Присвячено удосконаленню методів розрахунку й оптимізації технологічних та конструктивних рішень з водорегулювання осушуваних земель в умовах розвиненого рельєфу місцевості з дотриманням сучасних економічних та екологічних вимог. Розраховано на спеціалістів наукових установ, проектних і експлуатаційних організацій водного господарства, аграрного виробництва та охорони навколишнього середовища. Визначено необхідність та шляхи удосконалення методів розрахунку дренажних систем в умовах розвиненого рельєфу. Зазначено об'єкти, умови та методикe проведення досліджень: мета та основні завдання досліджень; об'єкти та умови проведення досліджень; методика проведення досліджень. Зазначено оцінювання та прогнозування водного режиму осушування земель з розвиненим рельєфом місцевості. Досліджено вплив рельєфу місцевості на водний режим та ефективність водорегулювання осушувальних земель. Розглянуто питання оптимізації типу та конструкцій дренажних систем з урахуванням рельєфу місцевості.

Присвячено вирішенню проблеми щодо підвищення загальної ефективності при створенні та функціонуванні дренажних систем у змінних сучасних умовах на основі обґрунтування оптимальної конструкції й параметрів сільськогосподарського дренажу осушуваних земель за сучасними економічними та екологічними вимогами з урахуванням природно-агромеліоративних умов реального об'єкта у проектах їх нового будівництва, реконструкції та модернізації у зоні достатнього та нестійкого зволоження України. Розраховано на спеціалістів наукових установ, проектних і експлуатаційних організацій галузі водного господарства, а також фахівцями галузі сільського господарства та охорони навколишнього середовища. Обґрунтовано необхідність та шляхи удосконалення методу оптимізації параметрів дренажу на осушуваних землях. Визначено об'єкт, умови та методику проведення досліджень. Розглянуто питання оптимізації параметрів дренажу на осушуваних землях за економічними та екологічними вимогами.

Розроблено комплексні моделі системної оптимізації та удосконалено методику їх реалізації за відповідними критеріями та моделями, які дають змогу обґрунтувати режимні, технологічні та конструктивні рішення у проектах будівництва, експлуатації, реконструкції та модернізації дренажних систем (далі - ДС) з дотриманням сучасних економічних і екологічних вимог у їх взаємозв'язку, коли кожне наступне оптимальне рішення приймається з урахуванням попереднього. Науково обґрунтовано, що модулі дренажного стоку та модулі водоподачі й їх параметри є визначальними чинниками та головною умовою реалізації моделей системної оптимізації, параметрів основних технічних елементів та ДС в цілому, їх формування та закони розподілу за змінними природно-агро-меліоративними умовами реального об'єкта. На основі системної оптимізації удосконалено методи обґрунтування: розрахункових значень модулів дренажного стоку та модулів водоподачі, що відповідають сучасним технічним, технологічним, економічним і екологічним вимогам, параметрів дренажу з урахуванням різних технологій глибокого розпушення осушуваних мінеральних ґрунтів, оптимального типу, конструкції та параметрів діючих найбільш поширених самотічних і польдерних ДС, а також основних їх технічних елементів - за якими удосконалено технологію проектування ДС щодо поетапного оцінювання їх різнорідних параметрів, шляхом поєднання та послідовної, реалізації за ієрархічною підпорядкованістю, прийняття відповідних рішень за базовими проектними процедурами.

Досліджено вертикальний та горизонтальний дренаж на слабодренованих територіях. Встановлено стан дренажу, ефективність його роботи й особливості розвитку процесу підтоплення на фоні роботи існуючих систем захисту. Визначено умови функціонування дренажу, режим ґрунтових вод, їх просторів поширення та доведена необхідність удосконалення дренажних систем. Встановлено, що вертикальний дренаж є потужним засобом стримування розвитку процесів підтоплення та забезпечує захист територій від підтоплення у період стабільної роботи але недостатньо впливає на процеси затоплення під час випадання інтенсивних атмосферних опадів та сніготанення. Доведено вплив природно-кліматичнних та водогосподарських умов на режим роботи дренажу, що обумовлює необхідність його удосконалення. Удосконалено наявні заходи та засоби для забезпечення захисту слабодренованих територій від підтоплення з урахуванням басейнового принципу управління, які включають регулювання русла р. Каланчак, забезпечення роботи свердловин вертикального дренажу, улаштування горизонтального відсічного дренажу, створення системи самопливних колекторів тощо. Розроблено дренажну систему та науково обґрунтовано її параметри на основі спільної дії вертикально та горизонтального дренажу, та дренуючої здатності малої річки, що забезпечить їхню сумісну дренажну дію, перехоплення ґрунтового потоку з боку зрошувального каналу, зниження рівня ґрунтових вод і підвищить ефективність захисту територій населеного пункту від затоплення та підтоплення. Запропоновано заходи і засоби, що забезпечать зменшення енергоємності функціонування існуючих систем захисту та підтримку рівня ґрунтових вод нижче критичних значень, забезпечать сприятливий еколого-меліоративний стан і зменшать ризики підтоплення і затоплення територій в зоні зрошуваного землеробства.

