На крупных объектах горнодобывающей промышленности, таких как Кизеловский угольный бассейн, Североуральские бокситовые рудники с 30-х гг. ХХ в. устанавливаются регулярные наблюдения за поверхностными и подземными водами: их уровнем, величиной водопритоков, расходом водотоков, химическим составом, физическими свойствами и температурой.

Режимные наблюдения за подземными и поверхностными водами дают возможность проследить смену указанных параметров во времени, установить общую тенденцию их изменения и выявить районы, участки и отдельные скважины, в пределах которых воды находятся под воздействием техногенных процессов разной степени интенсивности; определить естественные (природные) циклы формирования химического состава вод; произвести гидролого-гидрогеологическое районирование вод с учетом воздействия на них природных и техногенных факторов; на основе системы мониторинга окружающей среды прогнозировать изменение качества питьевых вод на водозаборах централизованного водоснабжения, что особенно важно для маловодных районов.

Режимные наблюдения за подземными водами ведутся, например, на водозаборах питьевых вод и в рамках государственной режимной сети.

Материалы по этой сети собираются, обрабатываются, интерпретируются и сводятся в общий справочный документ работниками специальной службы. Результаты наблюдения на водозаборах большей частью, к сожалению, не обобщаются, поскольку цель их — установление соответствия концентраций компонентов требованиям санитарных норм или ГОСТ "Вода питьевая" /80/, хотя эти материалы представляют большую ценность в эколого-гидрогеологическом отношении. При организации наблюдений за подземными водами важно учитывать следующие требования:

- определять при гидрохимическом анализе все компоненты, включая натрий и калий;

- период наблюдений должен быть не менее десяти-одиннадцати лет, поскольку за это время проявится как минимум половина природного цикла формирования химического состава вод, что необходимо для обработки и интерпретации данных;

- параметры воды должны определяться не реже одного раза в месяц, так как при изучении гидрогеологического режима приходится оперировать статистическими приемами и использовать средние данные.

Исследуется каждый водный объект:

1) составляются хронологические графики, отражающие изменение каждого параметра за весь период наблюдений по каждой скважине или объекту. При наличии нужного числа данных обрабатываются результаты анализа макро- и микрокомпонентов. Графиков получается очень много, и все они имеют вид "пилы", поскольку все параметры пресных питьевых вод значительно колеблются.

И все же хронологические графики дают возможность увидеть общую тенденцию в изменении значений параметров и содержания компонентов в многолетнем плане, выявить временную (по сезонам года) приуроченность максимальных и минимальных их значений, установить амплитуду их колебаний;

2) строятся интегральные кривые, по которым можно изучить многолетние тенденции поведения компонентов химического состава воды и изменения большого количества параметров. Известно, что в интегральных кривых сконцентрирована обширная информация. Они более «чутко реагируют» на все изменения параметров воды по сравнению с хронологическими графиками и позволяют:

а) судить о продолжительности цикла многолетних изменений параметров; по В.С. Ковалевскому /133, 169/, полный естественный (природный) цикл представляет собой синусоиду интегральной кривой, дважды пересекающую ноль графика; построенную по материалам режимных наблюдений интегральную кривую сопоставляют с синусоидой и таким образом определяют продолжительность цикла;

б) выделить на интегральной кривой периоды, в которые, например, концентрация изучаемых компонентов избыточна или недостаточна в сравнении со среднемноголетними значениями. Границами «избыточных» и «недостаточных» периодов служат экстремумы кривой. Однако восходящие и нисходящие ветви кривой не означают повышения или снижения концентраций компонентов, поскольку по оси ординат откладываются не абсолютные значения, а увеличивающийся год от года коэффициент. Последний вычисляется с учетом среднегодовых и среднемноголетних концентраций компонентов;

в) сравнивать особенности гидролого-гидрогеологического режима районов, участков, скважин, устанавливая наличие или отсутствие синхронности режимов. Типизация режимов на основе сопоставления интегральных кривых позволяет использовать типы как основу для гидролого-гидрогеологического районирования территории;

г) утверждать, что интегральные кривые различаются в пределах одного водного объекта: при отсутствии или слабом влиянии техногенеза интегральные кривые имеют плавный характер и синусоидальный вид, при значительном техногенном воздействии кривая приобретает характер ломаной линии, очевидно, как отражение весьма неустойчивого режима;

д) свидетельствовать о том, что наибольший интерес представляют интегральные кривые, построенные по материалам режимных наблюдений за супертехнофильными элементами — хлором, серой ( SO 2− ) азотом ( NO − ) и углеродом (органическим). Последний, как известно, присутствует в природных водах в неорганической и органической формах. Неорганический углерод ( HCO − , CO 2− ) не является загрязнителем. Большое число загрязнителей связано с органическим углеродом: нефтепродуктами, фенолами, пестицидами, органическими кислотами, меркаптанами, бензолами, толуолами, поверхностно активными веществами, ароматическими углеводородами (бенз(α)пиреном, диоксином). Как правило, в настоящее время на водозаборах Урала и Предуралья режимные наблюдения за конкретными органическими соединениями не ведутся. Определяются обычно только суммарные величины — окисляемость воды или биологическое поглощение кислорода (БПК);

3) при обработке данных режимных наблюдений широко применяются также тренд- и факторный анализ. Первый дает возможность отразить общую тенденцию в изменении исследуемых параметров в многолетнем цикле, второй — выявить парную корреляцию между параметрами (путем построения корреляционной матрицы и вычисления коэффициентов корреляции) и определить «вес» факторов, участвующих в формировании этих параметров;

4) в процессе обработки материалов режимных наблюдений обнаруживаются объекты, вода которых может быть названа «чистой», удовлетворяющей питьевым нормам, и - «грязной», не удовлетворяющей нормам по одному или нескольким параметров. Для таких объектов строятся графики-эпюры, отражающие данные за весь период наблюдений, дающие возможность показать изменение всех макрокомпонентов и их сочетаний на одном графике.