автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Интерполяционный метод экологического мониторинга акватории водохранилищ

На правах рукописи

КОТЕЛЬНИКОВ АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА АКВАТОРИИ ВОДОХРАНИЛИЩ

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафдере "Автоматизация производственных процессов" Новомосковского института Российского химико-технологического университета им. Д.И.Менделеева и на кафедре "Мониторинг и автоматизированные системы контроля" Московского государственного университета инженерной экологии".

Научный

руководитель: доктор технических наук, профессор Беляев Юрий Иванович

Официальные

оппоненты: доктор технических наук, профессор Попов Александр Александрович

Защита состоится : 29 сентября 2005 года в 12-00 часов на заседании Диссертационного Совета Д.212.145.02 в Московском государтсвенном университете инженерной экологии по адресу: 107884, ГСП г.Москва Б-66, Старая Басманная, 21/4. Отзывы в двух экземплярах, скрепленных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 107884, ГСП г.Москва Б-66, Старая Басманная, 21/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 29.09.2005 года

Ученый секретарь

кандидат технических наук, доцент Воробьев Виктор Ильич

Ведущая организация: Российская международная

академия 1уризма (г.Москва).

диссертационного Совета Д.212.145.02

Мокрова Н.В.

£00£-У /3.363

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Разработка методов экологического мониторинга водных объектов в условиях дефицита целевых экологических показателей, действия помех измерения, пространственной, временной неравномерности и дискретности целевых данных предполагает предварительный анализ изучаемой проблемы, составление схемы сбора исчерпывающего статистического материала, достоверно отражающего внутренние закономерности между наблюдаемыми факторами и изучаемым экологическим состоянием водной среды, оценку их достоверности, подтверждения наблюдаемых сходств или различия с аналогичными данными или контрольными экспериментами, оценку причинно-следственных связей, оценку устойчивости метода при случайных погрешностях в значениях входных показателей и в ситуациях, когда отсутствует полный набор факторов, влияющий на динамику целевого параметра.

Выбор метода мониторинга целевого объекта усложняется при наличии перекрестных зависимостей между отдельными наблюдаемыми загрязняющими или провоцирующими факторами, когда проявление одного фактора является следствием возникновения другого, особенно при нелинейном характере этих зависимостей. При этом необходимо учитывать особенности внутриводоемных процессов самоочищения, репродукции, сезонные показатели свойств водной среды.

Эти, далеко неполные, особенности водохранилищ приводят к необходимости разработки наиболее эффективного метода мониторинга экологических процессов, протекающих в среде водного объекта

Цель работы. Целью диссертационной работы является создание эффективного метода экологического мониторинга акватории водохранилищ в условиях ограниченности точек отбора проб воды, действия помех измерения и дефиците знаний о закономерностях физических, химических и биологических процессов, протекающих в водной среде водохранилищ различной топологии и геометрии.

Задачи, решаемые в работе: 1. Изучение особенностей и закономерностей физических и биохимических процессов, протекающих в водной среде в условиях

экологического загрязнения.

2. Разработка камерной модели бассейна водохранилища, линеаризующей межкамерные водообменные процессы.

3. Разработка метода восстановления поля загрязнения акватории водохранилищ по результатам замера концентраций целевых ингредиентов в ограниченных точках отбора проб.

6. Разработка метода синтеза оптимального плана размещения точек отбора проб загрязняющих веществ с целью наиболее адекватного восстановления поля загрязнения акватории водохранилища.

7. Экспериментальное обоснование эффективности разработанного метода мониторинга.

8. Разработка принципиальной схемы экологического мониторинга акватории водохранилищ.

Методы исследования.

В работе использованы классические статистические и гидродинамические методы исследования особенностей загрязняющего процесса, протекающего в водной среде водохранилищ. Для разработки методов восстановления поля загрязнения и синтеза оптимального плана размещения точек отбора проб за основу был взят метод стохастической интерполяции.

Научная новизна.

1. Предложена балансовая многокамерная модель для расчета полей распространения загрязняющих веществ в бассейне водохранилищ.

2. Проведенное в работе исследование многолетних лабораторных анализов воды Шатского водохранилища методом стохастической интерполяции позволило установить, что существует рациональный план размещения точек отбора проб воды, обеспечивающий адекватный мониторинг всей акватории водохранилища.

3. На основе метода стохастической интерполяции создана методика контроля водной среды закрытых водоемов.

Практическая ценность работы состоит в теоретическом обосновании принципа обучения программных средств на данных многолетних наблюдений состояния водной среды водохранилищ с целью вы-

явления внутренних закономерностей, имеющих место при протекании гидрохимических процессов в водном объекте произвольной геометрической топологии, в условиях различных метеорологических характеристик окружающей среды, сезонных показателей среды мониторирова-ния и географических особенностей расположения целевого водного объекта. Принцип программного обучения, разработанный в данной работе позволяет выявить скрытые закономерности физических и гидрохимических процессов, протекающих в среде водного объекта.

Реализация результатов работы. Основные идеи и результаты теоретических, экспериментальных исследований реализованы в программных пакетах «Вода» и «Атмосфера», использоваемые и внедренные в Новомосковском комитете по охране природы, в учебном процессе НИ РХТУ и предложены на реализацию в организациях мониторинга водного хозяйства РФ.

Достоверность работы. Разработанный метод мониторинга акватории водохранилищ аппробирован на примере Шатскош водохранилища г.Новомосковска Тульской области. Результаты более чем 3-х летнего испытания данного метода для данного объекта подтвердили достоверность мониторинга акватории Шатского водохранилища, реализованном в программном пакете «Вода», со средней ошибкой неадекватности за 3-х летний период менее 7,5%. Последующая программная коррекция метода с учетом внепланвых замеров при вненормативных сбросах загрязняющих веществ обеспечивала точность мониторинга не хуже 8,5% даже в случае экологической нагрузки на целевой водный объект относительно средней его предистории более чем в 34,8%

Автор выносит на защиту:

- Методику экологического мониторинга актватории водохрнаи-лищ на основе метода стохастической интерполяции;

- Методику синтеза рационального плана размещения точек отбора проб, обеспечивающего адекватный контроль экологического состояния акватории водохранилищ.

Апробация работы. Основные идеи и результаты работы были представлены и обсуждены на:

- ХЫУ научно-практической конференции МИХМ 22.01.1991 г.

- II международная научно-практическая конференция «Экологи-

ческие проблемы индустриальных мегаполисов» 24-27 мая 2005 года в МГУМ.

- XVIII международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18», Казань, 2005.

- В ряде публикаций «Вестника академии РАДСИ», 1998, 2001, 2002,2004 гг.

- III Всесоюзного совещания "Метрология ионизирующих излучений, -JL, -1990 г..

- III Всесоюзной научной конференции КХТП-Ш, Москва, 1989 г

- III Всесоюзного совещещания "Метрология ионизирующих излучений", -Л, -1990 г..

- В 8 публикациях тезисов научно-практических конференций РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский институт, - 1998 -2005 гг.

Публикации. Тема диссертации представлена в 9 публикациях. В части публикаций, подготовленных в соавторстве, основные идеи те-оретитеских разработок принадлежат автору и научному руководителю работы. Практическая проверка изложенных в диссертации идей, их коррекция и программная реализация принадлежат автору настоящей работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы с 105 наименованиями.

Изложена на 165 страницах машинописного текста. Включает 25 рисунков, б таблиц.

В заключении данного раздела хочу выразить глубокое чувство признательности и благодарности научному консультанту кандидату технических наук, доценту Эдельштейну Юрию Давидовичу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и значимость работы, особенности проблем современного мониторинга бассейнов водохранилищ, вытекающие из этих особенностей цели исследования, новизна и задачи, решенные в данной работе.

В первой главе на основании литературного анализа особенностей гидродинамики и существующих методов мониторинга водохрани-

лищ, автор приходит к выводу, что водохранилище представляет собой некоторую природную среду, подвергающуюся возмущающим воздействиям как со стороны внешних природных образований, так и со стороны объектов, являющихся результатом и следствием цивилизованной или необдуманной заранее деятельности человека. Однако в силу объективных и субъективных условий развития указанных источников возмущения чрезвычайно сложно организовывать эффективный экологический мониторинг водной среды целевого водохранилища.

