ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2012‑05‑18 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.07
7425 На соискание
степени
 дгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Гриневский Сергей Олегович
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители

6165 Официальные оппоненты
Б.В. Б. 
И.С. З. 
В.Г. Р. 

6255

4662
дгмн
дгмн
дгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.

382
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

314
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
56
163
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 415, Геологический факультет МГУ
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.001.30
2151 Полное наименование организации
Д 501.001.30
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
Всероссийский научно‑исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации 
2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Оценка инфильтрационного питания и ресурсов подземных вод на основе геогидрологических моделей
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность исследований.   
Подавляющее большинство широко использующихся в гидрогеологической практике   
методов  оценки  естественных  ресурсов  подземных  вод   (ЕРПВ)  зоны  интенсивного   
водообмена основаны на определении количественн ых показателей разгрузки или расхода   
фильтрационного  потока,  с  чем  связаны  известные  объективные,  но  не  всегда   
определенные  погрешности.  Вместе  с  тем,  согласно  общепринятому  определению,   
методически корректной является количественная оценка ЕРПВ, основанная на изучении   
балансовых  составляющих  питания   подземных  вод,  которое  для  зоны  интенсивного   
водообмена  обеспечивается,  главным  образом,  инфильтрацией  атмосферных  осадков.   
Однако, методы определения инфильтрационного питания   (ИП), как правило, позволяют   
количественно  характеризовать  его  интенсивность  на  локальном  участке  в  конкретный   
период  исследований,  в  связи  с  чем  их  использование  для  оценки  среднемноголетних   
обеспеченных величин ресурсов подземных вод отдельных территорий весьма ограничено.   
С 70‑х годов  прошлого века по настоящее время, как в России, так и за рубежом,   
активно  развиваются  математические  модели,  в  той  или  иной  форме  связывающие   
процессы водообмена в системах атмосфера    ландшафт    поверхностные и подземные   
воды  в смежных с гидрогеологией на уках (почвоведение, гидрология, метеорология и др.).   
В  гидрогеологических  исследованиях  такие  модели  были  впервые  использованы  P.   
Фризом,  а  в  отечественной  практике  ‑   И.С.Пашковским  [Пашковский,  1985].  В.М.   
Шестаков  предложил  называть  такие  модели  геогидрологическими  и  определил   
геогидрологию,  как  граничный  с  другими  науками  раздел  гидрогеологии,   
рассматривающий  движение  воды  в  системе  ландшафт  ‑  подземные  воды  зоны   
гипергенеза от выпадения осадков на поверхность суши до их поступления в биосферу и   
поверхностные воды с учетом деятельности человека [Шестаков, Поздняков, 2003].    
Использование принципов геогидрологического моделирования позволяет проводить   
площадную  оценку  ИП  и  ЕРПВ,  основанную  на  моделировании  процессов  его   
формирования, с учетом природной  неоднородности гидрогеологических, ландшафтных и   
климатических  условий  изучаемой  территории.  В  такой  постановке  представляется   
возможность  избежать  основные  ограничения  известных  методов  оценки  ресурсов  и   
детализировать  пространственно‑временную  неоднород ность  их  количественных   
показателей.   
Также  целесообразным  является  применение  геогидрологических  моделей  и  в   
практически  важных  задачах  изучения  условий  формирования  и  оценки  ресурсов   
подземных  вод  в  условиях  их  эксплуатации,  что  повышает  уровень  достоверности  и   
детальности  количественной  оценки  балансовой  обеспеченности  эксплуатационного   
водоотбора и прогнозирования влияния эксплуатации подземных вод на поверхностные   
воды  и  общий  водный  баланс  территорий.  Это  обусловлено  все  возрастающей   
актуальностью  коли чественного  анализа  экологических  последствий  влияния   
эксплуатации подземных вод на окружающую среду.    
Однако принципы построения таких моделей, их структура, содержание отдельных   
блоков и методика использования геогидрологического моделирования применительно к   
2   
различным масштабам и практическим задачам оценки ресурсов подземных вод зоны   
интенсивного  водообмена  не  разработаны.  Также  требует  решения  и  проблема   
параметрического обеспечения   отдельных блоков геогидрологической модели для задач   
средне ‑  и мелкомас штабной оценки ресурсов подземных вод, что на сегодняшний момент,   
во  многом,  ограничивает  их  практическое  использование.  Решение  этих  вопросов  и   
определяют основные направления исследований в данной работе.    
