Сторінка
3

Дефініція гідрохімічної системи за функціонально- геосистемним принципом та її математична формалізація

ГХС є системою відкритого типу. ЇЇ властивості та структура формуються головним чином під впливом факторів зовнішнього по відношенню до неї середовища – за рахунок екзосистемних процесів. Внутрішньосистемні (ендосистемні) процеси відіграють важливу, проте другорядну роль.

Опираючись на результати попередніх досліджень систем взагалі [30, 36-38] і, особливо, природних систем[11, 15, 31], спробуємо виконати математичну формалізацію гідрохімічної системи.

Для цього представимо елементи системи – компоненти хімічного складу води у вигляді певного набору параметрів, які позначимо символами X1, X2, X3, … , Xn, де n – число хімічних компонентів. Тоді множину цих елементів

Х = {Х1, Х2, Х3, . , Хn } (1.1)

назвемо складом гідрохімічної системи S.

Елементи Х1, Х2, Х3, . , Хn об’єднуються в систему певними відношеннями і зв’язками, які називаються системоутворюючими, або, як уже було названо вище, ендосистемними.

Крім того, що ці елементи зв’язані між собою, вони ще зазнають впливу зовнішніх відносно системи S об’єктів. Таким чином утворюються екзосистемні зв’язки, які характеризують зовнішні фактори формування ГХС, які можуть бути представленими системами інших генетичних типів, наприклад, ландшафтно-геохімічними системами (ЛГС). ЛГС можуть одночасно обумовлювати також основні речовинно-енергетичні потоки в геосистемі вищого порядку, до якої належить дана ГХС. Так, наприклад, концентрація амонійного азоту, як одного із компонентів ГХС, через систему зовнішніх зв’язків залежить від його вмісту у компонентах ЛГС (в тому числі у грунтовому покриві за рахунок природних надходжень та внесення добрив), а також у донних відкладах (за анаеробних умов), в стічних водах тощо.

Тому варто позначити символом F множину зовнішніх систем (факторів) m, які формують екзосистемні зв’язки ГХС і є по відношенню до неї зовнішнім (навколишнім) середовищем. Цю множину представимо вектором:

F ={F1, F 2, F 3, . , F m}. (1.2)

Множина відношень (зв’язків) між елементами ГХС та елементами ГХС і навколишнім середовищем називається структурою даної гідрохімічної системи S і позначається вона так:

R ={ R 1, R 2, R 3, . , R l}. (1.3)

де l – число зв’язків, що утворюють структуру системи S.

Склад ГХС Х, її навколишнє середовище F та структура R можуть змінюватись у часі t. Цю зміну у загальній формі можна позначити слідуючим чином:

Х =Х(t) = {Х1(t), Х2(t), Х3(t), . , Хn(t)}, (1.4)

F =F(t) ={F1(t), F 2 (t), F 3(t), . , F m(t)}, (1.5)

R =R(t) ={ R 1 (t), R 2(t), R 3(t), . , R l(t)}. (1.6)

Зміна у часі елементів Х(t) та структури R(t) ГХС в залежності від впливу зовнішніх факторів F(t) відбувається за певною функцією M(t).

Враховуючи виконану математичну формалізацію ГХС можна подати її визначення в такому варіанті:

гідрохімічною системою S(t), що функціонує у водному об’єкті, чи групі споріднених водних об’єктів, які по відношенню до системи є навколишнім середовищем F(t), називається множина об’єктів

S(t) = S(Х, F, R, M), (1.7)

що утворена із сукупності внутрішніх елементів Х(t), які зв’язані між собою і з навколишнім середовищем F(t) сукупністю зв’язків R(t), які змінюються у часі у відповідності із множиною функцій M(t). Графічну модель формалізованої таким чином гідрохімічної системи представлено на рисунку.

Рис. Графічна модель формалізованої гідрохімічної системи

Точне визначення поняття “гідрохімічна система” та її математична формалізація є теоретичною базою розробки методології дослідження гідрохімічних систем, принципи якої викладені нами в попередніх роботах [25-28].