Наличие речных притоков, источников неконтролируемых промышленных сбросов, слив отходов результатов жизнедеятельности примыкающих населенных регионов, последствия аварийных или вовремя незафиксированных вненормативных выпусков побочных продуктов промышленного производства критически влияет на ход и динамику процессов самоочищения и репродукции водной среды водохранилищ.

Важную роль на экологию водного бассейна водохранилищ оказывают также и характерные для данного региона изменения сезонных климатических факторов, экологические параметры подземных питающих водных ресурсов, географическая топология и геодезические параметры акватории водохранилища.

Отмечается отсутствие работ по изучению предистории экологического состояния конкретного водохранилища с целью создания динамических самообучающих систем мониторинга без разработки с "нуля" специфических математических моделей данного водохранилища. Тем более нет сведений в литературе о динамической эволюции подобных моделей в зависимости от существенного изменения динамики указанной предистории.

Во второй главе рассматриваются гидродинамические особенности процессов распространения загрязняющих веществ в закрытых водоемах, а также самоочистительные и репродуктивные свойства водной среды этих объектов.

Водохранилища - это сложные водные объекты с самой разной конфигурацией, глубиной, наличием сточных вод, притоков, впадающих рек и т.п. На рис.1, представлен спектр внешних и внутренних процессов, определяющих внутреннюю динамику экологического состояния закрытых водоемов.

Рис. 1 .Внешние и внутренние процессы, определяющие экологическое состояние закрытых водоемов.

Предложена многокамерная модель, согласно которой водохранилище в виде сетки смежных камер малого объема, каждая из которых представляет собой «идеальный смеситель», т.е. все параметры и концентрации веществ в пределах одной камеры считаются постоянными величинами. На рис.2, показана поверхностная проекция основных водообменных взаимодействий на границах рассматриваемых смежных камер. Такое представление акватории водохранилища линеаризует поле распределения загрязнения в пределах элементарной камеры.

В главе выполнен анализ баланса водных потоков в отдельно взятой камере и на границах смежных камер с целью обеспечения непрерывности и синхронизации водообменных процессов по всей акватории водохранилища. Результаты данного анализа позволили представить процессы перемешивания и разбавления загрязняющих веществ в виде кусочно-линеаризованной аппроксимации поля загрязнения в масштабах акватории водохранилища.

В рамках задач данной работы рассмотрен стационарный режим внутриводоемных взаимодействий между камерами водохранилища, минимальный объем которых согласуется с критериями стационарности водного баланса в данной камере.

Диффузия в смежную камеру

Поступление из смежной камеры

Поступление загрязнителя из внешних источников

Поступление, вещества в виде золовых загрязнений, диффузии из донных отложений, затопленных почв и раститель-остатков

м'"' V" ^ V" .у.

------

Ветро-волновые течения

Отвод в смежную камеру

Потери загрязнителя при отборах и попусках

Расход воды за счет

Ь-ХХ ^испарения ^ ^

^ Самоочищение и продукция

^ у-'у--

Диффузия ИЗ смежной камеры

Рис.2. Баланс потоков загрязняющих веществ в элементарной камере водохранилища

В результате получено реккурентное соотношение для ценки концентрации инградиента в элементарной камере водохранилища:

т=0

где

С; - концентрация инградиента в ¡-ой камере;

А| - эквивалентная концентрация загрязняющих веществ, поступивших в ¡-ую камеру за счет внешних источников и сбросов, а также попусков, отборов, процессов самоочищения и испарения в текущем стационарном периоде;

Фт | - весовой вклад инградиента из ш-ой камеры в результирую-

щее загрязнение ¡-ой камеры для текущего стационарного периода в контексте интенсивности всех входящих и выходящих водных потоков;

N - число камер, смежных с ¡-ой камерой.

В главе показано, что для стационарного режима:

1нс>К+о^сг

д __Ш~1_ГЛ-1_

^ + 1НрВтН, + "Г-ОГ + Iм(<Э$Г, + К,

ш=1 т=1 т=1

ф =-т=!- пл

т=1 т=1 ш=1

где

Wi - водный объем ¡-ой камеры;

с*

- фоновая концентрация ингредиента; ОЦ, С^ - расход и концентрация инградиента в ¡-ую камеру для т-ого сброса; Ывн - число источников сброса для ¡-ой камеры; СС СтЛ - расход и концентрация инградиента в ¡-ую камеру из гп-ого золового отложения, диффузии из донных отложений, растительных остатков, подземных источников и т.п. (побочные источники); Мзол - число побочных источников для ¡-ой камеры; д"сп - расход воды на испарение из ¡-камеры; - водообменный расход из ш-ой смежной камеры в ¡-ую; От | - коэффициент диффузии инградиента из т-ой смежной камеры в ¡-ую; Ртд - площадь поперечного сечения т-ой смежной камеры с ¡-ой. К| - показатель самоочищения и распада инградиента в ¡-ой камеры за счет регенеративных и восстановительных способностей ¡-ой камеры и с учетом биологической активности микро- и макроорганизмов.

В третьей главе приводятся результаты численного моделирования поля загрязнения водохранилища с целью выявления линейных корреляционных зависимостей между состояниями водной среды в узлах камерной сетки и разработки на этой основе интерполяционного метода мониторинга акватории данного водоема. При этом исследовался стационарный режим, удовлетворяющий балансовой схеме (2).

На рис.3 представлена проекция рельефа дна водохранилища и 4 точки сбросов загрязняющих потоков в одном из модельных вариантах.

Рис.З.Проекция рельефа дна водохранилища в модельных вариантах. Глубина водохранилища варировалась от 2 м (самые темные области) до 10 м (самые светлые области. Цифрами со стрелками указаны точки сброса загрязняющих веществ в акваторию водохранилища.

Схема (2) исследовалась для следующих 1024 вариантов:

- рельефа дна в диапазоне глубин от 2 до Юм;

- числа, расположения и мощности источников внешних сбросов загрязняющих веществ (мощность варьировалась от 0.01 до 0.5и', концентрации от 5% до 30%, где - средний водный объем элементарной камеры водохранилища);

- количества загрязняющих веществ из золовых отложений, подземных источников, донных отложений и раститетльных остатков (от 0.01 до 0.5\¥);

- интенсивности межкамерных водообменных и диффузионных процессов (от 0.01 Ш до 0.5

- самоочистительной способности камеры водохранилища (0.01 до 0.1Ш);

- температуры окружающей среды (от 20°С до 40°С).

Качество апппрокимации поверхностного поля загрязнения исследовалось на сетке межкамерного разбиения с количеством ячеек от 5x5 до 100x100.

Зависимость среднеквадратичной ошибки схемы (2) от дискретности сетки на множестве модельных вариантов представлена на рис.4.

сетка 9x9

СКО 7,5%

V

о

т—1—I—|—1—1—I—п~1—'—'—1—'—'—'—'—'—1—»—>—I—>—г~»—I—I—I—»—г—'—I—г

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 Дискретность камерной сетки

Рис.4. Среднеквадратичная ошибка аппроксимации поля загрязнения водохранилища взависимости от размера камерной сетки.

Далее в главе, приняв точность схемы (2) за 7,5%, и оценив по рис.4 для этой точности средний размер сетки в 9x9 ячеек, была проведен кросс-корреляционный анализ множества расчетных концентраций внутри камер водохранилища. В результате была выявлена корреляционная взаимосвязь концентрации в отдельно взятой камере с концентрациями не только смежных камер, но и камер, в других ячейках расчетной сетки, что позволило сделать вывод о возможности представления поля загрязнения водохранилища на достатачно адекватной камерной сетке в виде взвешенной суммы ортонормированной системы функций вида:

Эд, - коэффициент при ш-ой функции фт ортонормированной системы, значение которого зависит от геометрических, геодезических, гидравлических, самоочистительных и метеорологических характеристик среды водохранилища. Причем, вариации данного коэффициента приобретают линейный характер, начиная с некоторого минимального размера ячейки камерной сетки. В дальнейшем эта линейность приобретатет

N

&т-<рт(х,у,г) ,

(3)

где

№0

все более устойчивый характер по мере уменьшения размера камерной ячейки.

На основании проведенных исследований установлено, что для адекватной камерной сетки справедлива следующая интегральная схема оценки коэффициентов в (3):

М -1

ат = I Рк(ат )-Ск , (4)

где к = °

Р^а,,,) - интерполирующий базис для к-ого коэффициента в (3);

Ск - средняя концентрация загрязняющего вещества, наблюдаемого в к-ой камере водохранилища;

М - число камерных ячеек, покрывающих всю акваторию водохранилища.