Цели и задачи исследований.   
Основной целью работы  является  разработка методики оценки инфильтрационного   
питания   и ресурсов подземных вод в  естественных  условиях и при  их  эксплуатаци и  на   
основе  геогидрологических  моделей ,  отражающих  пространственно ‑временную   
неоднородность  природных  факторов  их  формирования  и  нелинейность  процессов   
взаимовлияния поверхностной и подземной составляющих водообмена речного бассейна.    
Для этого в работе решались следующие задачи:    
‑  обоснование  необходимой  структуры  расчетной  геогидрологической  модели,   
содержания ее расчетных бло ков и принципов их сочленения, в зависимости от масштаба и   
цели исследований инфильтрационного питания и ресурсов подземных вод;    
‑  разработка расчетных  модул ей   формирования зависимого гидрологического режима   
водотоков и водоемов в составе геогидрологической модели речного бассейна;    
‑  разработка методических принципов использования геогидрологических моделей и их   
отдельных  элементов  (блоков)  для  средне‑  и  мелкомасштабной  (региональной)  оценки   
среднемноголетнего  ИП и  ЕРПВ;    
 ‑  анализ  природных  факторов  формирования  ИП  и  ЕРПВ  и  выделение  основных,   
определяющих  их  пространственно‑временную  неоднородность  в  масштабе  речного   
бассейна (водосбора);   
‑  проведение  расчетной  схематизации  условий  формирования ИП  на  основе  анализа   
процессов  водного  баланса  на  поверхности  земли  и  в  зоне  аэрации  и  обоснование   
параметрического  обеспечения  и  граничных  условий  расчетных  моделей,  отражающих   
основные  различия  этих  процессов,  в  зависимости  от  ландшафтных,  почвенных  и   
гидрогеологических факторов;   
‑  анализ  адекватности  расчетных  моде лей  формирования  ИП  и  их  параметрического   
обеспечения природным условиям на основе сопоставления результатов моделирования с   
данными наблюдений на водно‑балансовых стационарах;    
‑  количественный  анализ  закономерностей  формирования  пространственной   
неоднородности  ИП  подземных вод в масштабе речного бассейна (водосбора), в пре делах   
единой  климатической  зоны   и  при  широтной  зональности  климатических  условий  (на   
примере  Европейской части России);    
‑  апробация методики средне‑  и мелкомасштабной оценки ИП и ЕРПВ для  конкретных   
территорий, анализ достоверности полученных результатов и обоснование принципов их   
верификации;    
‑  разработка  и  практическое  применение  геогидрологических  моделей  при  оценке   
эксплуатационных запасов подземных вод (ЭЗПВ) в  условиях влияния экспл уатации на   
поверхностные воды и природные ландшафты.   
3   
Методика исследований.   
Методика проведения исследований включала:    
‑  анализ существующих методов оценки ИП  и ресурсов подземных вод, а также опыта   
разработки  и  использования  моделей  природных  систем  атмосфера    ландшафт      
поверхностные и подземные воды в смежных с гидрогеологией науках (почвоведение,   
гидрология, метеорология и др.);   
‑  теоретический  и  модельный  анализ  теплоэнергетических  и  воднобалансовых   
процессов  на  поверхности  земли  и  в  зоне  аэрации с  целью  обоснования  принципов  их   
схематизации  и  параметрического  обеспечения  применительно  к  разным  масштабам   
исследования ИП подземных вод;    
‑  постановку и проведение наблюдений за  уровнем грунтовых вод, температурным и   
влажностным  режимом  на  поверхности земли  и  в  зоне  неполного  водонасыщения  на   
опытных ландшафтных площадках, лабораторное определение воднофизических свойств   
по  глубине  зоны  аэрации,  анализ  материалов  наблюдений  на  водно ‑балансовых   
стационарах;    
‑ постановку, реализацию и интерпретацию численных модельных экспериментов;     
‑  разработку  и  апробацию  геогидрологических  моделей  при  решении  практических   
задач  оценки  среднемноголетнего  ИП,  естественных  и  эксплуатационных  ресурсов   
подземных вод на конкретных объектах.   
