Вплив теплоенергетичних комплексів на геологічне середовище полягає в зміні фізико-механічних властивостей грунтів основ, хімічному забрудненні грунтових вод та грунтів, виникненні теплового, вібраційного, електромагнітного полів у ньому. Мета дослідження - визначення геологічних загроз на територіях великих міст, де розташовані теплові електростанції та електроцентралі. Об'єктами досліджень виступали грунтові основи, споруди ТЕС та ТЕЦ промислово-міських агломерацій Києва, Харкова, Дніпра та Одеси. В складі теплових електростанцій, що розташовуються в межах населених пунктів, виділено такі небезпечні об'єкти з їх негативними впливами: димові труби (статичне навантаження, динамічні впливи при значних вітрових навантаженнях, вплив на екологічний стан довкілля); градирні та охолоджувальні басейни (витоки вод різної температури, додаткове зволоження грунту); машинні зали (статичне привантаження та вібраційні впливи від роботи обладнання); магістральні трубопроводи (витоки, утворення термонапруг у грунтах); золовідвали (екологічний вплив на грунти та грунтові води). Проаналізовано положення об'єктів теплоенергетики відносно функціональних зон міста. Подано характеристику грунтових основ. В основах споруд ТЕЦ переважно залягають дисперсні незв'язні (піщані) та слабозв'язні (лесоподібні) грунти. Розглянуто зміни інженерно-геологічних умов при експлуатації ТЕЦ, визначені геологічні загрози, що можуть спричинити виникнення небезпечних подій та надзвичайних ситуацій. Запропоновано показники критеріїв для врахування геологічних загроз при оцінюванні ризиків під час експлуатації ТЕЦ та ТЕС на основі інженерно-геологічних процесів, спричинених техногенними чинниками.

Визначено вплив різних чинників на величину додаткового живлення у межах селітебних і промислових міських територій. Досліджено та встановлено, що втрати з водних комунікацій є ключовим чинником додаткового живлення, яке призводить до підтоплення міст. Вперше визначено крайові умови математичної моделі зміни рівня грунтових вод, що враховують вплив штучних покриттів поверхні грунту і евапотранспірацію для вдосконалення прогнозів та управління рівнем грунтових вод забудованих територій. Зроблено прогноз максимально високого рівня грунтових вод в умовах природно-техногенних геосистем великих міст на прикладі м. Харків. Для підвищення рівня екологічної безпеки міст України, обгрунтовано заходи оптимізації водного балансу грунтових вод шляхом регулювання основних режимоутворюючих факторів. Науково обгрунтовано та експериментально встановлено період з найменшим проявом природних факторів для виявлення величини техногенного додаткового живлення грунтових вод. Удосконалено теоретико-методологічні основи управління рівнем грунтових вод, які включають типову схему функцій органів управління та завдань попередження і ліквідації наслідків підтоплення, алгоритм дій у ході моніторингу за рівнем грунтових вод на підтоплених і потенційно підтоплених територіях та Проект комплексу заходів з попередження розвитку підтоплення міської території великих міст України з урахуванням європейського досвіду.

Увагу приділено підвищенню рівня екологічної безпеки урбанізованих територій, що зазнають підтоплення грунтовими водами (ГВ), за рахунок наукового обгрунтування методів і засобів прогнозування й управління підтопленням. Підтоплення територій не тільки негативно впливає на життєдіяльність населення, а й може призвести до виникнення екологічних катастроф і значних матеріальних збитків. Уперше розроблено крайові умови математичної моделі зміни рівня ГВ, що враховують вплив штучних покриттів поверхні грунту й евапотранспірацію для вдосконалення прогнозів та управління рівнем ГВ забудованих територій. Здійснено прогноз максимально високого рівня ГВ в умовах природно-техногенних геосистем великих міст на прикладі Харкова. Для підвищення рівня екологічної безпеки міст України обгрунтовано заходи оптимізації водного балансу ГВ шляхом регулювання основних режимоутворюючих факторів: зменшення втрат із водних комунікацій; збільшення водовідбору з водоносних горизонтів, гідравлічно зв'язаних із ГВ; штучного відтоку ГВ за рахунок дренажів, що створюються при новому будівництві. Науково обгрунтовано й експериментально встановлено період із найменшим проявом природних факторів для виявлення величини техногенного додаткового живлення ГВ. Запропоновано інженерний захід для захисту дорожнього полотна автодоріг від шкідливої дії ГВ, що передбачає встановлення протифільтраційної завіси вздовж автошляху. Удосконалено теоретико-методологічні підходи до управління рівнем ГВ, що включають типову схему функцій органів управління та завдань попередження і ліквідації наслідків підтоплення, алгоритм дій у ході моніторингу за рівнем ГВ на підтоплених і потенційно підтоплених територіях і Проєкт комплексу заходів із попередження розвитку підтоплення міської території великих міст України з урахуванням європейського досвіду.