Далее в главе рассматривается процедура оценки интерполирующего базиса для (4), разработанного на основе метода стохастической интерполяции, устойчивого к случайным и неконтролируемым погрешностям реперных измерений наблюдаемого поля загрязнения.

Показано, что имеет место следующая реккурентная процедура:

7' I1 ■Ап-1 (а,.™ )• Л„-1 (С,,„) + ? ■ "Г Р^п-,(ат) • Р,,,,.,(Сп)

Рп,п(ат) = ^----1- '(5)

1 ь-1 , ,

Ь 1=0

п-1 2

1+ 1р,;п-1(сП) j=o

где

Ап-1(а1,т)- ^11-1(^-1,11) - невязки коэффициентов и концентраций для п-1-ого шага реккурентного синтеза интерполирующего базиса на множестве предисторий данных параметров;

(аш п-1 (Сп) - состояние интерполирующего базиса для

п-1 шага реккуретной оценки интерполирующего базиса коэффициентов и концентраций поля загрязнения на множестве предисторий;

- параметр, учитывющий погрешность результатов лабораторных анализов наблюдаемых концентраций, дискретность расстановки точек отбора проб, степень неадекватности принятых допущений для

11

I

модели конкретного водохранилищаю и оцениваемого на множестве данных многолетней предистории или в результате специально проведенных исследований целевого водоема.

При этом имеет место коррекция интерполирующего базиса после каждой реккурентной итерации по схеме:

(ат ) = Р),п-1 (ат ) ~ (Сп ) • Рп,п (ат ); Ы<>,...,П-1] (6)

Анализ размещения точек наблюдения поля загрязнения акватории водохранилища позволил разработать метод синтеза рационального плана размещения аппаратных средств мониторинга. Исходным материалом метода является набор предисторий водохранилища за регламентированный период наблюдения. Очевидно, что данные этих наблюдений прямо или косвенно содержат в себе закономерности функционирования водохранилища в условиях динамически меняющейся экологической нагрузки. Таким образом, существуют наиболее характерные зоны акватории, способные стать опорными и, согласно свойствам данного объекта, иметь линейное влияние на распределение поля загрязнения между остальными зонами целевого водохранилища. В главе разработан критерий выявления таких зон, смысл которого заключается в реккурентном отборе тех камер водохранилища, которые имеют максимальную мощность в плане динамики поля концентраций на очередном шаге реккурентного синтеза. Процесс синтеза оптимального плана считается завершенным по достижению заданной точности мониторинга на множестве предисторий водохранилища или при повторном выборе некоторой камеры, что будет указывать на предельную точность мониторинга при желаемой адекватности метода. При этом автоматически отпадает вопрос о выборе размера и числа камерных ячеек. Дискретность сетки критична только на этапе сбора данных предистории - в дальнейшем наблюдения за водохранилищем достаточно проводить только в точках синтезированного плана.

В четвертой главе разработан алгоритм интерполяционного метода контроля (рис.4) и экспериментально осуществлен анализ его эффективности. Экспериментальные данные представляли собой массив многолетних концентраций загрязняющих веществ в акватории Шатс-кого водохранилища, который получен средствами передвижной лабо-

ратории в заданных точках отбора.

Пробы воды осуществлялись в 13 точках, представленных на ситуационном плане Шатского водохранилища (рис.5).

Рис.4. Алгоритм интерполяционного метода контроля акватории водохранилищ.

Для каждой точки отбора водной среды средствами лабораторного анализа определялись концентрации 13-ти инградиентов: РН, сухой остаток, БПК, хлориды, сульфаты, азот аммонийный, азот нитритов, азот нитратов, железо общее, фосфаты, СПАВ, взвешенные вещества, растворенный кислород.

Предистория водохранилища состояла из входных данных для конкретного инградиента и 36 вариантах отбора данного инградиента с шагом в 1 месяц, т.е. имела 36 динамических состояний, каждое из которых соответствовало заданной точке отбора пробы для каждого из 13 исследуемых инградиентов. Мониторируемая величина соответствовала концентрации данного инградиента в произвольной точке целевого водохранилища.

Для синтеза интерполирующей матрицы в (4) в качестве обучающих эталонов были предъявлены лабораторные анализы данных предистории водохранилища. Цель обучения состояла в достижении такого качества интерполяционной схемы, когда она была бы способна адекватно восстановить поле загрязнения акватории водохранилища в любой его точке с учетом погрешности лабораторного анализа и с доверительной вероятностью не ниже 0,9. Уровень погрешности измерений и результатов лабораторного анализа был принят за 5%.

После проведения обучения и синтеза искомой интерполирующей матрицы было осуществлено восстановление поля загрязнения всей акватории водохранилища. На рис.6, представлен результат работы интерполяционного метода для поля загрязнения хлоридами.

Следующим шагом экспериментальных исследований метода явился эксперимент по определению минимального числа рационально размещаемых точек отбора проб по методике, изложенной в главе 3.

Рис.5. Экспериментальный план замеров качества водной среды Шатского водохрнаилища

Рис.6. Результат интерполяционного метода мониторинга.

1 -Реальное поле загрязнения водохранилища хлоридами.

2 - Оценка поля загрязнения водохранилища хлоридами интерполяционным методом. Пунктирной окружностью указаны области с наибольшей ошибкой восстановления истинного поля загрязнения.

По разработанной в главе 3 методике был получен рациональный план размещения точек отбора Из 13 исходных точек отбора были исключены точки 2 и 5. При этом потеря качества мониторинга достоверно не превысило 5% относительно погрешности лабораторного анализа по всей акватории водохранилища. Обобщенные результаты качества мониторинга полей загрязнения с помощью интерполяционного метода для всех инградиентов представлены в табл.1

Таблица 1

Относительная среднеквадратичная ошибка мониторинга поля загрязнения акватории Шатского водохранилища,%

Инградиент

Варианты оценки поля загрязнения X о. Сухой остаток Б ПК 5и Хлориды Сульфаты Азот аммонийный Азот нитритов Азот нитратов Железо общее Фосфаты СПАВ Взвешен, в-ва Раств-ый кислород

По точкам 1-13 5,1 4,7 5,8 6,1 7,5 7,5 5,8 6,1 5,3 4,8 4,9 5,8 6,8

При исключенш точек 2 и 5 5,5 4,9 6,4 6,2 7,8 7,6 5,9 6,7 5,6 5,2 5,4 6,4 7,5

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе изложены научно-обоснованные и экпериментально проверенные разработки для эффективного мониторинга акватории водохранилищ в условиях ограниченности точек отбора проб воды, погрешностей лабораторного анализа и дефиците знаний о закономерностях физических, химических и биологических процессов, протекающих в водной среде водохранилищ различной топологии и геометрии.

1. Разработана многокамерная модель водохранилища для расчета полей распространения загрязнющих веществ по результатам измерения качества воды в ограниченных точках отбора проб.

2. Установлено существование и разработан метод синтеза рационального плана размещения точек отбора проб воды, обеспечивающего адекватный мониторинг всей акватории водохранили-

' ща. с целью сохранения эффективности контроля за полем загрязнения всей акватории водохранилища с заданной точностью.

3. Проведен численный и экспериментальный анализ эффективности интерполяционного метода на камерных сетках различной дискретности.

4. Разработан интерполяционный алгоритм автоматизированного мониторинга экологического состояния водохранилищ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ.

1. Беляев Ю.И., Котельников A.A., Предместьин В.Р. Эвристический подход к идентификации состояния объектов с распределенными параметрами. - В кн. Тезисы докладов III Всесоюзн. научн. конф. КХТП-Ш, - М., -1989., -с.137-138.

2. Эдельштейн Ю.Д., Котельников A.A. Автоматизированная система экологического мониторинга водных ресурсов Шатского водохранилища. // Вестник РАДСИ -М., 1998. - С. 152-155.

3. Эдельштейн Ю.Д., Котельников A.A., Наумов В.Ю., Мягкова Г.И. Автоматизированные системы экологического мониторинга.Ч.111. Учебное пособие/Под редакцией д.т.н. проф. Д.П.Вента, РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский институт, -2000.