Научная новизна работы.   
1.   Определены  понятие  и  балансовые  критерии  гидрогеодинамически  зависимого  и   
независимого  гидрологического  режима  водотоков  и  водоемов.  Разработана  и   
апробирована  на  конкретном  объекте  оригинальная  гидрогеодинамическая  модель   
формирования  зависимого  гидрологического  режима  малого  водоема  в  условиях   
эксплуатации  подземных  вод  вблизи  его  акватории,  отражающая  прогнозные   
изменения  процессов  восполнения  его  запасов,  гидрологического  режима  и   
балансово‑гидрогеодинамических  условий  взаимодействия  подземных  и   
поверхностных вод.    
2.   Проведен  количественный  анализ  и  описаны  закономерности  формирования   
процессов  сокращения  речного  стока  в  характерных  гидрогеодинамических  зонах   
влияния берегового водозабора.    
3.   Предложена типизация геогидрологических моделей в зависимости от их масштаба и    
характера  решаемых  с  их  помощью  задач,  отражающая  основное  содержание,   
принципы пространственно‑временной схематизации процессов и параметрического   
обеспечения  отдельных  ее  блоков  (модулей).   Разработаны  и  апробированы   
методические  принципы  построения  геог идрологических  моделей  в  разных   
масштабах.    
4.   Проведена оценка среднемноголетнего питания и естественных ресурсов подземных   
вод  юго‑западной  части  Московского  артезианского  бассейна,  отражающая   
неоднородность  природных  факторов  их  формирования  (климатических,    
ландшафтных,  гидрогеологических),  в  масштабе  отдельных  речных  бассейнов   
территории.   
4   
5.   Количественно  охарактеризована   роль ландшафтных  (рельеф, тип растительного и   
почвенного  покрова)  и  гидрогеологических  условий  речных  бассейнов  в   
формировании  средне‑  мелкомасштабной  площадной  неоднородности   
инфильтрационного питания подземных вод.   
6.   Впервые  получены   расчетные  зависимости  для  оценки  среднемноголетнего   
инфильтрационного  питания  подземных  вод,  отражающие  широтную   
климатическую  зональность  территории  Европейской  части  России  и  макро ‑неоднородность ландшафтных и почвенных условий на площади речного бассейна   
(водосбора).   
7.   Предложены  и  апробированы  на  конкретных  объектах  принципы  количественной   
оценки  распределения  естественных  ресурсов  подземных  вод  в  разрезе  зоны   
интенсивного  водообмена,  основанные  на  использовании  результатов   
геогидрологического  моделирования  процессов  формирования  инфильтрационного   
питания и данных наблюдений за речным стоком.   
Предмет защиты.    
Основным  предметом  защиты являются  разработанные  методические  принципы   
построения, параметризации,  верификации и использования геогидрологических моделей,   
определяющие  принципиально  новые  подходы  к   решению  задач  оценки    
инфильтрационного питания и ресурсов подземных вод в естественных условиях и при их   
эксплуатации применительно к различным масштабам исследования.    
Личный вклад автора.   
В  диссертационной  работе  приведены  результаты  исследований,  выполненных,  в   
основном, в процессе самостоятельных работ автора. В работе использована оригинальная   
вычислительная прогр амма моделирования трансформации осадков на поверхности земли,   
составленная  проф.  С.П.Поздняковым,  тестирование  и  усовершенствование  которой   
проведено  при  участии  автора,  а  также  авторские  вычислительные  программы   
моделирования  зависимого  гидрологического  режима  водотоков  и  водоемов   Речка  и   
MCG.  В  работе  использованы  результаты  исследований  при  решении  конкретных   
гидрогеологических задач на объектах, в которых автор принимал участие как научный   
руководитель  и  ответственный  исполнитель  работ,  а  также  результаты  численных  и   
лабораторных  экспериментов,  выполненных  в  процессе  подготовки  студенческих   
курсовых,  дипломных  и  магистерских  работ,  постановка,  проведение  и  интерпретация   
результатов которых осуществлялась под научным руководством соискателя.   