Розкрито особливості та закономірності впливу процесів підтоплення територій екологічно небезпечних об'єктів техногенного походження південного Кривбасу на їх екологічний стан. Запропоновано створти передумови підвищення рівня екологічної безпеки екологічно небезпечних об'єктів техногенного походження південного Кривбасу шляхом застосування удосконаленої системи оцінювання впливу процесів підтоплення їх територій, яка враховує зміни параметрів їх геоелектричного опору. Побудовано тривимірну модель зміни параметрів геоелектричного опору геологічного середовища під дією техногенного підтоплення території довготривалого розташування великих гідротехнічних споруд і відвалів. Отримано зв'язок сучасного процесу техногенного підтоплення із змінами в часі та просторі параметрів геоелектричного опору геологічного середовища, що описується поліноміальним рівнянням регресії другого ступеня. Розраховано сучасну складову техногенного підтоплення в рівні першого від поверхні водоносного горизонту. Отримано рівняння для розрахунків обсягів інфільтраційних вод з відвалів у грунтові та міжпластові води. Удосконалено елементи науково-методичного апарату із вивчення просторового поширення небезпеки від хвостосховищ і відвалів для мінімізації затрат на зведення додаткових захисних споруд. Набули подальшого розвитку технології очищення та утилізації фільтраційних мінералізованих вод із гідротехнічних споруд. Сформовано геоінформаційну базу даних геофізичних, петрофізичних, геологічних та екологічних досліджень попередніх років, виконаних на території південної частини Кривбасу. Узагальнено геологічні й геофізичні матеріали дослідженої площі та розроблено модель її будови. Укладено методичну послідовність досліджень для виявлення та картування геоелектричними методами ділянок підтоплення в просторі та часі в межах південної "промзони" Кривбасу. Отримано аналітичну залежність зміни уявного опору досліджуваної території від коливань сучасного рівня підтоплення. Одержані результати можуть бути використаними для здійснення досліджень ділянок, що пов'язані із швидким підтопленням і провально-просадочними процесами, локалізації ймовірних забруднень території, здійснення математичних розрахунків для уточнення гідрогеологічних моделей, перспективного планування і прийняття управлінських рішень та використання підприємствами гірничо-добувної і хімічної промисловості, міськими та сільськими радами з метою забезпечення екологічно ефективного функціонування підприємств шляхом упровадження практично-орієнтованих підходів для досягнення позитивних екологічних показників для територій їх розташування. Запропоновано науково-технічні розробки та практичні рекомендації щодо зменшення негативного впливу техногенного підтоплення на екологічну безпеку території південного Кривбасу. Локалізація місць сучасного підтоплення підвищить економічну ефективність захисних споруд і забезпечить прийнятний для якісного життя населення і сталого розвитку територій південної "промзони" Кривбасу.

Для проверки правильности разработанной теоретической базы расчета флюидных систем в процессе колебания уровня грунтовых вод [Парамонова, Голуб и др., 2016; Огняник, Парамонова, Ст. 1, 2016; Огняник, Парамонова, Ст. 2-3, 2016; Парамонова, Гамшеева, Запольский, Ст. 4,2016] проведены лабораторные физические эксперименты в колонне с песком. Сформирован слой с мобильным керосином на уровне воды, который подвергался первоначальному подъему и дельнейшим колебаниям. В процессе эксперимента фиксировались во времени уровни воды и керосина в скважине, а также их обьем в песке колонны. По замеренным уровням воды и керосина в скважине на основании теоретических разработок определено изменение во времени состояния, распределения и объема воды и керосина в песке колонны. Расхождение рассчитанных и измерянных объемов составляет около 5 %, что подтверждает правильность теоретических разработок.

Для проверки правильности разработанной теоретической базы расчета флюидных систем в процессе колебания уровня грунтовых вод проведены лабораторные физические эксперименты в колонне с песком. Сформирован слой с мобильным керосином на уровне воды, который подвергался первоначальному подъему и дальнейшим колебаниям. В процессе эксперимента фиксировались во времени уровни воды и керосина в скважине, а также их обьем в песке колонны. По замеренным уровням воды и керосина в скважине на основании теоретических разработок определено изменение во времени состояния, распределения и объема воды и керосина в песке колонны. Расхождение рассчитанных и измерянных объемов составляет около 5 %, что подтверждает правильность теоретических разработок.