4. Беляев Ю.И., Котельников A.A., Вепренцева О.Н., Эдельштейн Ю.Д., Котельникова М.Г. Возможности метода стохастической интерполяции в задаче оценивания распределения загрязняющих веществ в акватории водохранилищ - В кн. Труды Новомосковского института РХТУ, -Вып.№3(14),.- Новомосковск. -2004,-с.8-11.

5. Беляев Ю.И., Вепренцева О.Н., Котельников A.A., Волынкин С.Н., Архипов П.С. Экспериментальное исследование атмосферных потоков Новомосковского района для систем экологического мониторинга - В кн. Труды Новомосковского института РХТУ, -Вып.№3(14),.- Новомосковск. - 2004, -с. 12-16.

6. Кораблев И.В., Беляев Ю.И., Вепренцева О.Н., Котельников A.A. Методика оперативного прогнозирования движения воздушных потоков в системах экологического мониторинга. - В кн. Тезисы докладов XVIII международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях". -Казань, -2005,-с. 71-72.

7. Кораблев И.В., Беляев Ю.И., Котельников A.A., Котельникова М.Г. Метод самообучения в задаче стохастической идентификации реперных измерений. - В кн. Тезисы докладов XVIII международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях". -Казань, - 2005, - с. 103-107.

8. Кораблев И.В., Беляев Ю.И., Котельников A.A., Котельникова М.Г., Вепренцева О.Н. Оптимальный выбор координат точек мониторинга состояния водной среды в районах с заданной географической топологией. - В кн. Тезисы докладов II международной научно-практической конференции "Экологические проблемы индустриальных мегаполисов". -Москва, - 2005.

9. Кораблев И.В., Беляев Ю.И., Вепренцева О.Н., Котельников A.A. Компьютерная технология анализа сценариев распространения газового облака при химических техногенных катастрофах. - В кн. Тезисы докладов II международной научно-практической конференции "Экологические проблемы индустриальных мегаполисов". -Москва, - 2005.

»15292

РНБ Русский фонд

2006-4 13369

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ (литературный обзор)

1.1. Современная классификация систем мониторинга, автоматизированные системы мониторинга.

1.2. Источники загрязнения природных вод.

1.3. Методы и системы мониторинга водных объектов.

ГЛАВА 2. ГИДРОДИНАМИКА ВОДНОЙ СРЕДЫ И СХЕМЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

В ВОДОХРАНИЛИЩАХ.

2.1. Внешние и внутренние экологические процессы, влияющие на водную среду водохранилищ.

2.2. Анализ схем переноса веществ в водной среде современными методами гидродинамики.

2.3. Балансовая схема поля концентраций загрязняющих веществ в бассейне водохранилищ.

2.4. Межкамерный водообмен.

2.5. Внутриводоемные процессы в водохранилище.

2.6. Схема определения концентраций загрязнителей в сточных водах.

2.7. Схема распространения загрязняющих веществ в акватории водохранилищ для стационарного режима.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ИНТЕРПОЛЯЦИОННОГО МЕТОДА МОНИТОРИНГА АКВАТОРИИ ВОДОХРАНИЛИЩА.

3.1. Численное моделирование поля загрязнения акватории водохранилищ

3.2. Разработка интерполяционного метода экологического мониторинга акватории водохранилищ.

3.2.1. Проблема прогнозирования поля загрязнения водохранилищ при наличии погрешностей в монитори-руемых данных.

3.2.2. Выбор базовой схемы прогнозирования экологической ситуации в акватории водного объекта.

3.2.3. Разработка метода стохастической оценки поля загрязнения акватории водохранилищ по предистории его наблюдения в точках отбора проб воды.

3.2.4. Разработка метода стохастической оценки параметров модели текущего экологического состояния акватории водохранилищ по актуальным данным его наблюдения в точках отбора проб воды.

3.2.5. Критерий оптимального выбора базисной функции для интерполяционной модели поля загрязнения акватории водохранилища.

3.2.6. Синтез рационального плана размещения точек отбора проб для экологического мониторинга акватории водохранилища.

3.3. Алгоритмы синтеза прогнозирующего базиса для задачи экологического мониторинга по данным предистории полей загрязнения водохранилища.

3.4. Результаты численного исследования интерполяционного метода экологического мониторинга акватории водохранилищ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА НА ПРИМЕРЕ ШАТСКОГО

ВОДОХРАНИЛИЩА.

4.1. Структура автоматизированной системы экологического мониторинга акватории водохранилищ и алгоритм интерпретации наблюдаемого экологического состояния водного бассейна водоемов.

Разработка методов экологического мониторинга водных объектов в условиях дефицита целевых экологических показателей, действия помех измерения, пространственной, временной неравномерности и дискретности целевых данных предполагает предварительный анализ изучаемой проблемы, составление схемы сбора исчерпывающего статистического материала, достоверно отражающего внутренние закономерности между наблюдаемыми факторами и изучаемым экологическим состоянием водной среды, оценку их достоверности, подтверждения наблюдаемых сходств или различия с аналогичными данными или контрольными экспериментами, оценку причинно-следственных связей, оценку устойчивости метода при случайных погрешностях в значениях входных показателей и в ситуациях, когда отсутствует полный набор факторов, влияющий на динамику целевого параметра.

Выбор метода мониторинга целевого объекта усложняется при наличии перекрестных зависимостей между отдельными наблюдаемыми загрязняющими или провоцирующими факторами, когда проявление одного фактора является следствием возникновения другого, особенно при нелинейном характере этих зависимостей. При этом необходимо учитывать особенности внутриводоемных процессов самоочищения, репродукции, сезонные показатели свойств водной среды.

Эти, далеко неполные, особенности водохранилищ приводят к необходимости разработки наиболее эффективного метода мониторинга экологических процессов, протекающих в среде водного объекта

Цель работы. Целью диссертационной работы является создание эффективного метода экологического мониторинга акватории водохранилищ в условиях ограниченности точек отбора проб воды, действия помех измерения и дефиците знаний о закономерностях физических, химических и биологических процессов, протекающих в водной среде водохранилищ различной топологии и геометрии.

Задачи, решаемые в работе:

1. Изучение особенностей и закономерностей физических и биохимических процессов, протекающих в водной среде в условиях экологического загрязнения.

2. Разработка камерной модели бассейна водохранилища, линеаризующей межкамерные водообменные процессы.

3. Разработка метода восстановления поля загрязнения акватории водохранилищ по результатам замера концентраций целевых ингради-ентов в ограниченных точках отбора проб.

4. Разработка метода синтеза оптимального плана размещения точек отбора проб загрязняющих веществ с целью наиболее адекватного восстановления поля загрязнения акватории водохранилища.

5. Экспериментальное обоснование эффективности разработанного метода мониторинга.

6. Разработка принципиальной схемы экологического мониторинга акватории водохранилищ.

Методы исследования.

В работе использованы классические статистические и гидродинамические методы исследования особенностей загрязняющего процесса, протекающего в водной среде водохранилищ. Для разработки методов восстановления поля загрязнения и синтеза оптимального плана размещения точек отбора проб за основу был взят метод стохастической интерполяции.

Научная новизна.

1. Предложена балансовая многокамерная модель для расчета полей распространения загрязняющих веществ в бассейне водохранилищ.

2. Проведенное в работе исследование многолетних лабораторных анализов воды Шатского водохранилища методом стохастической интерполяции позволило установить, что существует рациональный план размещения точек отбора проб воды, обеспечивающий адекватный мониторинг всей акватории водохранилища.

3. На основе метода стохастической интерполяции создана методика контроля водной среды закрытых водоемов.

Практическая ценность работы состоит в теоретическом обосновании принципа обучения программных средств на данных многолетних наблюдений состояния водной среды водохранилищ с целью выявления внутренних закономерностей, имеющих место при протекании гидрохимических процессов в водном объекте произвольной геометрической топологии, в условиях различных метеорологических характеристик окружающей среды, сезонных показателей среды мониторирования и географических особенностей расположения целевого водного объекта. Принцип обучения, разработанный в данной работе позволит выявлять скрытые закономерности физических и гидрохимических процессов, протекающих в среде водного объекта.

Реализация результатов работы. Основные идеи и результаты теоретических, экспериментальных исследований реализованы в программных пакетах «Вода» и «Атмосфера», использоваемые и внедренные в Новомосковском комитете по охране природы, в учебном процессе НИ РХТУ и предложены на реализацию в организациях мониторинга водного хозяйства РФ.