Практическая значимость и реализация результатов.    
Результаты  проведенных  исследований  использовались  при  выполнении  работ  по   
теме  Государственного  контракта  с  Федеральным  агентством  по  науке  и  инновациям   
02.435.11.4001  по  теме  РП‑13.2/001  Разработка  технологии  оценки  загрязнения  и   
ресурсов подземных вод техногенно нагруженных территорий России и легли в основу   
построения региональной карты среднемноголетнего ИП  территории Калужской области,   
которая была использована для анализа ресурсного потенциала и актуального  состояния   
месторождений  подземных  вод  этого  региона.  Математические  модели  и  расчетные   
алгоритмы, рассматривающиеся в диссертации, использованы при написании отчетов по   
5   
теме  исследований  Совершенствование  физико‑математических  моделей,  численных   
методов и  алгоритмов в пакете программ НИМФА для решения задач гидрогеоэкологии   
на  многопроцессорных  ЭВМ,  в  рамках  Государственного  контракта  от  22.07.2010     
Н.4j.45.40.10.1134,  заключенного  между  Госкорпорацией  Росатом  и  ФГУП  РФЯЦ ‑ВНИИЭФ  по  теме  Разработка  технологий  проектирования  и  имитационного   
моделирования для суперЭВМ на основе базового программного обеспечения, в котором   
кафедра гидрогеологии принимает участие на условиях субподряда.   
На основе разработанной методики проведены оценки ЕРПВ  бассейна р.   Вологда с   
целью анализа перспектив их использования для водоснабжения г. Вологда, а также для   
территории  поисково ‑разведочных  работ  на  подземные  воды  в  районе  г.  Смоленска.   
Разработки, приведенные в диссертации, в том числе и основанные на них программные   
коды,  использовались  при  подсчете  ЭЗПВ  и  прогнозировании  влияния  эксплуатации   
подземных вод на гидрологический режим поверхностных вод и природные ландшафты на   
месторождениях  приречного  типа  в  Архангельской  области  и  на  территории  Самур‑Гюльгерычайской аллювиально ‑пролювиальной равнины Южного Дагестана. Результаты   
практического использования разработок автора отражены в производственных отчетах по   
хозяйственным договорам кафедры гидрогеологии МГУ.    
Материалы  и  основные  результаты  исследований,  проведенных  в  диссертационной   
работе, использованы при подготовке научных отчетов госбюджетных тематических НИР,   
выполняемых кафедрой гидрогеологии МГУ, и работ по гранту РФФИ  08‑05‑00720 ‑а   
Геогидрологическое  моделирование  динамики  ресурсов  подземных  вод  в  условиях   
глобального изменения климата и совместного научного гранта  с  Академией наук КНР   
РФФИ 11‑05‑91161 ‑ГФЕН_а Взаимосвязь поверхностных и подземных вод в аридных   
областях Юга России и Китая: проблемы, методика и сравнительные исследования.   
Материалы  диссертационных  исследований  использованы  при  разработке  учебных   
программ  по  курсам  Геогидрология  (совместно  с  С.П.Поздняковым)  и  Поиски  и   
разведка подземных вод (совместно с Р.С.Штенгеловым) и легли в основу лекций по этим   
курсам, которые автор читает для ст удентов и магистрантов кафедры гидрогеологии МГУ.   
Составленные на основе научных разработок по теме диссертации авторские прикладные   
программы  моделирования  Речка  и  MCG  используются  при  проведении  научно‑производственных работ кафедры, практических занятий со студентами и магистрантами,   
а также при подготовке ими выпускных работ.   
Апробация работы.    
Основные  результаты  исследований  по  теме  диссертации  были  доложены  и   
обсуждались  на  научных  семинарах  кафедры  гидрогеологии  МГУ,  международных  и   
российских совещаниях и конференциях, основными из которых являлись:   
   ежегодная научная конференция Ломоносовские чтения, МГУ, 1996, 1997, 2000, 2001,   
2003, 2006, 2007, 2008, 2010,2011;    
   5‑й Международный Конгресс и Техническая выставка Вода: Экология и технология   
ЭКВА ТЭК ‑ 2002. Москва, 2002;    
   научная  конференция  Проблемы  гидрогеологии  XXI  века:  наука  и  образование.   