Математично змодельовано та досліджено проблему взаємодії на території водозбору поверхневого та грунтового потоків води у гідродинамічному та кінематичному наближеннях. Отримано рівняння стоку поверхневої води у гідродинамічному наближенні на основі рівнянь руху Нав'є-Стокса з усередненням за глибиною потоку та з урахуванням всіх складових тензора напружень і дії різних природніх факторів на вільну і донну поверхні потоку. Побудовано і досліджено регуляризовану модель з додаванням штучної в'язкості для стоку поверхневої води в кінематичному наближенні. Для опису руху грунтової води використано рівняння Бусинеска та сформульовано початково-крайову і варіаційну постановки задач у випадку залежності коефіцієнта фільтрації від невідомої величини п'єзометричного тиску.Виведено систему основних рівнянь фільтрації грунтової води у гідродинамічному наближенні із загальних законів збереження енергії, маси і стану рідини відносно невідомого вектора швидкості і густини потоку. Проведено дослідження стійкості і збіжності побудованих проекційних схем. Для покращення розв'язків при великих значеннях чисел Рейнольдса (Re>100) в задачі стоку поверхневої води у гідродинамічному наближенні запропоновано стабілізаційну схему MCE, яка базується на використанні функцій-бульбашок та методу найменших квадратів. Одержано оцінку стабілізаційного множника цієї схеми для розв'язування варіаційної задачі рівнянь Нав'є-Стокса. Для знаходження розв’язків проекційних систем нелінійних рівнянь використано рекурсивний інтервальний ітераційний методу типу Рунге. Досліджено стійкість цього методу, зумовлену збуреннями оберненого оператора і вибором початкових операторів у його апроксимаціях. Розроблено і встановлено клас інтервальннх методів для розв'язування систем рівнянь з домінуючою діагоналлю. Створено веб-компоненту, яка дає змогу автоматично генерувати дані про річкові системи, розташовані на вибраній території, моделювати рух водних потоків та візуалізувати результати обчислень побудованих чисельних схем. Наведено використання в компоненті ГІС-технологій для двох різних типів обслуговуючих програм АгсМар і ARCGISServer. Показано їх застосування для основних річок на території України.

На прикладі Каланчацького району, на основі статистичного моделювання опадів за багаторічний період підтверджено наявність тенденції до збільшення екстремальних величин опадів, їх середньоквадратичних відхилень та максимальних річних значень, що призводить до зростання фільтрації та збільшення підтоплення земель. Уперше запропоновано й обгрунтовано теоретико-емпіричний метод побудови поверхні напору під впливом каналів і рисових систем, що використовує фільтраційну схему розрахунку напору в пліоценовому горизонті на основі рівняння Гельмгольца та даних натурних спостережень. Знайшло подальший розвиток застосування статистичного методу гістограм для комплексного оцінювання внутрішньорічного та багаторічного впливу водних джерел на зміну еколого-меліоративного стану за рівнями грунтових вод Каланчацького району. Удосконалено метод обгрунтування й оптимізації джерела зрошення для зменшення інфільтрації та запобігання підтопленню земель на основі порівняння приведених витрат за еколого-економічними критеріями.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д471.1

Рубрики:

Грунтові води

Шифр НБУВ: Ж14165 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведены эколого-геологические исследования загрязненной нефтепродуктами территории в районе военного аэродрома (г. Умань). Выполнены прогнозные расчеты распространения растворенных нефтепродуктов в водоносном горизонте в условиях работы горизонтальной дрены, расположенной в верховьях балки Сухой Яр, с использованием программной системы GMS-6. Оценены роль биодеградации в распространении загрязнения грунтовых вод нефтепродуктами и влияние биодеградации на загрязнение дренажного стока.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д471.1 + Д491.4

Рубрики:

Грунтові води

Пухкі ґрунти

Шифр НБУВ: Ж22224 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Уперше побудовано структурно-логічну модель оцінювання екологічного ризику виникнення підтоплення на території Запорізької атомної електростанції. Уперше теоретично обгрунтовано та розроблено способи зниження рівня грунтових вод та комплексного багаторівневого захисту земель від підтоплення. Науково обгрунтовано залежність процесу підвищення рівня грунтових вод на дослідженій території від статей водного балансу та впливу Каховського водосховища. Удосконалено математичну модель підтоплення земель грунтовими водами в зоні впливу водосховищ. Набуло подальшого розвитку наукове обгрунтування програми заходів щодо підвищення екологічної безпеки за умов підтоплення земель у зонах впливу водосховищ.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д471.1-64

Рубрики:

Грунтові води

Шифр НБУВ: РА417738 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены принципы создания программного обеспечения компьютерных моделей на примере моделирующего комплекса KRISFLOW. Разработанный программный комплекс предназначен для моделирования и предсказания отклика грунтовых вод на различные воздействия, возникающие на больших ирригационных системах или промышленных территориях с интенсивным водообменном.

Розроблено методологію довгострокового регіонального прогнозування природного режиму грунтових вод на основі геоінформаційного підходу. Для досліджуваних територій Житомирської та Дніпропетровської областей створено бази картографічних та фактографічних даних, які характеризують природний багаторічний режим грунтових вод. Виділення районів, де слід очікувати однозначних змін положень рівня грунтових вод, проведено на основі ГІС-технологій інформаційного та просторового аналізу з урахуванням розміщення груп свердловин-аналогів та існуючих схем гідрогеологічного районування території України. Кінцевим результатом досліджень є прогнозні ряди забезпеченості рівнів грунтових вод, представлені у вигляді серій картограм по виділених районах. Для років максимальної на прогнозний період водності на основі відповідних картограм створеоно геоінформаційні моделі абсолютних глибин залягання рівнів грунтових вод досліджуваних територій. Додатково побудовано картографічні регіональні моделі прогнозної забезпеченості рівнів у вигляді картодіаграм, що дозволяють візуалізувати територіальний розподіл прогнозної забезпеченості рівнів грунтових вод та її мінливість протягом певного часового інтервалу. Результати досліджень є основою для побудови геоінформаційної системи прогнозування режиму рівнів грунтових вод та її адаптації для інших територій під час збереження запропонованої методології досліджень.

Розглянуто георадарний метод виявлення локальних зон грунтових вод у верхніх шарах грунту (до 20 - 30 м) з оцінкою їх об'ємної вологості стосовно зондувального сигналу з покроковою зміною його несучої частоти. Метод засновано на застосуванні фазової структури відбитих сигналів, характеристики якої значною мірою визначаються об'ємною вологістю порід грунту. Ефективність методу оцінено на практичному прикладі виявлення насичених водою шарів грунту на глибинах до 20 м і підтверджено даними буріння та лабораторних випробувань.

Розроблено методологію довгострокового регіонального прогнозування природного режиму грунтових вод на основі геоінформаційного підходу. Для досліджуваної території Житомирської області створено базу картографічних і фактографічних даних, які характеризують природний багаторічний режим грунтових вод. Виділено райони, де слід очікувати однозначних змін рівня грунтових вод, на основі ГІС-технологій інформаційного та просторового аналізу з урахуванням розміщення груп свердловин-аналогів та існуючих схем гідрогеологічного районування території України. Результати гідрогеологічного моніторингу використано як вхідні дані для моделювання і прогнозування просторово-часових тенденцій підземної гідросфери, що показано на прикладі довгострокового регіонального прогнозу мінливості рівнів грунтових вод для території Житомирської області. Результати досліджень є основою для побудови геоінформаційної системи прогнозування режиму рівнів грунтових вод та її адаптації для інших територій при збереженні запропонованої методології досліджень.

Розроблено чисельні моделі для прогнозу ефективності комплексу заходів, що спрямовані на захист зони аерації та безнапірних підземних вод від забруднення. Моделювання здійснено на базі планових моделей фільтрації безнапірного підземного потоку й одно-, дву- та тривимірних моделей геоміграції. Для чисельного інтегрування рівнянь моделей використано неявні різницеві схеми. Зазначено, що за допомогою розроблених моделей надається можливість моделювати наступні методи захисту зони аерації: вертикальна промивка грунту нейтралізуючим розчином і подача нейтралізуючого розчину через свердловини. Побудовані чисельні моделі надають можливість оцінювати ефективність наступних методів захисту від забруднення безнапірних підземних вод: фільтрація нейтралізуючого розчину крізь зону аерації з інфільтрацією реагента в зону забруднення, що знаходиться в підземних водах; використання свердловин, що працюють під тиском і подають воду або нейтралізуючий розчин у підземний потік; використання всмоктуючих свердловин; використання суцільних і несуцільних захисних підземних стін.

Побудовано гідродинамічну модель горизонту грунтових вод сільської місцевості під час меженного періоду. З'ясовано, що дзеркало грунтових вод відображає морфологію рельєфу, а розвантаження вод проходить у р. Зубра за значення генерального напірного градієнта 0,027. Значення напірних градієнтів між точками опробовування коливається в межах 0,018 - 0,259. Досліджено якісні та кількісні еколого-гідрохімічні характеристики грунтових вод. Встановлено перевищення допустимих норм компонентів азотної групи, калію, органічної речовини, в окремих пробах - феруму та кадмію. Підраховано питомі значення витрат підземного водного потоку та водорозчиненого іонного стоку в р. Зубра.

Розглянуто математичні моделі фільтраційних процесів з метою вивчення поведінки грунтових вод в екологічних (паводки, підтоплення територій) і технологічних (видобування сланцевого газу) аспектах. Для опису вказаних процесів використано моделі Дарсі та Форхгеймера зі сталими коефіцієнтами, реалізовано числовий метод розв'язання відповідних систем.