Достоверность работы. Разработанный метод мониторинга акватории водохранилищ аппробирован на примере Шатского водохранилища г.Новомосковска Тульской области. Результаты более чем 3-х летнего испытания данного метода для данного объекта подтвердили достоверность мониторинга акватории Шатского водохранилища, реализованном в программном пакете «Вода», со средней ошибкой неадекватности за 3-х летний период менее 7,5%. Последующая программная коррекция метода с учетом внепланвых замеров при вненормативных сбросах загрязняющих веществ обеспечивала точность мониторинга не хуже 8,5% даже в случае экологической нагрузки на целевой водный объект относительно средней его предистории более чем в 34,8%

Автор выносит на защиту:

- Методику экологического мониторинга актватории водохрнаилищ на основе метода стохастической интерполяции;

- Методику синтеза рационального плана размещения точек отбора проб, обеспечивающего адекватный контроль экологического состояния акватории водохранилищ.

Апробация работы. Основные идеи и результаты работы были представлены и обсуждены на:

- XLIV научно-практической конференции МИХМ 22.01.1991 г.

- II международная научно-практическая конференция «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов» 24-27 мая 2005 года в МГУМ.

- XVIII международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18», Казань, 2005.

- В ряде публикаций «Вестника академии РАДСИ», 1998, 2001, 2002, 2004 гг.

- III Всесоюзного совещания "Метрология ионизирующих излучений, -Л., - 1990 г.

- III Всесоюзной научной конференции КХТП-Ш, Москва, 1989 г

- III Всесоюзного совещещания "Метрология ионизирующих излучений", -Л, - 1990 г.

- В 8 публикациях тезисов научно-практических конференций РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский институт, - 1998 -2005 гг.

Публикации. Тема диссертации представлена в 13 публикациях. В части публикаций, подготовленных в соавторстве, основные идеи теорети-теских разработок принадлежат автору и научному руководителю работы. Практическая проверка изложенных в диссертации идей, их коррекция и программная реализация принадлежат автору настоящей работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы с 214 наименованиями.

ВЫВОДЫ

Разработана многокамерная модель водохранилища для расчета полей распространения загрязнющих веществ по результатам измерения качества воды в ограниченных точках отбора проб. Установлено существование и разработан метод синтеза рационального плана размещения точек отбора проб воды, обеспечивающего адекватный мониторинг всей акватории водохранилища. с целью сохранения эффективности контроля за полем загрязнения всей акватории водохранилища с заданной точностью. Проведен численный и экспериментальный анализ эффективности интерполяционного метода на камерных сетках различной дискретности.

Разработан интерполяционный алгоритм и структура автоматизированного мониторинга экологического состояния водохранилищ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе рассмотрена гидродинамика водной среды и схемы распространения загрязняющих веществ в водохрнилищах, а также особенности процессов, протекающих в водном объекте. Рассмотрена камерная модель водохранилища. Согласно этой модели, водохранилище мысленно разбивается на ряд смежных камер малого объема, каждая из которых представляет собой «идеальный смеситель», т.е. все параметры и концентрации веществ в пределах одной камеры считаются постоянными величинами.

Предложен принципа самообучения программных средств на предис-тории входных данных с целью выявления внутренних закономерностей, имеющих место при протекании гидрохимических процессов в водном объекте произвольной геометрической топологии, в условиях различных метеорологических характеристик окружающей среды, сезонных показателей среды мониторирования и географических особенностей расположения целевого водного объекта. Принцип самообучения, разработанный в данной работе позволит выявлять скрытые закономерности физических и гидрохимических процессов, протекающих в среде водного объекта.

Разработанный метод мониторинга акватории водохранилищ аппро-бирован на примере Шатского водохранилища г.Новомосковска Тульской области. Результаты более чем 3-х летнего испытания данного метода для данного объекта подтвердили достоверность мониторинга акватории Шатского водохранилища, реализованном в программном пакете «Вода», со средней ошибкой неадекватности за 3-х летний период менее 7,5%. Последующая программная коррекция метода с учетом внепланвых замеров при вненормативных сбросах загрязняющих веществ обеспечивала точность мониторинга не хуже 8,5% даже в случае экологической нагрузки на целевой водный объект относительно средней его предистории более чем в 34,8%.

Основные идеи и результаты теоретических, экспериментальных исследований реализованы в программных пакетах «Вода» и «Атмосфера», используемые в Новомосковском комитете по охране природы, в учебном процессе НИ РХТУ и предложены на реализацию в организациях мониторинга водного хозяйства РФ.

1. «Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверх ностного слоя с территорий промышленных предприятий и расчету условий вы пуска его в водные объекты», М.: Стройзидат, 1983.

2. Авицын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. М., 1991. 496с.

3. Агроскин И.И., Штеренлихт Д.В. Уточненная формула для коэффициента Шези. Гидротехника и мелиорация, 1965, № 9.

4. Айвазян О.М. К расчету пропускной способности земляных каналов и русел//Гидротехническое строительство, 1989, № 1. с. 18-26.

5. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л., 1970. 444 с.

6. Альтшуль А.Д. Гидравлическое сопротивление. М., 1970. 216 с.

7. Беляев Ю.И. Синтез линейных схем оценивания скалярного поля методом стохастической интерполяции. // Киев.- Автоматика.- 1987.- №4. -с.43.

8. Беляев Ю.И., Кораблев И.В., Вент Д.П. Помехоустойчивый контроль параметров полей в системах экологического мониторинга // Приборы. 2003. №1(31). С.35-38

9. Беляев Ю.И., Котельников А.А., Предместьин В.Р. Эвристический подход к идентификации состояния объектов с распределенными параметрами. В кн. Тезисы докладов III Всесоюзн. научн. конф. КХТП-Ш, - М., -1989., -с.137-138.

10. Бисвас А.К. Человек и вода. JL, Гидрометеоиздат, 1975, 288 с.

11. Болдырев В.И. Экология Новомосковскою района. Т.: ИПП «Гриф и К», 2000.

12. Вишневский В.И. Гидравлические особенности крупных мелиоративных каналов с учетом воздействия ветра на водную поверхность. Автореф. дис. канд. техн. наук. Киев, 1987, 20 с.15. Водный кодекс РФ, 1995.

13. Воронов А.Н., Шварц А.А. К вопросу об оценке качества пресных подземных вод//Вестн. СПб. ун-та. Сер.7. 1994. Вып. 4.

14. Вредные химические вещества:Справ.изд./Под ред В.А.Филова и др. Л., 1988-1990. Т. 1 4.

15. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуще ствления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, при чиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей Среды. М.: Стройиз- дат, 1963.

16. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М., 1988. 349 с.

17. Гавриленко В.В. Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых. СПб., 1993. 150 с.

18. Гидрогеодинамические расчеты на ЭВМ /Под ред. Р.С.Штенгелова. М., 1994. 335 с.

19. Голубцев В.В. О гидравлическом сопротивлении и формуле для расчета средней скорости течения горных рек. Тр. КазНИГМИ, 1969, вып. 33, с. 30-41.

20. Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды. Л., 1987. 248 с.

21. Гольдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водозаборах. М., 1976. 153 с.

22. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М., 1984. 262 с.

23. Гольдберг В.М., Скворцов Н.П., Лукьянчикова Л.Г. Подземное захоронение промышленных сточных вод. М., 1994. 282 с.

24. Гончаров С.И., Землякова Т.Д., Чуб Л.Е. Гигиеническое нормирование химических элементов в воде с учетом минерального обменаУ/Гигиена и санитария. 1992. №1.

25. Горбачев П.Ф. Формулы скорости течения жидкости. М; Л.: Стройиздат, 1936.- 168с.

26. Гришанин К.В. Гидравлическое сопротивление естественных русел. Гидрометеоиздат. Л. 1992.

27. Гришанин К.В., Гладков Г.Л., Лавыгин A.M., Москаль А.В. Соколов Ю.П. Реакция речного потока на искусственные изменения его русла. / Труды V Всесоюзного гидрологического съезда. Том 10, Книга 1. 1988, с. 362-373.

28. Дорохов И.Н., Комиссаров Ю.А. и др. «Автоматизированная система оптимизации и управления составом сточных вод промышленных предприятий» Вестник Ака демии: Информатика, Экология, Экономика, Т.1.,4.1, М.:РАДСИ, 1997.

29. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1977.

30. Жукова Г . С ., Митрохин С . И ., Дарсалия В . Ш . Дифференциальные уравнения / РХТУ им . Д . И . Менделеева . М ., 1999. 366с.

31. Журавлев М.В. Гидравлическое сопротивление на повороте речного русла/Повышение пропускной способности портовых и судоходных сооружений. Сб. Трудов ЛИВТ. 1987. - с. 184-190.

32. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию при ближенного решения. М.: Мир, 1976.

33. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды», 1993

34. Зальцберг Э. Загрязнение грунтовых вод органическими веществами в районах свалок провинции Онтарио //Водные ресурсы. 1992. №2.

35. Знаменская Н.С. Гидравлическое моделирование русловых процессов. Спб.: Гидрометеоиздат, 1992. 240 с.

36. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометео- издат, 1979.

37. Калитчев Р.К. и др. Комбинированный полевой прибор контроля качества воды. «Приборы и сист. управления», 1983.

38. Калмыков П.Е. К вопросу об оценке химического состава питьевой воды//Гигиена и санитария. 1964. №8.

39. Кандель А.,Байатг У.Дж. Нечеткие множества, нечеткая алгебра, нечеткая стати стика//ТИИЭР. Т.66, № 12 1978.

40. Карасев И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов. JL, Гидрометеоиздат. 1980, 310 с.

41. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. Гидрометеоиздат. JL 1975, 288 с.

42. Карасев И.Ф. Формы поперечных сечений и пропускная способность каналов. Тр. ГТИ, 1985. вып. 301. с. 30-42.

43. Карелин В.П., Ковалев С.М. Метод построения модели, имитирующей алгоритм поиска управляющих решений оператором// Изв. АН СССР, Тех. киберн., № 5. 1983.

44. Касовский Г.Н., Федосеева В.Н., Рашитова Г.С. К обоснованию ПДК железа в воде//Там же. 1992. №11-12.

45. Кафаров В.В. Принципы создания безотходных химических производств. М.: Химия, 1982.

46. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Елисеев П.И., Вербато Е.Г. Интерактивные задачи экспертных систем управления// Доклады АН СССР, Т.305,№ 5,1989.

47. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Марков Е.П. Системный анализ процессов химической технологии. Применение метода нечетких процессов химической технологии. Применение метода нечетких множеств. М.: Наука, 1983.

48. Кирюхин В.А., Короткое А.И., Шварцев C.JI. Гидрогеохимия. М., 1993. 384с.

49. Ковалевский B.C. Влияние изменений гидрогеологических условий на окружающую среду. М., 1994. 138 с.

50. Коваль Ж . А ., Харитонов Н . И ., Шмульян И . К . Сборник упражнений и задач по курсу «Автоматика и автоматизация производства » / МХТИ им . Д . И . Менделеева . М ., 1982. 64 с .

51. Ковальский В.В. Геохимическая среда, здоровье, болез-ни//Физиологическая роль и практическое применение микроэлементов. Рига, 1976.

52. Козлова Э.В., Воронов А.Н. Эколого-гидрогеологическое картирование территории Ижорского плато с целью рационального использования водных ресурсов //Вестн. СПб. ун-та. Сер.7. 1992. Вып.4.

53. Кораблев И.В., Беляев Ю.И., Вент Д.П., Вепренцева О.Н., Размещение средств контроля в системах экологического мониторинга атмосферы мегаполиса // Приборы. 2004 № 6 (48). С.29-33

54. Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод водохозяй-ственно-питьевого назначения. М., 1987. 237 с.

55. Круашвили З.Е. и др. Автоматизированная система контроля качества поверхно стных вод. «Приб. и сист. управления», 1984.

56. Кузнецов С.Р., Орлов С.Н., Чурина С.К. Влияние низких концентраций кальция и магния в питьевой воде на транспорт одновалентных катионов и кальция в эритроцитах нормотензивных крыс// Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1991. №5.

57. Ломакин Е.А., Мироненко В.А., Шестаков В.М. Численное моделирование геофильтрации. М., 1988. 288 с.

58. Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. М., 1986. 207 с.

59. Лутай Г.Ф. Химический состав воды и здоровье населения// Гигиена и санитария. 1992. №1.

60. Лутай Г.Ф., Макаров О.А. Гигиеническая оценка питьевых вод гидрокарбонатного класса группы кальция //Гигиенические аспекты опреснения воды. Шевченко, 1988.

61. Марвет Р. Анализатор растворенного кислорода переносной "Оксимет-6" (Тех. описание). Таллинн, 1980.

62. Методические рекомендации по выявлению и оценке загрязнения подземных вод /Отв.ред. В.М. Гольдберг. М.,1990. 76 с.

63. Методические рекомендации по геохимическому изучению загрязнения подземных вод / С.Р. Крайнов, В.П. Закутин, В.Н. Кладовщиков и др. М., 1990. 106 с.

64. Методические указания по разработке нормативов предельно-допустимых сбро сов вредных веществ в поверхностные водные объекты. 23.09.99г.м: Стройиздат,

65. Методы биотестирования качества водной среды: Сб.ст./Под ред. О.Ф. Филенко. М., 1989. 132 с.

66. Методы геохимического моделирования и прогнозирования в гидрогеологии /С.Р. Крайнов, Ю.В. Шваров, Д.В. Гричук и др. М., 1988. 254 с.

67. Методы охраны подземных вод от загрязнения и истощения/Под ред. И.К. Гавич. М., 1985. 320 с.

68. Мильков Ф.Н. Физическая география: современное состояние, закономерности, проблемы. В.: ВГУ. 1981.

69. Мироненко В.А. Динамика подземных вод. М., 1983. 357 с.

70. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынии В.Г. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах. Л., 1988. 279 с.

71. Москалев Ю.И. Минеральный обмен. М., 1985. 288 с.

72. Ноздрюхина Л.Р., Гринкевич Н.И. Нарушение микроэлементного обмена и пути его коррекции. М., 1980. 280 с.

73. Озябкин В.Н. Гидрогеохимическое моделирование на ЭВМ, состояние и перспективы //Применение ЭВМ при гидрогеохимическом моделировании: Тезисы докл. Всес. семинара. Л., 1991.

74. Определение, объекты, классификация мониторинга MORDOVIA/13241 htm.

75. Основные свойства нормируемых в водах органических соединений /Отв.ред. М.М. Сенявин, Б.Ф. Мясоедов. М., 1987.

76. Перельман А.И. Геохимия. М., 1979. 423 с.

77. Перечень ПДК и ОБУВ вредных веществ для воды рыбохозяй-ственных водоемов. М.: Стройиздат, 1995.

78. Плотников Н.И. Подземные воды наше богатство. М., 1990. 206 с.

79. Плотников Н.И. Техногенные изменения гидрогеологических условий. М., 1989. 268 с.

80. Плотников Н.И., Карцев А.А. К вопросу о научном содержании нового экологического направления современной гидрогеологии //Водные ресурсы. 1991. №5.

81. Плотников Н.И., Карцев А.А., Рогинец Н.И. Научно-методические основы экологической гидрогеологии. М., 1992. 62 с.

82. Полоцкий JI. М ., Лапшенков Г . И . Автоматизация химических производств . М .: Химия , 1982. 296 с .

83. Потапенко В.А., Мончилов B.C. Мониторинг экологического состояния подзем ных вод в районе закрывающихся шахт области. Т.: НГПС «Экологические пробле мы Тульского региона», 2002.

84. Расчет предельно допустимых сбросов в бассейне Шатского водохранилища и рек Тетяковка, Марковка' и Проня Новомосковского района Тульской области. Т.: ВЫИИВОДГЕО. 1993.

85. Рахманин Ю.А, Михайлова Р.И., Ческиз А.Б., Роговец А.И. Гигиенические требования и классификация категорий качества бутылированных питьевых вод: Матер, междунар. когресса "Вода: экология и технология". М., 1994. Т.4.

86. Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И. О совершенствовании санитарного законодательства и контроля в области гигиены питьевого водоснабжения//Гигиенические аспекты опреснения воды. Шевченко, 1988.

87. Решение задач охраны подземных вод на численных моделях /Г.Н.Гензель, Н.Ф.Караченцев, П.К.Коносавский и др. М., 1992. 240 с.

88. Родзиллер И.Д. Прогноз качества воды водоемов-приемников сточных вод. М.: Стройиздат, 1984.

89. Руководство по контролю качества питьевой воды. Т. 1-3. Женева, 1994.

90. Сборник задач по теории автоматического регулирования и Под ред . В.А. Бесекерского . М .: Наука , 1978. 512 с .

91. Сергутин В.Е. Радюк АЛ. О морфометрии русел и сечении каналов, Красноярск: Изд. Красноярского ун-та. 1984.- 152 с.

92. СНиП 2.01.14-8J «Определение расчетных гидрологических характеристик», М.: Стройиздат, 1983.

93. Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территорий городов и городских агломераций/ Тез. докл. III Всес. семинара. М., 1987. 408 с.

94. Спицын И.П. Соколова В.А. Общая и речная гидравлика. Л., Гидрометеоиздат, 1990, 360 с.

95. Справочник по теории автоматического Под ред . А . А . Красовского . М .: Наука , 1987. 712 с .

96. Страдомский В.Б. Состояние и перспективы автоматизированного контроля хими ческого состава поверхностных вод. Л.: «Гидрохим. материалы», 1983.

97. Страдомский В.Б., Завеса М.П. Развитие приборных средств для автоматизиро ванного анализа поверхностных вод. Л.: Гидроме-теоизлат, 1983.

98. Тютюнова Ф.И. Гидрогеохимия техногенеза. М., 1987. 335 с.

99. Угинчус А.А. Необходимость уточнения методов учета потерь при равномерном движении жидкости в открытых руслах. в кн.: Гидравлика. Киев. "Техника", 1965, с. 210-220.

100. Человек. Медико-биологические данные:Доклад рабочей группы комитета МКРЗ. М., 1977. 496 с.

101. Чижов С.В, Синяк Ю.Е. Водообеспечение экипажей космических кораблей//Проблемы космической биологии. T.XX1V. М., 1973.

102. Эделыптейн Ю.Д., Вент ДП. Концептуальный подход к построению АКСМ «Новомосковск». Вестник Академии: Информатика, Экология, Экономика, T.I 4.1- М.:РАДСИ,1977.

103. Эделыптейн Ю.Д., Котельников А.А. Автоматизированная система экологического мониторинга водных ресурсов Шатского водохранилища. // Вестник РАДСИ -М., 1998. С.152-155.

104. Эдельштейн Ю.Д., Котельников А.А., Наумов В.Ю., Мягкова Г.И. Автоматизированные системы экологического мониторин-га.Ч.Ш. Учебное пособие/Под редакцией д.т.н. проф. Д.П.Вента, РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский институт, -2000.

105. Эдельштейн Ю.Д., Котельников А.А., Наумов В.Ю., Лыкова Н.В. Автоматизированные системы экологического мониторинга*!. V. Учебное пособие/Под редакцией д.т.н. проф. Д.П.Вента, РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский институт, -2004.

106. Эрриот П . Регулирование производственных процессов . М.: Энергия, 1967.489 с.

107. Caddy D.E., Whitehead P.G. Practical techniques of river monitoring and pollution fore casting, " Effluent and Water Threat J., 1982.

108. Drechsler HO., Ncmetz P.N. The effect of some basic statistical and and biological principles on water po Hution control. "Water Resour. Bull.". 1978.

109. Emmernegger C. Le programme NADUF dans le cadre la surveillance qualitative descours d'eau Suisscs. uGas-wasser-Abwasser", 1985.

110. Feher J. Multivariate analysis of water quality parameters to determine the chenucual transport in rivers. "IAHS Publ", 1983.

111. Gauckler P.G. Du movement de l'eau dans les conduits//Annales des Ponts et Chaussees, 1868, 15, p. 229-281.

112. Munn R.E. Global Environmental monitoring, "report submitted to the UN Conf. on the Human Environment, Stockholm, 1972\ SCOPE, Stockholm, 1971.

113. Grasshoff К., Hansen H-P. Uber ein Schleppsystem zur Kontinucrlichen Erfassung chemischer Oarameter vom fahrenden Schiff. "Wasser", 1979, 53,73-83.

114. Gunneberg F. Automatic collection and transmission of data for the federal waterway authority. 'Water Sci. and Technol.", 1981.

115. Hanson С A. Data acquisition for river management. Water Sci. and Technol.", 1981.

116. Herricks E.h. Aspects of monitoring in river basin management. " Water Sci. Technoi.", Groot S., Schilneroot T. Optimization of water quality monitoring networks. "Water Sci. Technol., №4, 1984. ч/б

117. Hinge D.C. Experiences in the continious monitoring of river water quality. "J/Inst. Water End. andSci", 1980.

118. Hoffman Т., Toth L. Tapasztalatok a hordozhato vizminosegvisyalo keszulekkel. "Vi- zugei kozl." 1983.

119. Horvath M., Szeredai L., Varday N. Automaizalt mero allomas alkalmzasa a vizminoseg ellenorzesene. "Hydrol. Rozlony , 1981.

120. Irronmorger R.C. In-situ monitoring in tidal Thames "Water and waste Threat.". Baumgart H., Sperling F. monitoring stations and water quality measurements on the river fippe. "Vater Sci. and Technol., 1984.

121. Kalweit H. Telemetric water control system of the artificially aerated Mosel river. "Water Sci. and Technol.", 1981.

122. Kawara O. rukuiu $., Kitagawa C. Estimation of total annual discharge pollution loads. J.Jap. Water Works Assoc., 1984.

123. Keller W.D. Drinking water: A geochemical factor in human health //Geological Sociery of America bulletin. №3. 1978. Vol. 89.

124. Kohonen T. Automatic water monitoring of river water quality. "Water Sci. and Tech.'. 16,1981.

125. Manning R. On the flow of water in open channels and pipes /Proceedings of the Institution of Civil Engineers of Ireland, 1890, 20, p. 161-206.

126. Munn R.E. Global Environmental monitoring system. Action plane for phase 1. SCOPE, 1983.

127. Munn R.E. The design of environmental monitoring system. "Prog. Phys. Georg" 1980.

128. Nando K., Kunogi R. Continuous water quality monitoring system using telemetry in the city Osaka. Water Sci. and Technol.", 1981.

129. Onishi Y., Jain S.C. and Kennedy J.F.Effects of meandering in alluvial streams//Proc. ASCE Hydr. Div. 1976. - Vol. 102, №7. P. 889-917.

130. Plate V. Water quality monitoring system in Niedersachsen-application of automatic stations for control and monitoring of water quality. "Water Sci. and Technol.", 1981.

131. Schafer J., et al. Evaluation of water quality data received by automatic control stations at the Teltow -canal in Berlin. Water Sci. and Technol.", 1981.

132. Simpson E.A. The harmonization of the monitoring of the quality of rivers in the Unites Kingdom. "Hydrol. Sci. Bull.", 1980.

133. Solman A.J., Whitelaw K., Timms D. Long-term monitoring of fluxes of the suspended solids and salt mean the mouth of a tidal estuary. "Instrum. and Conf. Water and Wastewater Tramp. Proc. Ath IAWPPC Workxhop, Oxford, 1985.

134. Staples C.A., Werner A.F., Hoogheam TJ. Assesment of priority pollutantA concentra tions in the United States using storet data-base. "Environ. Toxicol, and Chem, 1985.

135. Towed oceanic survey system. "Technocrat", 1978.

136. Walling D.E., Webb B.W. Estimating the discharge of contaminants to coastal waters by river/Winejwllut. bull.",. 1983.

137. Whitfield P.H. Regionalisation of water in the Upper River basin. "Water Res." 1983.

138. Авицын А.П., Жаворонков A.A., Риш M.A., Строчкова JI.C. Микроэлементозы человека. М., 1991. 496с.

139. Алекин О.А. Основы гидрохимии. JL, 1970. 444 с.

140. Вода: контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам: Справ изд./Под ред. С.А.Подлепы. М., 1992. 389 с.

141. Воронов А.Н., Шварц А.А. К вопросу об оценке качества пресных подземных вод//Вестн. СПб. ун-та. Сер.7. 1994. Вып. 4.

142. Вредные химические вещества:Справ.изд./Под ред В.А.Филова и др. Л., 1988 -1990. Т. 1-4.

143. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М., 1988. 349 с.