Москва, МГУ, 2003   
6   
   вторая Всероссийская конференция Современные проблемы изучения и использования   
питьевых подземных вод (памяти Л.С. Язвина). Звенигород,  2006;   
   Всероссийская  конференция  по  математическому  моделированию  в  гидрогеологии,   
Московская область, 2008.   
   международная научная конференция Ресурсы подземных вод. Современные проблемы   
изучения и использования. Москва, МГУ, 2010    
   международная  научно ‑практическая   конференция  Питьевые  подземные  воды.   
Изучение, использование и информационные технологии. Моск. обл. п.Зеленый. 2011;    
   научная конференция Комплексные проблемы гидрогеологии. СПб.: С.‑Петерб. ун‑т.   
2011;   
   Российско‑Тайваньский  двусторонний  симпозиум  Разработка  технологий  оценки   
водных  ресурсов.  Москва,  2004  (Taiwan‑Russia Bilateral Symposium Development of   
Water Resources Technology. Moscow, Russia 31 May, 2004);    
   4‑я   конференция   по  проблемам  охраны  окружающей  среды  и  гидрогеологии   
Гидрологические проблемы 21 века: экология, охрана окружающей среды и здоровье   
человека. Институт гидрологии. США, Сан Франциско, 1999 (1999 Annual Meeting of   
then American Institute of Hydrology and then Fourth USA/CIS Joint Conference on   
Environmental Hydrology and Hydrogeology. San Francisco, California, 1999);    
   7‑я  Международная  Конференция  по  калибрации  и  надежности  моделирования   
подземных  вод.  Ухань,  Китай,  2009  (7 ‑th International conference on calibration and   
reliability in groundwater modeling ModelCARE Man aging  Groundwater  and  thе   
Environment, Wuhan, China, China University of Geosciences, 2009;   
   международный  симпозиум  по  подземным  водам.  Валенсия.  Испания,  2010  (IAHR   
International Groundwater Symposium. 22‑24 September 2010. Valencia, Spain)    
Публикации.    
По  теме  работы  опубликовано  в  открытой  печати  45  работ,  из  них  16  статей  в   
рецензируемых журналах.   
Структура и объем работы.   
Работа  состоит  из  введения,  6  глав  и  заключения,  представлена  на  382  страницах,   
включая   163 рисунка,   56 таблиц  и   список литературы из   314 наименований, в которых  137   
иностранных работ и 12 фондовых источников.   
Благодарности.   
Автор выражает искреннюю благодарность профессору Р.С. Штенгелову, оказавшему   
большое влияние на формирование его профессионального мировоззрения. Автор глубоко   
признателен профессору С.П. Позднякову за полезные советы и плодотворные обсуждения   
по  тематике  работы,  скоропостижно  скончавшемуся  профессору  И.С.  Пашковскому  за   
ценные консультации и замечания к работе, а также ушедшему из жизни профессору В.М.   
Шестакову, который на протяжении многих лет был для автора ориентиром в науке. Автор   
выражает  особую  благодарность  профессору  В.А.Всеволожскому  и  доценту  Р.П.   
Кочетковой за плодотворные совместные работы по территории Калужской области, инж.   
В.Н. Обозному и доц. А.А.   Маслову, помогавшим в организации режимных наблюдений   
на Звенигородском полигоне, доц. А.В. Расторгуеву и сотруднику ВНИИ ВОДГЕО к.т.н.   
7   
А.А.  Киселеву  за  помощь  в  проведении  лабораторных  испытаний  на  образцах.  Автор   
также считает своей приятной обязанность ю выразить благодарность студентам кафедры   
гидрогеологии  А.И.  Беловой,  Д.С.  Даутовой,  Я.В.  Ивановой,  М.В.  Новоселовой,  А.Е.   
Преображенской, К.В. Сучковой, М. Ю. Ширнину, выполнявших под его руководством   
исследования  по  теме  диссертации  в  рамках  подготовки  своих  курсовых  и  дипломных   
работ.    
Исследования в рамках данной работы поддерживались грантами РФФИ  08 ‑05‑00720‑а и  РФФИ 11 ‑05‑91161‑ ГФЕН_а.  
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово