Математичне моделювання фактору евапотранспірації при зміні рівня ґрунтових вод міських територій
Анотація
В роботі здійснено математичне моделювання зміни рівня ґрунтових вод (РГВ) з урахуванням впливу штучних покриттів поверхні ґрунту і евапотранспірації. Мета дослідження - підвищити точність прогнозів зміни рівня ґрунтових вод для підвищення екологічної безпеки міських територій, підтоплених ґрунтовими водами. Прогноз максимального рівня ґрунтових вод для міста Харкова, без врахування ефекту евапотранспірації на перспективу 50 років, свідчить, що на 1-й рік підйом рівня становитиме 0,03 м, а на 50-й рік - близько 1,5 м. З метою оптимізації водного балансу підземних вод для забезпечення екологічної безпеки підтоплених територій великого міста, на основі запропонованої математичної моделі було проведено балансування видаткових та прибуткових статей. Балансування відбувається при зниженні додаткового живлення в 2,4 рази, тобто додаткове живлення необхідно зменшити в середньому на 240 000 м3/добу, а також при збільшенні водовідбору з першого від поверхні водоносного горизонту в середньому в 15 разів, тобто при збільшенні водовідбору в межах м. Харків в середньому на 300 000 м3/добу. Також зроблено прогноз зміни РГВ із урахуванням дії евапотранспірації на перспективу 50 років. Під штучними покриттями на 1–й рік підйом рівня складе 0,05 м, а на 50–й рік – вже 2,56 м. На території, вільній від штучних покриттів РГВ буде стабілізований дією евапотранспірації. Таким чином, поширення площі штучних покриттів по території міста сприятиме зниженню дії евапотранспірації і стійкому підвищенню РГВ та розвитку підтоплення. Проведено оцінку адекватності запропонованої математичної моделі за фактичними даними моніторингу рівня ґрунтових вод. Оцінка адекватності проводиться на двох різних за ландшафтними умовами ділянках. Перша ділянка переважно розташована посеред приватного сектору та має вільну від покриттів поверхню. Друга ділянка практично повністю вкрита штучними покриттями. Результати розрахунків на моделі визначили тісний взаємозв’язок між розрахунковими та фактичними значеннями моніторингу рівнів підземних вод. Це свідчить про адекватність створеної математичної моделі реальним фізичним умовам.
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
Сєрікова О. М. Прогнозування і управління рівнем ґрунтових вод для підвищення екологічної безпеки забудованих територій України: автореф. дис. … канд. техн. наук : 21.06.01. Суми, 2019. 24 с.
Ксенофонтов Б. С., Таранов Р. А., Козодаев А.С., Воропаева А.А., Виноградов М. С., Сеник Е. В. Проблемы подтопления и затопления селитебных территорий: возможные пути решения. Безопасность жизнедеятельности. 2015. № 7 (175). С. 23–27.
Ященко К. В., Алхаттер С. Регулирование уровня грунтовых вод для охраны земель от подтопления и иссушения. Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы IX Всероссийской конференции молодых ученых (Россия, г. Краснодар, 24-26 ноября 2015 г.). Краснодар, 2015. С. 908–909.
Щербак О. В., Яковлєв Є. О., Долін В. В. Моделювання гідрогеофільтраційного поля ґрунтових вод у зоні впливу металургійного виробництва. Мінеральні ресурси України. 2018. № 3. С. 19–25.
Сологаев В. И., Парфентьев О. А. О мониторинге подтопления территорий городов и сельских поселений на примере пятиэтажного кирпичного здания. Вестник Омского государственного аграрного университета. 2016. № 2 (22). С. 127–133.
Chebanov O., Zadniprovska A. Zoning groundwater flooding risks in the cities and urban agglomeration areas of Ukraine. Risk in Water Resources Management. Proceedings of the Symposium H03 held during IUGG 2011 (Australia, Melbourne, July 2011). Melbourne, 2011. P. 71–76.
Jha A. K., Bloch R., Lamond J. Cities and flooding: a guide to integrated urban flood risk management for the 21st century. The World Bank. Washinton DC. 2012. 638 p.
