Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Проведен расчет прямой задачи нахождения распределения концентрации консервативного загрязнителя на основе тестовых функций источника для одномерного уравнения адвекции-диффузии. Получено соответствующее распределение полного массового расхода на исследуемом участке. 2. На основе результатов расчета прямой задачи, с использованием метода глобальной оптимизации, решена обратная задача восстановления распределения полного массового расхода и числа Пекле. Неизвестное распределение представлялось в виде полиномов различной степени. Расчет показал удовлетворительные результаты. Отклонение от точного решения не превышает несколько процентов. 3. Для анализа рандомизированных значений концентрации загрязняющих веществ использовался метод Монте-Карло. Анализ 1000 реализаций случайных отклонений от точного решения позволил определить средние значения указанных параметров, которые незначительно отличались от их точных значений. 4. Проведен анализ пределов устойчивости результатов расчета задачи определения полного массового расхода и числа Пекле относительно количества точек, используемых в численном и натурном экспериментах. Установлено, что для каждой степени полинома существует нижний предел по числу расчетных точек, ниже которого результаты расчета перестают быть устойчивыми. 5. Если число расчетных точек превышает указанный предел, результаты расчета искомых параметров слабо зависят от числа расчетных точек. 6. С ростом степени полинома, значения рассчитываемых параметров стремятся к некоторому предельному значению, которое определяется режимом рандомизации. Результаты исследований приняты к публикации журнале «Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление» 2025 г., № 1 и 2. 7. Проведены экспедиционные работы по изучению качества воды на участках рек Барнаулка и Лосиха. Пробы отбирались в 30-ти точках, равномерно рассредоточенных по длине участков с помощью батометра на штанге (объём 0,5 л) с середины реки на половине глубины реки. Определены расходы воды, скорости, глубины и площади живых сечений в верхних створах. 8. Проведен химический анализ проб (60 проб по числу натурных измерений). Анализ проводился на основе методов ионной хроматографии, масс-спектрометрии (с индуктивно связанной аргоновой плазмой), атомно-абсорбционным методом (с пламенной атомизацией пробы).

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. По результатам экспедиционных исследований качества воды, проведенных в 2024 году, проведен анализ распределения концентрации консервативных загрязнителей на участках рек Барнаулка, Лосиха, построены графики их распределения по длине рассматриваемых участков. Рассчитаны парные корреляций Пирсона анализируемых загрязнителей. Установлены основные причины загрязнения и выделены характерные участки водосборов. 2. Установлено, что в период летней межени качество воды р. Барнаулки формируется под комплексным воздействием точечных и диффузных источников Пиковые концентрации большинства микроэлементов наблюдаются в верхней части исследуемого участка. Вероятной причиной является совокупное влияние железной дороги, расположенной непосредственно в водоохранной зоне р. Барнаулки, и металлообрабатывающего предприятия, расположенного выше по течению. 3. На р. Барнаулке установлено наличие аномальной зоны, в которой наблюдаются высокие концентрации ряда микроэлементов (алюминий, железо, титан, мышьяк, барий, свинец, хром). Существование этой "аномалии" объясняется наличием бывшего городского пруда. В настоящее время чаша бывшего пруда заболочена, а ее донные отложения являются мощным источником вторичного загрязнения. 4. Значительный вклад в загрязнение р. Барнаулки вносит ее приток р. Пивоварка, принимающая в себя городское загрязнение, бытовые, ливневые и промышленные стоки. 5. Наряду с точечными и вторичными источниками, важную роль играет диффузное загрязнение р. Барнаулки. Выяснено, что характер диффузного поступления с водосбора свойственен хлоридам, сульфатам, свинцу, алюминию, железу. Формирование химического состава воды р. Барнаулки представляет собой результат наложения нескольких процессов: воздействия локальных источников в верхнем течении, поступления концентрированных стоков через приток, вторичного загрязнения от размыва ранее накопленных отложений и фонового диффузного загрязнения, охватывающего весь водосборный бассейн. 6. Качество вод реки Лосихи формируется под совместным влиянием природных факторов (выщелачивание пород, разгрузка подземных вод) и антропогенной нагрузки (коммунально-бытовые и сельскохозяйственные стоки). Наблюдаемое распределение элементов является результатом взаимодействия процессов поступления и последующей трансформации в водной экосистеме. 7. Выявлена группа элементов (алюминий, железо, литий, титан, ванадий, марганец) со сходным характером изменения и высокой положительной парной корреляцией что свидетельствует об общем механизме их поступления, вероятно, за счет выщелачивания из пород и поступления с подземными водами. 8. Вблизи санатория «Березовая роща» (водосбор р. Лосихи) наблюдается выраженный пик концентраций ряда элементов, обусловленный влиянием коммунально-бытовых стоков. 9. Повышенные концентрации цинка, марганца, железа в начальной и конечной точках участка отбора, а также сниженные концентрации хрома и никеля, можно объяснить разгрузкой подземных вод, обогащенных этими элементами, что подтверждается региональными гидрогеохимическими особенностями. 10. На основе полученных результатов для рек Барнаулка, Лосиха проведен расчет, основанный на предложенной методике оценки полного массового расхода загрязнителей и числа Пекле для четырех элементов: свинец, алюминий, железо, нитраты (Барнаулка) и никель (Лосиха). Реализация метода Монте-Карло проводилась для 1000 измерений, интервал рандомизации составлял ±0,05. Установлено, что рандомизация на заданном интервале не приводит к существенным изменениям искомых параметров, что свидетельствует об устойчивости результатов расчета. Определены соответствующие массовые расходы и проведена оценка чисел Пекле. 11. Реализован метод «заполнения пропущенных данных», что позволило учесть большее количество определяемых параметров. 12. По данным, полученным при анализе проб, отобранных в период половодья (апрель 2025 г) для р. Барнаулки, построены графики пространственного распределения концентрации микро- и макроэлементов в зависимости от мест отбора и матрица парных корреляций Пирсона. 13. Весеннее половодье 2025 года характеризуется интенсивным выносом загрязняющих веществ, накопленных за зимний сезон. В это время наблюдается активный сброс элементов из водоохранной зоны реки, где фиксируются повышенные концентрации бария, титана, меди, молибдена и свинца. Синхронные пики содержания растворенных металлов в верхней части исследуемого участка подтверждают влияние промышленного предприятия и железнодорожной и автотранспортной инфраструктуры. 14. Летняя межень отличается от периода половодья смещением акцента на точечные источники загрязнения В районе бывшего городского пруда также наблюдается повышенное содержание группы элементов (алюминия, железа, бария, свинца, хрома), что свидетельствует о процессах ремобилизации из донных отложений, расположенных выше по течению. Для летнего сезона также характерны выраженные пики загрязнения в начале участка. 15. Несмотря на сезонные различия, выявлена устойчивая группа диффузных загрязнителей, сохраняющих сходные черты пространственного распределения в различные гидрологические сезоны. Сульфаты, хлориды, нитраты и натрий демонстрируют прогрессирующий рост концентраций к устью как в половодье, так и в межень, что свидетельствует о кумулятивном эффекте урбанизированных территорий. Эти элементы выступают стабильными маркерами диффузного загрязнения, отражая постоянное влияние коммунально-бытовых и транспортных источников. Проведенный корреляционный анализ данных 2024 и 2025 годов подтвердил наличие «заметной» и «высокой» связи между сульфатами, хлоридами и нитратами, очень высокую связь для бора, а также высокую связь для бария и лития и заметную связь для кобальта. Для остальных элементов обнаружена только слабая и умеренная связь или ее отсутствие. 16. Для автоматизации расчетных алгоритмов по оценке полного массового расхода и числа Пекле с использованием математического пакета программ MatLab модифицировано и доработано программное обеспечение.