНК). Для любой пары показателей может быть найдена аппроксимирующая зависимость.

Основные положения построения зависимостей заключаются в преобразовании координат, позволяющем наилучшим образом объединить точки, характеризующие состояние изучаемых показателей в воде одиночного водопункта в виде кривых распределения. Для этого используют простой перебор преобразований координат. При анализе исходных данных не рекомендуется исключать из работы точки со значениями, не соответствующими совокупности. Эти точки следует рассматривать на фоне совокупности как аномальные, сформированные под влиянием инородных условий (загрязнение и др.). В пределах совокупности программой выполняется построение всех полученных зависимостей в единой системе координат. На их основе выделяют гидрогеохимические типы, классы, группы, подгруппы.

Результаты оформляются в виде классификационной диаграммы (рис. 2.1).

Пример гидрогеохимического классифицирования подземных вод

Рис. 2.1. Пример гидрогеохимического классифицирования подземных вод

В результате классифицирования массива данных химический состав подземных вод характеризуется одновременно по минерализации и компонентному составу в пределах диапазонов минерализации, соответствующих типам, классам, группам, подгруппам.

Порядок записи компонентного состава воды:

  • 1) индексами компонентов:
    • а) от анионогенных к катионогенным;
    • б) в пределах анионогенных и катионогенных компонентов от больших содержаний к меньшим (например, ClS04NaCa);
  • 2) словами: с окончаниями в словах, характеризующих анионогенные и катионогенные компоненты (например, хлоридно-суль- фатные натриево-кальциевые).

Затем решается задача разграничения полученных группировок по типу формирования вод — природным и техногенным путем:

  • • в случае природного формирования вод в выделении гидрогеохимических группировок участвуют компоненты, характер распределения которых на классификационной диаграмме соответствует климатолого-ландшафтным, литолого-геохимическим, гидрогео- динамическим и другим природным условиям рассматриваемого водоносного комплекса;
  • • в случае техногенного формирования, например, загрязнения распределение одного конкретного (двух, трех и т.д.) компонента отображают двумя (для каждого компонента) кривыми, соответствующими природным и техногенным условиям (рис. 2.2). С учетом первой кривой выделяют группы вод природного формирования, второй — техногенного.
Примеры распределения компонентов и минерализации в подземных водах природно-техногенных систем

Рис. 2.2. Примеры распределения компонентов и минерализации в подземных водах природно-техногенных систем

Часто компоненты техногенного формирования на регрессионной диаграмме имеют рассредоточенное относительно минерализации распределение (см. рис. 2.2), которое, так же как и линейное распределение, фиксирует изменения в компонентном составе природных вод.

Решение задачи по оценке процессов формирования компонентов в подземных водах посредством классифицирования осуществляют путем отнесения компонентов к категориям: 1) с возрастающим содержанием относительно минерализации; 2) с убывающим содержанием относительно минерализации; 3) с неизменяющимся содержанием. Компоненты первой категории привносятся в подземные воды; второй — выводятся из подземных вод; третьей — не участвуют в процессах формирования состава воды.

Конкретный набор процессов зависит от соотношения составов компонентов в источниках (породах, газах и т.д.) и подземных водах конкретных миграционных систем. Такой подход к решению данной задачи обусловливается тем, что шкала минерализации классификационной диаграммы отражает направленность фильтрационного потока подземных вод, так как соответствует одному из главных законов гидрогеохимии, трактующему, что возрастание минерализации подземных вод осуществляется в направлении фильтрационного потока; это возможно, так как процессы привноса компонентов в воду количественно более значимы по сравнению с процессами вывода компонентов из подземных вод. Обоснование: растворимость первых выше, чем вторых.

Приуроченность к гидрогеологическим условиям тех или иных процессов и сформированных в результате вод следует из их соотношения с минерализацией, которая является функцией фильтрационного потока подземных вод. На классификационной диаграмме воды с минимальным диапазоном минерализации и соответствующим ему компонентным составом и характером процессов представлены водами областей инфильтрационного атмосферного питания; с максимальным диапазоном минерализации — водами областей разгрузки и близкими к ним; с промежуточными — водами областей транзита.

Таким образом, классифицирование позволяет получить сведения: о закономерностях распределения компонентов в подземных водах региона при возрастании их минерализации, а, следовательно, в направлении фильтрационного потока; физико-химических процессах формирования компонентов воды; качественных и количественных изменениях в составе вод под техногенной нагрузкой.

Путем сравнения компонентного состава подземных вод техногенного и природного формирований получают количественную оценку техногенного воздействия на химический состав подземных вод региона; например, вычтя из концентрации СГ подземных вод природно-техногенного формирования концентрацию СГ вод природных, оцениваем загрязнение вод хлоридами.

Классифицирование подземных вод по качеству

Оценку качества подземных вод при классифицировании осуществляют с учетом ПДК по хлоридам, сульфатам, азотным соединениям, микрокомпонентам, а также жесткости и агрессивности. Строят диаграммы (для каждого компонента качества) или единую диаграмму зависимости компонентов качества от минерализации исследуемого водоносного горизонта или региона. Минерализацию откладывают на горизонтальной шкале (в г/дм3), компоненты качества — на вертикальной в соответствующих единицах (содержание микрокомпонентов и компонентов СГ, S042-, Na+ — в мг/дм3; жесткость — в мг-экв/дм3; сульфатная и углекислотная агрессивность — в мг/дм3; карбонатная агрессивность — в мг-экв/дм3 и т.д.). Параллельно шкале минерализации проводят линии в соответствии с величинами ПДК компонентов качества, отмеченными на вертикальной шкале. Строят кривые распределения компонентов качества в зависимости от минерализации.

Через точки пересечения кривых распределения компонентов качества с горизонтальными линиями на шкалу минерализации опускают вертикальные прямые, ограничивающие диапазоны минерализации, в пределах которых подземные воды не ухудшены и ухудшены по соответствующим показателям качества (рис. 2.3).

Исходя из полученных диапазонов минерализации и используя результаты классифицирования подземных вод по химическому составу, устанавливают общий состав подземных вод ухудшенного качества и их положение относительно распределения макросостава подземных вод.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >