Теорія і методи аналізу регіональних гідрохімічних систем (стр. 30 )

Проаналізувавши характеристики фактору №1 формування ГХС можна нарешті ідентифікувати його з реально існуючими процесами і дати йому назву: “дифузне надходження мінеральних солей, біогенних та органічних речовин з поверхні водозбору”.

Розглядаючи фактор №2 можна звернути увагу, що його характеристиками-індикаторами є переважно ландшафтні характеристики водозборів річок та характеристики механічного складу ґрунтів: показники еродованості території, показник частки дефляціцйних ґрунтів, показник поширення супіщаних та суглинкових ґрунтів. Ці показники можуть бути оцінені як характеристики чинників формування ГХС.

Наступні показники, такі як вапнування ґрунтів та використання отрутохімікатів, що увійшли у даний фактор можуть бути оцінені як джерела надходження речовин під впливом грунтово-ландшафтних чинників.

Сукупність зв’язків параметрів-індикаторів фактора №2 з гідрохімічними параметрами, показниками використання мінеральних добрив, тощо дозволяє нам ідентифікувати його і дати назву “ерозійно-дефляційні процеси, що

НЕ ЗАКІНЧЕНЕ РЕЧЕННЯ

території, заболоченості, водного стоку, лісистості, тощо. Аналіз зв’язків дозволяє його інтерпретувати й дати назву “вплив меліоративних заходів на перебіг фізико-хімічних процесів і трансформування типу вод”.

Фактор № 4 характеризується переважно показниками-індикаторами антропогенної діяльності. Це скид стічних вод, викиди забруднюючих речовин в атмосферу та показники, що вказують на джерело надходження забруднюючих речовин (використання бензину та дизельного палива) а також густота населення та забудованість території. Ці показники тісно зв’язані з багатьма гідрохімічними показниками, такими як амонійний азот – індикатор скиду стічних вод, детергентами (СПАР), важкими металами. Цей фактор досить легко інтерпретується і може бути названо як “вплив стічних вод”.

Останній, п’ятий фактор включає тільки два показники-індикатори – показники забруднення води пестицидами ДДТ та гексахлорциклогексаном. Ці показники мають слабкі зв’язки з переважною більшістю компонентів ГХС, що свідчить про антропогенний характер цього фактора та про несистематичний характер впливу на формування ГХС, внаслідок просторово-часової неузгодженості та нерівномірності внесення цих пестицидів на сільськогосподарські угіддя. Фактор №5 може бути без сумніву названий як “надходження отрутохімікатів “.

Таким чином, в результаті проведених досліджень встановлено, що гідрохімічна макросистема річкових вод Житомирської області формується переважно під домінуючим впливом п’яти основних факторів:

Фактор 1. Дифузне надходження мінеральних солей, біогенних та органічних речовин з поверхні водозбору.

Фактор 2. Ерозійно-дефляційні процеси, що сприяють вилуговуванню мінералів гірських порід та винесенню у річкову мережу забруднюючих речовин.

Фактор 3. Вплив меліоративних заходів на перебіг фізико-хімічних процесів і трансформування типу вод.

Фактор 4. Вплив стічних цього фактора з іншими параметрами ГХС вод.

Фактор 5. Надходження отрутохімікатів.

Вклад кожного із цих факторів у варіацію параметрів гідрохімічної системи, тобто інтенсивність впливу на формування величин того чи іншого показника показано на наступному рис.4.31. Величина впливу виражається часткою загальної дисперсії даного фактора, яку вносить той чи інший показник. На графіку ця величина виражена шириною паралелепіпеда, яким зображений той чи інший показник.

Рис.4.31. Формування загальної дисперсії факторів формування ГХС за рахунок параметрів системи.

Показники розміщені як у додатній, так і у від’ємній частині осі абсцис. Це означає, що відносно осі ординат усі показники, або параметри гідрохімічної системи розділені за напрямком зв’язку параметрів з виділеними факторами.

При цьому позитивні (прямі) зв’язки відображені в правій частині, а негативні (зворотні) – в лівій.

Напрямок зв’язку показника з відповідним фактором також може бути використаний для поглибленої деталізованої інтерпретації результатів факторного аналізу.

Розглядаючи результати даного випадку факторного аналізу не можна не взяти до уваги той факт, що вихідна інформаційна матриця параметрів гідрохімічної системи має просторову структуру. Вона була сформована на основі комплексу природних, антропогенних та гідрохімічних параметрів, які є багатофакторною характеристикою 32 річкових водозборів.

Факторний аналіз з його численними додатками дозволяє розглянути та інтерпретувати і просторові особливості формування факторів.

Математичний апарат факторного аналізу дає змогу розрахувати просторову структуру факторного навантаження, тобто визначити значення того, чи іншого фактора в тому чи іншому пункті, визначити його роль в формуванні гідрохімічної системи в межах конкретного річкового водозбору. Виконані розрахунки представлені нами у вигляді просторової матриці факторних навантажень (табл.4.13) та графічно інтерпретовані (рис.4.32)

4.5. Районування регіональної гідрохімічної макросистеми Житомирського Полісся

Для районування гідрохімічної системи Житомирського Полісся використано розроблену нами методику дослідження територіальної структури гідрохімічних систем, в основі якої лежить автоматичний метод районування на основі математичного апарату кластерного аналізу. Дана методика викладена в розділі 3 даної роботи.

Гідрохімічне районування водних об’єктів території за комплексом системних показників, або інтегральне гідрохімічне районування території є багатофакторним (багатопоказниковим) діленням території на множину цілісних районів, що являють собою компактні згущення деяких вихідних точок (пунктів, що характеризують водні об’єкти території), як в тривимірному фізичному, так і в багатовимірному просторі ознак системних характеристик гідрохімічних систем.

Використаний методичний підхід для територіальної ідентифікації гідрохімічних систем має переваги перед іншими методами хоча б тому, що, по-перше, дозволяє визначити основні таксономічні одиниці для нових видів районування, де ще теоретично не обґрунтована система таксонів. По-друге, допомагає вибрати серед декількох варіантів районування найбільш оптимальний, який найбільше відповідає реальній гідрохімічній обстановці, що слалася під впливом комплексу системоформуючих чинників.

Таблиця 4.13

Оцінка територіального розподілу факторних навантажень п’яти головних факторів формування параметрів гідрохімічної макросистеми річкових вод Житомирського Полісся

Пункти

Фактор 1

Фактор 2

Фактор 3

Фактор 4

Фактор 5

Гнилопять-Бердичів,1 км в

-0,538

0,635

0,794

0,310

0,708

Гнилопять-Бердичів,3 км н

0,195

0,021

0,588

0,447

4,896

Гнил-Бердичів, шкір0,5кмв

1,499

0,440

0,364

-0,547

0,062

Гнил-Бердичів, шкір3км н

2,310

0,287

0,386

-0,066

0,237

Случ-Новоград-Волинський, 0,5км в

-1,111

-0,156

-1,327

0,081

-0,099

Случ-Новоград-Волинський,2,5км н

-1,187

1,590

-3,425

1,124

0,069

Случ-Вигнанка, 1км в

0,383

-0,056

-1,639

-0,200

-0,452

Ірша-Малин,1,5км в

-1,560

-1,066

0,319

0,362

-0,009

Ірша-Малин, в центрі міста

-1,373

-1,381

0,692

-0,136

-0,497

Ірша-Малин,1 км в

-1,327

-1,057

0,291

0,253

-0,120

Ірша-Українка,1 км н

-0,443

-1,323

0,426

-0,210

-0,466

Тетерів - Чуднів,1 км в

-0,180

0,748

0,408

-0,429

-0,624

Тетерів-Чуднів,1 км н

0,171

0,666

0,320

-0,474

-0,579

Тетерів-Житомир, 5 км в

0,096

0,245

0,359

0,237

-0,684

Тетерів-Житомир, 4,5км в

-0,835

0,644

0,097

0,714

0,200

Тетерів-гирло Гнилопяті

1,454

0,024

0,333

0,218

-0,443

Тетерів-1км н гирла Гнилопяті

0,132

-0,082

0,500

-0,235

-0,184

Тетерів-гирло Гуйви

0,161

0,567

0,283

-0,165

-0,529

Тетерів-0,5км н гирла Кам'янки

0,784

-0,380

0,227

1,450

-0,812

Тетерів-Житомир,2,5 км н

0,142

0,171

-0,115

3,072

0,152

Тетерів-Житомир,5 км н

1,776

-0,377

-0,087

1,998

-0,754

Тетерів - Радомишль,1км в

-0,169

-1,054

0,911

-0,512

-0,090

Тетерів - Радомишль, 1км н

-0,155

-0,784

0,520

-0,473

-0,103

Тетерів - Вишневичі, 2 км н

0,849

-0,955

0,320

-0,582

-0,280

Ірпінь-Сущанка

-0,909

2,928

1,206

-1,041

-0,299

Кам'янка-Кожанка, 0,5км в

-0,690

2,007

1,046

-0,761

-0,297

Уж-Коростень,1км в

-1,294

-1,487

-0,350

-0,598

0,165

Норин-Овруч, 0.2км в ОС

0,903

-0,409

-1,725

-1,915

0,437

Норин-Овруч,0.5км н ОС

0,914

-0,407

-1,723

-1,920

0,395

Рис. 4.32.

НА ІНШОМУ ФАЙЛІ

Оскільки розроблена методика базується на результатах попереднього факторного аналізу сукупності зовнішніх та внутрішніх параметрів ГХС, то для районування території експертним шляхом було відібрано 10 репрезентативних параметрів ( модуль водного стоку, меліорованість водозбору, поширеність легкосуглинистих ґрунтів, еродованість, вміст сульфатів, амонію, фосфатів, СПАР, ДДТ, гамма-ГХЦГ), які найкращим чином характеризують кожен із 5 виявлених факторів формування гідрохімічної системи (табл..4.14).

Розпочинаючи процес районування досліджуваної території за множиною перерахованих показників у 32 пунктах спостережень, припускали, що існує 32 окремих райони, які на подальших етапах кластеризації потрібно було об’єднати в групи на основі матриці мір подібності між ними.

Міру подібності ( Евклідову відстань) розраховували за формулою 4.7 а потім послідовно об’єднували пункти спостережень з близькими характеристиками в один клас (кластер).

В результаті цього окремі пункти об’єднувалися у невеликі територіальні групи, які характеризували локальні гідрохімічні мезосистеми І рівня. Ці групи в подальшому об’єднувалися з іншими аналогічними групами, утворюючи локальні гідрохімічні мезосистеми ІІ рівня. Об’єднання гідрохімічних мезосистем ІІ рівня в регіональну гідрохімічну макросистему І рівня завершало процес районування.

Результати кластерного аналізу параметрів територіальної структури регіональної гідрохімічної системи Житомирського Полісся представлені у вигляді дендрограми ієрархічного об’єднання районів (рис.4.33).