Цюпа Ірина Вікторівна Використання різнорівневої геолого-гео- фізичної інформації для моніторингу небезпечних при­родно-техногенних процесів на урбанізованих терито­ріях

Краткое описание

Цюпа Ірина Вікторівна, інженер І категорії НДЛ «Тео­ретична та прикладна геофізика» ННІ «Інститут геоло­гії» Київського національного університету імені Тараса Шевченка: «Використання різнорівневої геолого-гео- фізичної інформації для моніторингу небезпечних при­родно-техногенних процесів на урбанізованих терито­ріях» (04.00.05 - геологічна інформатика). Спецрада Д 26.001.42 у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
На правах рукопису
ЦЮПА ІРИНА ВІКТОРІВНА
УДК 550.8.056:504.5.06
ВИКОРИСТАННЯ РІЗНОРІВНЕВОЇ ГЕОЛОГО–ГЕОФІЗИЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ
ДЛЯ МОНІТОРИНГУ НЕБЕЗПЕЧНИХ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННИХ
ПРОЦЕСІВ НА УРБАНІЗОВАНИХ ТЕРИТОРІЯХ
04.00.05 – геологічна інформатика (геологічні науки)
Подається на здобуття наукового ступеня
кандидата геологічних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
________________ Цюпа І.В.
Науковий керівник:
Вижва Сергій Андрійович, доктор геологічних наук, професор
Київ-2019

ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ 16
ВСТУП 17
РОЗДІЛ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ОРГАНІЗАЦІЇ МОНІТОРИНГУ
НЕБЕЗПЕЧНИХ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННИХ ПРОЦЕСІВ МІСЬКИХ
АГЛОМЕРАЦІЙ В УКРАЇНІ ТА СВІТІ
23
1.1. Поняття і структура моніторингу. Сучасні підходи контролю за
станом геологічного середовища 23
1.2. Моніторинг ґрунтових вод, атмосферного повітря та ґрунтів
території Київської міської агломерації 33
1.2.1. Спостереження за рівнем ґрунтових вод та процеси
підтоплення на території Київської агломерації 35
1.2.2. Забруднення атмосферного повітря та ґрунтів Київської
міської агломерації 36
РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ГЕОЛОГО-ГЕОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ДЛЯ
МОНІТОРИНГУ ГЕОЛОГІЧНОГО СЕРЕДОВИЩА МІСЬКИХ
АГЛОМЕРАЦІЙ 43
2.1. Дослідження зміни рівнів ґрунтових вод на території міста Києва 43
2.1.1. Літологічне розчленування геологічного розрізу та
визначення положення рівня ґрунтових вод за даними
радіоізотопних досліджень 44
2.2. Методика магнітних досліджень для моніторингу техногенного
забруднення ґрунтів урбанізованих територій 47
2.3. Геофізична складова геоінформаційної бази даних геологогеофізичної інформації як елемент загальної системи моніторингу
природного середовища 48
2.3.1. Систематизація невпорядкованої геолого-геофізичної
інформації 48
2.3.2. Типи геолого-геофізичної інформації в ГІС 50
2.3.3. Структура геофізичного блоку інформації в ГІС 52
РОЗДІЛ 3. ОБ’ЄКТИ МОНІТОРИНГУ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННИХ
ПРОЦЕСІВ У МЕЖАХ КИЇВСЬКОЇ АГЛОМЕРАЦІЇ 62
3.1. Мікрорайон Позняки в м. Києві як об’єкт дослідження процесів
підтоплення 66
3.2. Національний комплекс «Експоцентр України» в м. Києві як
об’єкт дослідження динаміки процесів підтоплення 68
3.3. Місто Київ як об’єкт комплексної оцінки забруднення ґрунтів та
повітряного басейну урбанізованого середовища 71
15
РОЗДІЛ 4. РЕЗУЛЬТАТИ ГЕОЛОГО–ГЕОФІЗИЧНОГО МОНІТОРИНГУ
НЕБЕЗПЕЧНИХ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННИХ ПРОЦЕСІВ КИЇВСЬКОЇ
АГЛОМЕРАЦІЇ 76
4.1. Технологія використання геолого-геофізичної інформації для
випадку нерівномірної мережі спостережень при вивченні процесів
підтоплення для мікрорайону Позняки (м. Київ) 76
4.1.1. Оцінка методів побудови карт рівнів грунтових вод засобами
геоінформаційних технологій на прикладі мікрорайону Позняки в
м. Києві 78
4.2.2. Приклад практичного застосування методу Монте-Карло для
випадків нерівномірної мережі спостережень 84
4.2. Побудова карт підтоплення для ділянки мікрорайону Позняки в
місті Києві 90
4.3. Динаміка процесів підтоплення в центральній частині
національного комплексу «Експоцентр України» 93
РОЗДІЛ 5. МАГНІТНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ДЛЯ ЕКСПРЕСДІАГНОСТИКИ І МОНІТОРИНГУ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ҐРУНТІВ,
ПОВІТРЯ, КОРИ ДЕРЕВ М. КИЄВА 100
5.1. Характеристика розподілів магнітної сприйнятливості ґрунтів
українських міст та оцінка рівнів їх техногенного забруднення 100
5.2. Забруднення середовища Київської міської агломерації за даними
магнітних досліджень ґрунтів і повітряних фільтрів 107
5.3. Магнітні дані як основа для геохімічного опробування ґрунтів
міста Києва 117
ВИСНОВКИ 128
СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ 130
ДОДАТОК 1 146
ДОДАТОК 2 150

Список литературы

ВИСНОВКИ
Головні результати роботи можна сформулювати у формі таких тверджень.
• Створений та постійно поновлюється блок геофізичної інформації
загальної БД геолого-геофізичної інформації в ГІС по м. Києву та окремих
територіях України, який включає дані геофізичних зйомок при дослідженні
екзогенних процесів, даних радіоактивного каротажу під задачі
будівництва, результати мікрорайонування на окремих об’єктах, дані
екомагнітних досліджень ґрунтів, кори дерев, атмосферного повітря.
• Розроблено технологію використання різнорівневих даних у системі
моніторингу геологічних процесів на прикладі процесів підтоплення, що
включає попередню систематизацію, обробку, перевірку даних;
геокодування інформації; вибору методу моделювання; моделювання
реалізації даних та їх перевірки; просторового моделювання в ГІС.
• Досліджено можливості використання методів статистичного
моделювання для підвищення кондиційності картографічних побудов при
вивченні процесів підтоплення територій при нерівномірній мережі
спостережень.
• На прикладі м. Києва вперше визначено й застосовано критерії для
вибору пунктів опробування, що пов'язані зі структурою поля аномальних
значень магнітних властивостей ґрунтів, і полягають у рівномірності
розподілу точок спостереження по площі та наявності точок відбору з усіх
зон (аномальних, перехідних та фонових значень).
• Показано позитивний кореляційний зв’язок між магнітною
сприйнятливістю ґрунтів міста Києва та вмістом Ni (0,348), Sn (0,39), Pb та
Cu (0,37), Zn (0,33) при рівні значущості p<0,01 та Mn (0,25), Co (0,22), Cr
(0,23) при рівні значущості p<0,05, а також індексом накопичення
забруднення PLI (0,437).
129
• Встановлені закономірності щодо зв’язку екомагнітних параметрів
ґрунтів та забруднення важкими металами пройшли перевірку на прикладі
міст з різним техногенним навантаженням (Одеса, Маріуполь, Запоріжжя та
інші) чим встановлена можливість їх застосування для оперативної оцінки
екологічного стану територій.
Встановлені залежності між магнітною сприйнятливістю і забрудненням
важкими металами, між природною гамма-активністю та літологічним складом
ґрунтів, вологістю, можуть використовуватися й для інших районів України з
подібним промисловим навантаженням і геологічними умовами. Розроблений
підхід може бути використаний місцевими органами влади для прийняття
управлінських рішень а також проведення експресних моніторингових
досліджень.
Результати дослідження впроваджено в навчальний процес, зокрема в
курси «Інженерна геофізика» та «Геофізичний моніторинг небезпечних
геологічних процесів» для підготовки магістрів-геофізиків за спеціалізацією
інженерна геофізика та підготовки докторів філософії за спеціальністю «Науки
про Землю».