Список літератури

1. Алекин О.А. Основы гидрохимии:Учебное пособие. –Л.: Гидрометиздат, 1970.-444 с. 2. Вернадский В.И. Размышления натуралиста. Научная мысль как планетное явление. –М.:Наука, 1977.- 189 с. 3. Воронков П.П. Гидрохимические обоснования выделения местного стока и способы расчленения его гидрографа// Метеорология и гидрология. – 1963. -№8. С. 21-28. 4. Гвоздецкий Н.А. Физико-географические комплексы и практическое значение их изучения// Вестн. Моск. ун-та. Сер.5. –1982. -№ 2. –С. 22-29. 5. Глазовская М.А. Ландшафтно-геохимические системы и их устойчивость к техногенезу// Биогеохимические циклы в биосфере. –М.: Наука, 1976.-С. 99-118. 6. Глушков В.Г. Вопросы теории и методы гидрологических исследований. –М.: Изд-во АН СССР, 1961.- 414 с. 7. Горев Л.Н. Закономерности формирования физико-химической обстановки в природных водах равнинной части Украины. –Физ.география и геоморфология. Вып.18.- 1977. – С. 55-64. 8. Гродзинський М.Д. Основи ландшафтної екології: Підручник. –К.: Либідь, 1993. –224 с. 9. Гродзинський М.Д. Стійкість геосистем до антропогенних навантажень. – К.:Лікей, 1995. –233 с. 10. Гродзинский М.Д., Шищенко П.Г. Ландшафтно-экологический анализ в мелиоративном природопользовании.-К.:Лыбедь, 1993. – 244 с. 11. Джефферс Д. Введение в системный анализ: применение в экологии. – М.: Мир, 1981. –256 с. 12. Закревский Д.В. Гидрохимия осушаемых земель. Автореф. дисс. … докт.геогр.наук. –Ростов-на-Дону, 1992. –48 с. 13. Кадацкая О.В. Гидрохимическая индикация ландшафтной обстановки водосборов. –Минск: Наука, 1987. –135 с. 14. Казаков В.Л. Геосистема як об’єкт вивчення географії в світлі закону системності.// Географія і сучасність. – 1999. – Вип.1. –С.26 –31. 15. Лаврик В.І. Методи математичного моделювання в екології. – К.: Фітосоціоцентр, 1998. –132 с. 16. Малишева Л.Л. Ландшафтно-геохімічна оцінка екологічного стану територій. – К.: Ред.-вид. центр “Київський університет”, 1998. –264 с. 17. Месарович М., Такахара И. Общая теория систем. Математические основы.- М.:Наука,1970.–163 с. 18. Муравейский С.Д. Роль географических факторов в формировании географических комплексов// Реки и озера. – М.: Географгиз, 1960. – С. 30-45. 19. Некос В.Е., Бутенко В.И. Теория и методы исследования физических полей геосистем. – К.: УМК ВО, 1988. – 95 с. 20. ПелешенкоВ.И. Оценка взаимосвязи химического состава различных типов природных вод. –Изд-во при Киев.ун-те, 1975. – 168 с. 21. Полынов Б.Б. Географические работы.-М.: Географгиз, 1952. –400 с. 22. Ромась Н.И. О формировании химического состава атмосферных осадков в различных физико-географических зонах УССР// Физ. География м геоморфология. –1979. – Вып.21. – С. 126-131. 23. Самойленко В.М. Кадастр радіоактивного забруднення водних об’єктів України місцевого водокористування. Том 1. Радіогідроекологічний стан і використання водойм та загально методичні проблеми. –К.: Ніка-Центр, 1998. –192 с. 24. Снежко С.И. Особенности формирования речного стока биогенных элементов бассейна Днепра (в пределах УССР). Автореф. дис. канд. геогр. наук – Ростов-на-Дону. – 1989. – 23 с. 25. Сніжко С.І. Методика досліджень факторів формування гідрохімічних систем. Вісн.Київ.ун-ту. Серія географії, 2001. Вип.47.