грунтові води, грунтовые воды, ground-water ; кластерний аналіз, кластерный анализ, Data clustering ; Іран, Иран
(Рекомендовано членом редакційної колегії д-ром геол. наук, доц. О.Є. Кошляковим)
Грунтовые воды Ширазской межгорной впадины широко используются как для водоснабжения, так и для полива сельскохозяйственных культур, в промышленности и других целей. В настоящее время планируется более широко использовать и грунтовые воды Хоррамабадской впадины. Выделение на больших территориях участков грунтовых вод со сходным химическим составом с использованием большого количества химических элементов и соединений (10 и более) очень трудная задача. При этом химический состав подземных вод является конечным продуктом воздействия не одного, а целой совокупности природных и техногенных процессов. Влияние этих процессов в подземных водах сказывается на взаимосвязанном изменении содержания химических компонентов и на характере связей между ними. Однако, эти связи в наблюдаемых компонентах подземных вод в "чистом виде" не сохраняются и фактически являются конечным результатом действия всей совокупности процессов. Нами предложен новый способ, который базируется на использовании кластерного анализа. Применение этого анализа позволяет находить в разных районах и участках грунтовые воды со сходным химическим составом и оконтуривать их. Это позволит выявить подобия или различия условий питания и разгрузки, процессов, определяющих формирование химического состава грунтовых вод, их возможного загрязнения и истощения, разработать мероприятия по их предотвращению. Метод опробован при исследовании химического состава грунтовых вод Ширазской и Хоррамабадской межгорных впадин Ирана.
По результатам кластерного анализа первой матрицы (Ширазская межгорная впадина) и второй матрицы (Хоррамабадская межгорная впадина) построены диаграммы расстояний объединения по шагам и, собственно, сами дендрограммы. После обработки результатов кластерного анализа сделаны следующие основные выводы: 1. В Ширазской межгорной впадине нами выделено три участка грунтовых вод очень близкого химического состава, относящихся к первому кластеру, два участка - ко второму кластеру, три - к третьему, два - четвертому и один - к пятому кластеру; 2. В Хоррамабадской межгорной впадине нами выделено два участка грунтовых вод очень близкого химического состава, относящихся к первому кластеру, три - ко второму, два - к третьему четыре к четвертому и по одному к пятому и шестому кластерам; 3. При обнаружении любого изменения химического состава грунтовых вод в Ширазской межгорной впадине можно судить об аналогичных изменениях и в Хоррамабадской впадине и наоборот; 4. Кроме того этим методом можнопользоваться для районирования грунтовых вод по химическому составу.
Ground waters of Shyraz Intermountain Trough are widely used for water-supply, watering crops, in industry, and for other purposes. It is cur-rently being planned to make extensive use of ground waters of the Horamabad Trough.
Discriminating large areas of ground waters of similar chemical composition and compounds containing over 10 elements is becoming a chal-lenging task.
Chemical composition of ground waters results from a number of natural and anthropogenic processes, which affect both interchange of chemical components and the nature of their bonds. However, these bonds do not remain unaffected, and are, virtually, the outcome of a number of processes.
We offer a new method that is based on the use of cluster analysis, the application of which will make it possible to discriminate ground waters of similar chemical composition in different areas.
This will enable both revealing similarities and differences in the processes of water supply and discharge, which define the chemical make-up of the ground waters, threats of pollution and depletion, and taking measures on ground water preservation.
The method was tested on sampling chemical composition of ground waters of Shyraz and Horamabad Intermountain Troughs in Iran. Based on the cluster analysis data of the first matrix (Shyraz Intermountain Trough) and the second matrix (Horamabad Intermountain Trough) step-by-step diagrams of merging intervals are built, and dendrograms, namely.
The claster analysis data being processed, the following conclusions can be made:
1. within Shyraz Intermountain Trough, there are discriminated three areas of ground waters bearing similar chemical composition in claster 1; two areas located in claster 2; three areas in claster 3; two areas in claster 4; and one area in claster 5;
2. within Horamabad Intermountain Trough, there are discriminated two areas of ground waters bearing similar chemical composition in claster 1; three areas located in claster 2; two areas in claster 3; four areas in claster 4; and per one area in clasters 5 and 6, correspondingly;
3. changes in ground water chemical composition in Shyraz and Horamabad Intermountain Troughs are interdependent;
4. the method mentioned can be used for chemical zoning of the ground waters.
Ґрунтові води Ширазськой міжгірської западини широко використовуються як для водопостачання, так і для поливу сільськогосподарських культур, в промисловості та інших цілей. Нині планується ширше використовувати і ґрунтові води Хоррамабадської западини. Виділення на великих територіях ділянок ґрунтових вод зі схожим хімічним складом з використанням великої кількості хімічних елементів і з"єднань (10 і більше) є важким завданням.
При цьому хімічний склад підземних вод є кінцевим продуктом дії не однієї, а цілої сукупності природних і техногенних процесів. Вплив цих процесів в підземних водах позначається на взаємозв"язаній зміні вмісту хімічних компонентів і на характері зв"язків між ними. Проте, ці зв"язки в спостережуваних компонентах підземних вод в "чистому вигляді" не зберігаються і фактично є кінцевим результатом дії усієї сукупності процесів. Нами запропонований новий спосіб, який базується на використанні кластерного аналізу. Застосування цього аналізу дозволяє знаходити в різних районах і ділянках ґрунтові води з схожим хімічним складом. Це дозволить виявити подібність або відмінність умов живлення і розвантаження, процесів, що визначають формування хімічного складу ґрунтових вод, їх можливого забруднення і виснаження, розробити заходи по їх збереженню. Метод випробуваний при дослідженні хімічного складу ґрунтових вод Ширазської та Хоррамабадської міжгірських западин Ірану.
За результатами кластерного аналізу першої матриці (Ширазська міжгірська западина) і другої матриці (Хоррамабадська міжгірська западина) побудовані діаграми відстаней об"єднання по кроках і, власне, самі дендрограми. Після обробки результатів кластерного аналізу зроблені наступні основні висновки: 1. у Ширазській міжгірській западині нами виділені три ділянки ґрунтових вод дуже близького хімічного складу, що відносяться до першого кластеру, дві ділянки - до другого кластеру, три - до третього, два - четвертого і один - до п"ятого кластеру; 2. у Хоррамабадській міжгірській западині нами виділена дві ділянки ґрунтових вод дуже близького хімічного складу, що відносяться до першого кластеру, три - до другого, два - до третього, чотири до четвертого і по одному до п"ятого і шостого кластерів; 3. При виявленні будь-якої зміни хімічного складу ґрунтових вод в Ширазській міжгірській западині можна судити про аналогічні зміни і в Хорамабадській западині і навпаки; 4. Цим методом можна користуватися для районування ґрунтових вод за хімічним складом.