Bob M., Rahman N., Elamin A., Taher S. Rising Groundwater Levels Problem in Urban Areas: A Case Study from the Central Area of Madinah City. Saudi Arabia. Arabian Journal for Science and Engineering. 2016. Vol. 41, Issue 4. P. 1461–1472.
Jiang Y., Zevenbergen C., Ma Y. Urban pluvial flooding and stormwater management: A contemporary review of China’s challenges and “sponge cities” strategy. Environmental Science and Policy. 2018. Vol. 80. P. 132–143.
Environment Agency, Management of the London Basin Chalk Aquifer. Status Report 2018 of Environment Agency. 2018. 38 p. URL: https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/735451/2018_Final.pdf
Абрамов С. К., Дзекцер Е. С., Гавшина З. П. Факторы подтопления территорий промышленных предприятий и меры борьбы с ними. Промышленное строительство. 1971. № 1. С. 21–32.
Чебанов А. Ю. Поиск эффективных решений проблемы подтопления городов. Коммунальное хозяйство городов. 2002. № 47. С. 133–138.
Стрижельчик Г. Г. Концептуальные вопросы борьбы с подтоплением городских территорий. Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. 2003. № 6. С. 24–27.
Телима С. В. Прогнозування процесів підтоплення міських територій та промислово-міських агломерацій в сучасних умовах. Методи і методика досліджень. Містобудування та терит. планув. 2005. Вип. 22.. С. 367–378.
Яцик А. В. Підтоплення земель в Україні. Вопросы химии и химической технологии. 2002. № 5. С. 292–295.
Муфтахов А. Ж. Гидродинамические основы прогноза подтопления промплощадок и фильтрационные расчеты защитного дренажа в сложных гидрогеологических условиях: автореф. дис. … д-ра техн. наук : Москва, 1975. 44 с.
Serikova E., Strelnikova E., Yakovlev V. Mathematical Model of Dangerous Changing the Groundwater Level in Ukrainian Industrial Cities. Journal of Environment Protection and Sustainable Development. USA. 2015. Vol. 1, №. 2. P. 86–90.
Серикова Е. Н., Стрельникова Е. А., Яковлев В. В. Математическое моделирование изменения уровней грунтовых вод в городах с учетом ведущих режимообразующих факторов. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2014. № 4 (51). С. 182–191.
Серикова Е. Н., Стрельникова Е. А. Изменение уровня грунтовых вод в городской экосистеме г. Харькова. Вісник НТУ«ХПІ». 2016. № 4 (1176). С.132–137.
Серикова Е. Н., Стрельникова Е. А., Яковлев В. В., Анищенко Л. Я., Писня Л. А. Оценка адекватности предлагаемой математической модели прогноза на фактических данных мониторинга уровня грунтовых вод в центральной части
г. Харькова. ScienceRise. 2017. №11(40). С. 43–47. DOI: 10.15587/2313-8416.2017.116369
Sierikova, O. M. (2019). Prohnozuvannia i upravlinnia rivnem gruntovykh vod dlia pidvyshchennia ekolohichnoi bezpeky zabudovanykh terytorii Ukrainy: avtoref. dys. … kand. tekhn. nauk : 21.06.01. Sumy, 2019. 24 s.
Ksenofontov, B. S., Taranov, R. A., Kozodaev, A. S., Voropaeva, A. A., Vinogradov, M. S., & Senik, E. V. (2015). Problemyi podtopleniya i zatopleniya selitebnyih territoriy: vozmozhnyie puti resheniya. Bezopasnost zhiznedeyatelnosti. 7 (175), 23–27.
Yaschenko, K. V., & Alhatter, S. (2015). Regulirovanie urovnya gruntovyih vod dlya ohranyi zemel ot podtopleniya i issusheniya. Proceedings of the Nauchnoe obespechenie agropromyishlennogo kompleksa: IX Vserossiyskoy konferentsii molodyih uchenyih. (Rossiya, g. Krasnodar, 24-26 noyabrya 2015). Krasnodar, pp. 908–909.
Shcherbak, O. V., Yakovliev, Ye. O., & Dolin, V. V. (2018). Modeliuvannia hidroheofiltratsiinoho polia gruntovykh vod u zoni vplyvu metalurhiinoho vyrobnytstva. Mineralni resursy Ukrainy. 3, 19–25.