144. Гавриленко В.В. Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых. СПб., 1993. 150 с. 8. Гидрогеодинамические расчеты на ЭВМ /Под ред. Р.С.Штенгелова. М., 1994. 335 с.

145. Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды. Л., 1987. 248 с.

146. Гольдберг В.М. Гидрогеологические прогнозы качества подземных вод на водозаборах. М., 1976. 153 с.

147. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. М., 1984. 262 с.

148. Гольдберг В.М., Скворцов Н.П., Лукьянчикова Л.Г. Подземное захоронение промышленных сточных вод. М., 1994. 282 с.

149. Гончаров С.И., Землякова Т.Д., Чуб Л.Е. Гигиеническое нормирование химических элементов в воде с учетом минерального обмена/ТГигиена и санитария. 1992. №1.

150. Зальцберг Э. Загрязнение грунтовых вод органическими веществами в районах свалок провинции Онтарио //Водные ресурсы. 1992. № 2.

151. Калмыков П.Е. К вопросу об оценке химического состава питьевой воды//Гигиена и санитария. 1964. №8.

152. Касовский Г.Н., Федосеева В.Н., Рашитова Г.С. К обоснованию ПДК железа в воде//Там же. 1992. №11-12.

153. Кирюхин В.А., Короткое А.И., Шварцев С.Л. Гидрогеохимия. М., 1993. 384с.

154. Ковалевский B.C. Влияние изменений гидрогеологических условий на окружающую среду. М., 1994. 138 с.

155. Ковальский В.В. Геохимическая среда, здоровье, болезни//Физиологическая роль и практическое применение микроэлементов. Рига, 1976.

156. Козлова Э.В., Воронов А.Н. Эколого-гидрогеологическое картирование территории Ижорского плато с целью рационального использования водных ресурсов //Вестн. СПб. ун-та. Сер.7. 1992. Вып.4.

157. Крайнов С.Р., Швец В.М. Геохимия подземных вод водохозяйственно-питьевого назначения. М., 1987. 237 с.

158. Кузнецов С.Р., Орлов С.Н., Чурина С.К. Влияние низких концентраций кальция и магния в питьевой воде на транспорт одновалентных катионов и кальция в эритроцитах нормотензивных крыс// Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1991. №5.

159. Ломакин Е.А., Мироненко В.А., Шестаков В.М. Численное моделирование геофильтрации. М., 1988. 288 с.

160. Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. М., 1986. 207 с.

161. Лутай Г.Ф., Макаров О.А. Гигиеническая оценка питьевых вод гидрокарбонатного класса группы кальция //Гигиенические аспекты опреснения воды. Шевченко, 1988.

162. Лутай Г.Ф. Химический состав воды и здоровье населения// Гигиена и санитария. 1992. №1.

163. Методические рекомендации по выявлению и оценке загрязнения подземных вод /Отв.ред. В.М. Гольдберг. М.,1990. 76 с.

164. Методические рекомендации по геохимическому изучению загрязнения подземных вод / С.Р. Крайнов, В.П. Закутин, В.Н. Кладовщиков и др. М., 1990. 106 с.

165. Методы биотестирования качества водной среды: Сб.ст./Под ред. О.Ф. Филенко. М., 1989. 132 с.

166. Методы геохимического моделирования и прогнозирования в гидрогеологии /С.Р. Крайнов, Ю.В. Шваров, Д.В. Гричук и др. М., 1988.254 с.

167. Методы охраны подземных вод от загрязнения и истощения/Под ред. И.К. Гавич. М., 1985. 320 с.

168. Мироненко В.А. Динамика подземных вод. М., 1983. 357 с.

169. Мироненко В.А., Мольский Е.В., Румынии В.Г. Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах. Л., 1988. 279 с.

170. Москалев Ю.И. Минеральный обмен. М., 1985. 288 с.

171. Ноздрюхина Л.Р., Гринкевич Н.И. Нарушение микроэлементного обмена и пути его коррекции. М., 1980. 280 с.

172. Озябкин В.Н. Гидрогеохимическое моделирование на ЭВМ, состояние и перспективы //Применение ЭВМ при гидрогеохимическом моделировании: Тезисы докл. Всес. семинара. Л., 1991.

173. Основные свойства нормируемых в водах органических соединений /Отв.ред. М.М. Сенявин, Б.Ф. Мясоедов. М., 1987.

174. Перельман А.И. Геохимия. М., 1979. 423 с.

175. Плотников Н.И. Подземные воды наше богатство. М., 1990. 206 с.

176. Плотников Н.И. Техногенные изменения гидрогеологических условий. М., 1989. 268 с.

177. Плотников Н.И., Карцев А.А. К вопросу о научном содержании нового экологического направления современной гидрогеологии //Водные ресурсы. 1991. №5.

178. Плотников Н.И., Карцев А.А., Рогинец Н.И. Научно-методические основы экологической гидрогеологии. М., 1992. 62 с.

179. Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И. О совершенствовании санитарного законодательства и контроля в области гигиены питьевого водоснабжения/ТГигиенические аспекты опреснения воды. Шевченко, 1988.

180. Рахманин Ю.А, Михайлова Р.И., Ческиз А.Б., Роговец А.И. Гигиенические требования и классификация категорий качества бутылированных питьевых вод: Матер, междунар. когресса "Вода: экология и технология". М., 1994. Т.4.

181. Решение задач охраны подземных вод на численных моделях /Г.Н.Гензель, Н.Ф.Караченцев, П.К.Коносавский и др. М., 1992. 240 с.

182. Руководство по контролю качества питьевой воды. Т. 1-3. Женева, 1994.

183. Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территорий городов и городских агломераций/ Тез. докл. III Всес. семинара. М., 1987. 408 с.

184. Тютюнова Ф.И. Гидрогеохимия техногенеза. М., 1987. 335 с.

185. Человек. Медико-биологические данные:Доклад рабочей группы комитета МКРЗ. М., 1977. 496 с.

186. Чижов С.В, Синяк Ю.Е. Водообеспечение экипажей космических кораблей//Проблемы космической биологии. T.XX1V. М., 1973.

187. Keller W.D. Drinking water: A geochemical factor in human health //Geological Sociery of America bulletin. №3. 1978. Vol. 89.

188. Бабаян А.В. Моделирование распространения вещества в протяженных стационарных потоках вязкой жидкости.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата ф.-м. наук, 2001г., 145с.

189. Бабаян А.В., Надолин К.А. О моделировании распространении вещества в плоском стационарном потоке вязкой жидкости // Вод. Ресурсы. 20. Т.27.№2. с. 184.

190. Бэтчелор Дж.К., Введение в динамику жидкости. — М.: Мир, 1973г.

191. Владимиров A.M., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г., Охрана окружающей среды., Л.: Гидрометеоиздат, 1991, 425с.

192. Галлахер Л., Хоббс Дж.Л. Распространение загрязнений в эстуарии. В кн. Математические модели контроля загрязнения воды, под ред. Джеймса А., М.: Мир, 1981г., стр.229-243.

193. Голуб Дж., Ван Лоун Ч., Матричные вычисления., пер. с англ. Нечепуренко, Романов А.Ю. и др., под ред. Воеведена. — М.: Мир, 1999г.

194. Гончарова Е.Б., Расчет поля скорости в протяженном потоке вязкой жидкости на базе КЭ комплекса ANSYS/FLOTRAN.// В сб. трудов. Итоги Студенческой Научной Конференции «Студенческая «Неделя науки», 14 мая, 2001г.»

195. Гончарова Е.Б., Расчет поля скорости в в протяженном потоке вязкой жидкости на базе КЭ комплекса ANSYS/FLOTRAN.// В сб. тезисов докладов. Итоги XXIX Студенческой Научной Конференции «Студенческая «Неделя науки», 14 мая, 2001г.»

196. Гончарова Е.Б., Использование КЭ пакета ANSYS при моделировании процессов массопереноса в водоемах.// В сб. тезисовдокладов. Итоги XXX Студенческой Научной Конференции «Студенческая «Неделя науки», 27 апреля, 2002г.»

197. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике., М.: Мир, 1975г., 541с.

198. Знаменский В.А. Гидрологические процессы и их роль в формировании качества воды. Л., Гидрометеоиздат, 1981г., 248с.

199. Коннор Дж., Бреббиа К. Метод конечных элементов в механике жидкости. Л. «Судостроение», 1979г., 264с.