Мониторинг геологической среды - Королев В.А.
ISBN 5-211-03344-2
Скачать (прямая ссылка):
"глубокие водоносные горизонты" — описывающий процессы переноса на нижней границе выделенных водообменных литосистем;
"геохимический термодинамический барьер" — характеризующий смену условий в зонах разгрузки подземных вод (стоки).
Каждый из этих блоков представлен конкретными моделями разного уровня формализации в зависимости от имеющейся к данному времени информации по объекту исследований, а также теоретической и экспериментальной обоснованностью методов моделирования. В рамках мониторинга геологической среды ПДМ дает возможность "проиграть" на основе факторной модели конкретные ситуационно-прогнозные задачи, часто возникающие, например, при эксплуатации системы городского хозяйства Москвы и принять на их основе управляющие решения или выдать соответствующие рекомендации эколого-геологического содержания.
В качестве региональных постоянно действующее моделей выступают обычно картографические ПДМ крупных регионов в масштабе 1:100 000 или 1:500 000, методика функционирования которых заключается в возможности в ходе мониторинга постоянного уточнения различных условий и факторов развития геологической среды с последующим их автоматическим картографированием. По существу такие картографические ПДМ представляют собо! автоматизированный картографический комплекс, выпускающий "дежурные" карты геологической, среды.
Для мониторинга локального и детального уровня разрабатываются картографические ПДМ более крупных адасщтдбов, — от 1:500 до 1:10000. Такие модели используются для мониторинга территорий гидроузлов и крупных водохранилищ, крупных горнорудных предприятий и месторождений подезльщ ископаемых, городских агломераций и т.д. Картографические ПДМ в этих случаях сопровождаются и различными имитационными (натурными или математическими) постоянно действующими моделями, позволяющими изучать закономерности развития карста, активизацию оползневых процессов, подтопление ш т.д. Такие ПДМ имеют комплексный характер и сложную структуру. В частности^ для создания ПДМ различных экзогенных процессов, устойчивости склонов и откосов применяются методы статистической теории надежности с использованием метода конечных элементов (МКЭ) наряду с традиционными методами детерминированного и вероятностного моделирования. Причем соотношение между вероятностными и детерминированным! методами моделирования зависит от масштаба модели: в мелкомасштабных преобладают вероятностные методы, в крупномасштабных — детерминированные. Примерами таких ПДМ локального и регионального уровня являются ПДМ "Оползни северо-западного побережья Черного моря", созданная в Одесском государственном университете под руководством И.П. Зелинского, многоуровневая ПДМ "Крым" по оползням Южного берега Крыма, созданная во ВСЕГ1НРЕО, и др.
Многоуровневые ПДМ в системе мониторинга обычно содержат три подсистемы или модельных блока, отличающихся уровнем моделирования и связанных друг с другом. ПДМ первого уровня, являющаяся региональной ПДМ, контролирует обычно всю изучаемую территорию и обеспечивает решение региональных вопросов прогнозирования. Отдельные таксоны на ней выделяются по типовым разрезам и временным зонам, устанавливаемым на основе анализа воздействующих природных и техногенных факторов. Она строится на базе вероятностных методов моделирования с использованием гармонического и регрессионного анализа и
реализуется в виде картографических моделей масштаба 1:200 000-1:100 ООО. ПДМ этого уровня имеет собственный пакет программной
ПОДДерЖКИ. ; %
ПДМ второго уровня создаются для отдельных эталонных участков, характеризующих какой-либо характерный для данной территории процесс или явление. Они выполняют функции локальных моделей и реализуются как в форме картографических (масштаба 1:25 000), так и в форме образных графических моделей, имитирующих тот или иной процесс. Они строятся на базе смешанных вероятностно-детерминированных методов моделирования и также имеют свой пакет программной поддержки. ПДМ второго уровня являются блоком первичной обработки информации для модели первого уровня.
ПДМ третьего уровня характеризуют детальные участки и проявление процессов и явлений на наблюдательных полигонах и площадках в масштабе от 1:500 до 1:10 000. Они строятся в основном на базе детерминированных методов моделирования и работают на основе поступающей из АИПС первичной информации по результатам режимных стационарных наблюдений за конкретным процессом. Обработанная в ПДМ этого уровня информация поступает затем в ПДМ второго уровня для решения задач локального моделирования.
Решение вопроса о сложности моделируемых объектов разных уровней, являющегося основным при выборе имитационных процедур, в существенной мере зависит от совершенства систематики внутренних и внешних взаимоотношений между отдельными звеньями процессов. В этой связи в последнее время в инженерной геологии и гидрогеологии усиливаются тенденции применения в качестве базовых моделей (на основе которых возможно рациональное последовательное усложнение моделей в целом) таких, которые описывают водо- и теплообмен, точнее — моделей темпломассопереноса. Их построение осуществляется и на базе методов термодинамики (равновесной и неравновесной). В этой тенденции отражается осознание водо- и теплообмена как главнейшего фактора, определяющего характер взаимосвязей в иерархии природных систем. Привнесение в геологическую среду факторов техногенеза не меняет присущих ей законов переноса и трансформации вещества и энергии. Оно лишь модифицирует условия проявления соответствующих процессов, а также их следствия. Поэтому согласно физико-геологическому подходу вопрос учета техногенных факторов в имитационном прогнозном моделировании легко решается, если представить их в качестве привнесенных в естественную систему новых граничных и внутренних условий протекания процессов.