Sologaev, V. I., & Parfentev, O. A. (2016). O monitoringe podtopleniya territoriy gorodov i selskih poseleniy na primere pyatietazhnogo kirpichnogo zdaniya. Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2 (22), 127–133.
Chebanov, O., & Zadniprovska, A. Zoning groundwater flooding risks in the cities and urban agglomeration areas of Ukraine. Risk in Water Resources Management. Proceedings of the Symposium H03 held during IUGG 2011 (Australia, Melbourne, July 2011). Melbourne, pp. 71–76.
Jha, A. K., Bloch, R., & Lamond, J. (2012). Cities and flooding: a guide to integrated urban flood risk management for the 21st century. The World Bank. Washinton DC.
Bob, M., Rahman, N., Elamin, A., & Taher, S. (2016). Rising Groundwater Levels Problem in Urban Areas: A Case Study from the Central Area of Madinah City. Saudi Arabia. Arabian Journal for Science and Engineering. 41, 4, 1461–1472.
Jiang, Y., Zevenbergen, C., & Ma, Y. (2018). Urban pluvial flooding and stormwater management: A contemporary review of China’s challenges and “sponge cities” strategy. Environmental Science and Policy. 80, 132–143.
Environment Agency, Management of the London Basin Chalk Aquifer. Status Report 2018 of Environment Agency. 2018. 38 p. Retrieved from https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/735451/2018_Final.pdf
Abramov, S. K., Dzektser, E. S., & Gavshina, Z. P. (1971). Faktoryi podtopleniya territoriy promyishlennyih predpriyatiy i meryi borbyi s nimi. Promyishlennoe stroitelstvo. 1, 21–32.
Chebanov, A. Yu. (2002). Poisk effektivnyih resheniy problemyi podtopleniya gorodov. Kommunalnoe hozyaystvo gorodov. 47, 133–138.
Strizhelchik, G. G. (2003). Kontseptualnyie voprosyi borbyi s podtopleniem gorodskih territoriy. Ekolohiia dovkillia ta bezpeka zhyttiediialnosti. 6, 24–27.
Telyma, S. V. (2005). Prohnozuvannia protsesiv pidtoplennia miskykh terytorii ta promyslovo-miskykh ahlomeratsii v suchasnykh umovakh. Metody i metodyka doslidzhen. Mistobuduvannia ta teryt. planuv. 22, 367–378.
Iatsyk, A. V. (2002). Pidtoplennia zemel v Ukraini. Voprosyi himii i himicheskoy tehnologii. 5, 292–295.
Muftahov, A. Zh. (1975). Gidrodinamicheskie osnovyi prognoza podtopleniya promploschadok i filtratsionnyie raschetyi zaschitnogo drenazha v slozhnyih gidrogeologicheskih usloviyah: avtoref. dis. … d-ra tehn. nauk : Moskva, 1975.
Serikova, E., Strelnikova, E., & Yakovlev, V. (2015). Mathematical Model of Dangerous Changing the Groundwater Level in Ukrainian Industrial Cities. Journal of Environment Protection and Sustainable Development. USA. 1, 2, 86–90.
Serikova, E. N., Strelnikova, E. A., & Yakovlev, V. V. (2014). Matematycheskoe modelyrovanye yzmenenyia urovnei hruntovikh vod v horodakh s uchetom vedushchykh rezhymoobrazuiushchykh faktorov. Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu. 4 (51), 182–191.
Serikova, E. N., & Strelnikova, E. A. (2016). Izmenenie urovnya gruntovyih vod v gorodskoy ekosisteme g. Harkova. Visnik NTU«HPI». 4 (1176), 132–137.
Serikova, E. N., Strelnikova, E. A., Yakovlev, V. V., Anischenko, L. Ya., & Pisnya, L. A. (2017). Otsenka adekvatnosti predlagaemoy matematicheskoy modeli prognoza na fakticheskih dannyih monitoringa urovnya gruntovyih vod v tsentralnoy chasti g. Harkova. ScienceRise. 11 (40), 43–47. DOI: 10.15587/2313-8416.2017.116369
DOI: https://doi.org/10.32782/2618-0340/2019.2-2.6
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.