У дисертації розкрито теоретико-методологічні основи конструктивно- географічного дослідження трансформації ландшафтів Волинської області під впливом осушувальної меліорації. Визначено сутність трансформації ландшафтів. Розкрито специфіку процесу осушувально-меліоративних робіт. Досліджено природно-антропогенні ландшафтно-трансформовані ресурси Волинської області. Проаналізовано сучасний стан ланшафтних ресурсів та ступінь антропогенної трансформації території, зайнятої певним видом природокористування. Складено картосхеми та побудовані гістограми коефіцієнтів глибини трансформації. Розроблена математична модель оцінки ступеня трансформації агроландшафту під впливом меліоративних робіт. Визначено перспективи та проблеми раціонального використання природних ресурсів, трансформованих осушувальною меліорацією. Запропоновано заходи з оптимізації просторово-функціональної структури об’єктів та напрями з удосконалення системи поводження з ланшафтами, сформованими в процесі осушення.

Розкрито творчі здобутки на ниві осушувальних меліорацій в Україні видатного вченого, члена-кореспондента АН УРСР М. О. Тюленєва. Методом історико-наукового аналізу із залученням раніше недоступних документів реконструйовано життя та звитяги вченого в розвиток вітчизняної меліоративної науки. Встановлено, що завдячуючи розробкам, а також практичним рекомендаціям М. О. Тюленєва, насамперед у 20-х - З0-х pp. XX ст., відбулося організаційне становлення системи наукового забезпечення осушувальних меліорацій в УСРР, його збереження під час німецької окупації 1941 - 1943 pp. і піднесення у 50-x - 60-x pp. XX ст.

Викладено результати багаторічних напрацювань з пізнання закономірностей сучасної трансформації осушених торфовищ за різних умов їх використання, а також основні напрями їх ефективної та екологічно безпечної експлуатації. Охарактеризовано та дано оцінку різним методологічним підходам щодо вивчення еволюційної спрямованості сучасного ґрунтоутворення на зазначених, екологічно надто вразливих природних об'єктах. Наведено параметри інтенсивності осідання (пониження поверхні та зменшення потужності торфового покладу) та спрацювання (втрати торфової маси та запасів в ній органічного вуглецю) осушеного торфовища, які отримано в тривалих стаціонарних дослідженнях в заплаві р. Цир, Камінь-Каширського району, Волинської області. Особливу увагу приділено проблемі вуглецевого бюджету в торфовому ресурсі України. Запропоновано методи визначення балансу та шляхи урівноваження вуглецевих потоків. Залежно від природи та умов залягання кожного конкретного торфово-земельного угіддя, обґрунтовано диференціацію напрямів і підходів до їх збалансованого використання.

Получено аналитическое решение нелинейной задачи неустановившейся фильтрации к систематическому горизонтальному дренажу с учетом влияния зоны аэрации и инфильтрации. На его основе выведено уравнение, позволяющее надежно определять расстояние между дренами при заданных требованиях к осушению грунта. На примерах проиллюстрировано поведение решения и продемонстрирована целесообразность более аккуратного учета водообмена между насыщенной и ненасыщенной зонами, что позволяет, в частности, обоснованно увеличивать междренные расстояния.

Викладено деякі інноваційні підходи до вирішення завдання збору даних про стан осушуваних земель шляхом залучення до цієї процедури наукових принципів біологічного аналізу та індикації стану природних систем. Запровадження даних принципів у практику реалізації моніторингових програм створює перспективи не лише вдосконалення, спрощення і здешевлення традиційних методів наземних вимірювань, але й закладення підвалин відносно автономного і важливого блоку моніторингу: блоку дослідження, оцінки та прогнозування станів біологічної підсистеми меліорованих земель сільськогосподарського призначення.

Показано актуальність вивчення історичних аспектів гідромеліорації Верхньодністровської алювіальної рівнини. Охарактеризовано основні способи гідромеліорації перезволожених земель та їх еволюцію в часі. Встановлено тривалість та інтенсивність трансформації грунтового покриву території під впливом антропогенної діяльності. Представлена багаторічна динаміка площ осушуваних земель у Львівській області (1939 - 2017 рр.), а також їх структура станом на 1 січня 2017 року. Значна увага присвячена здобуткам провідних вчених у даному напрямку.

Наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення науково-практичного завдання, що полягає в науковому обгрунтуванні параметрів та умов застосування ВДЕ (вертикальний дренуючий елемент) для підвищення гідрологічної дії регулюючої мережі ДМС (дренажно-модульна система). На основі теоретичних і експериментальних досліджень обгрунтовано параметри ВДЕ, а також умови його застосування, визначено ступінь впливу на гідрологічну дію регулюючої мережі ДМС, його фізичних параметрів (товщини та коефіцієнта фільтрації та умов зовнішнього робочого середовища (коефіцієнта фільтрації грунту). Виконано розрахунки економічної ефективності застосування ВДЕ та розроблено рекомендації виробництву.

Наведено нове розв'язання науково-технічного завдання, що полягає в удосконаленні конструкції та технології водорегулювання осушуваних земель на основі поєднання саморегулювання та акумулювання води шляхом улаштування дренажно-модульної системи з різнорівневими гідравлічно зв'язаними регулюючими дренами. За результатами теоретичних та експериментальних досліджень науково обгрунтовано параметри дренажно-модульних систем із різнорівневим підключенням гідравлічно зв'язаних регулюючих дрен, розроблено методи їх розрахунку. Показано, що дана розробка за технологічною й екологічною ефективністю займає проміжне місце між традиційними попереджувальним і зволожувальним шлюзуванням і є найкращою за економічною ефективністю та інвестиційною привабливістю.

Получено численное решение одномерной задачи совместных фильтрации и влагопереноса в однородном грунте при постоянной скорости перемещения уровня грунтовых вод (УГВ). Применительно к классу песчаных грунтов международной классификации FAO выполнено множество численных расчетов интенсивности водообмена между насыщенной и ненасыщенной зонами. На их основе предложены для характеристик водообмена аппроксимационные выражения, раздельно учитывающие влияние на водообмен положения и скорости УГВ. Выполнена оценка значимости динамики УГВ для указанных характеристик.

Вперше встановлено технологічні параметри передінкубаційної обробки розчином натрію селеніту качиних яєць та її вплив на ембріогенез, виводимість яєць, виведення і збереженість каченят та їх подальшу інтенсивність росту. Встановлено оптимальні рівні та джерела селену в раціоні, які справляють позитивний вплив на динаміку росту, якість продукції, обмін речовин і баланс азоту та мінеральних елементів в організмі молодняку качок. Набули подальшого розвитку наукові дані щодо позитивного впливу селеновмісних сполук неорганічного й органічного походження на використання поживних речовин корму в організмі птиці, гематологічні показники, вміст основних поживних речовин та амінокислот у м'язах та печінці каченят-бройлерів. Результати досліджень використано для розширення, поглиблення й уточнення наукової концепції з питань мінерального живлення каченят-бройлерів і створення мінерально-селенових преміксів для них. Наукову новизну одержаних результатів підтверджено двома Деклараційними патентами України на корисну модель (№ 92013UA, № 94203UA).

Уперше науково обгрунтовано необхідність і запропоновано принцип підвищення дренуючої здатності дренажу шляхом удосконалення його конструкції на основі збільшення зони активного дренування з глибини закладання наявних дрен до необхідної технологічно, економічно й екологічно обгрунтованої глибини за рахунок улаштування додаткових дрен, що забезпечує ефективний захист від підтоплення територій за заданих умов. Встановлено наявні та необхідні параметри технологічної ефективності дренажної системи (площ та тривалості підтоплення, режиму РГВ, модулів дренажного стоку та кривих депресії), за якими обгрунтовано необхідний ступінь підвищення інтенсивності роботи дренажу для забезпечення захисту забудованих територій за умов трансформованих меліорованих угідь. З'ясовано залежності між основними чинниками підтоплення та параметрами дренування щодо атмосферних опадів, глибини залягання РГВ та модулів дренажного стоку, які дозволяють пояснити параметри удосконаленої конструкції дренажної системи з використанням загальноприйнятих методів.

Розглянуто зміни технічного етапу меліоративних систем, які відбулись у процесі їх довготривалої експлуатації та обгрунтовано необхідність удосконалення існуючих технологій управління водним режимом осушуваних грунтів, забезпечення гарантованих об'ємів води для проведення підгрунтового зволоження у посушливі періоди. Запропоновано ресурсозберігальні технології управління водним режимом грунтів, що базуються на акумуляції дренажного стоку з осушуваних територій та на використанні води із поверхневих джерел, розташованих за межами меліоративних систем. Проаналізовано різні прийоми подачі води у колекторно-дренажну мережу для підгрунтового зволоження. Зазначено, що у ході регулювання заданих рівнів грунтових вод за допомогою технічних засобів найбільш ефективним прийомом є подача води у верхів'я дрен, за якого найбільш раціонально використовується вода та створюється оптимальний водний режим грунту на осушуваних землях. Висвітлено теоретичні засади з підвищення водозабезпеченості меліоративних систем для зволоження осушуваних земель у посушливі періоди шляхом забору води з поверхневих джерел, розташованих за межами систем, та подальшої її акумуляції у транспортувальних каналах. Охарактеризовано методику визначення параметрів транспортувальних каналів та розрахунку необхідних об'ємів заакумульованої у них води для підгрунтового зволоження у залежності від площ осушуваних земель.

Обгрунтовано нове вирішення науково-практичного завдання, що полягає в удосконаленні методів розрахунку з обгрунтування типу та конструкції гідромеліоративної системи на осушуваних землях з розвиненим рельєфом місцевості згідно з оптимізаційним підходом. Доведено необхідність урахування розвиненості рельєфу за обгрунтування конструктивних та технологічних рішень з водорегулювання осушуваних земель згідно з оптимізаційним підходом, здійснено схематизацію їх рельєфних умов. Удосконалено модель водного режиму за довготерміновим прогнозом, що враховує поверхневий стік та нерівномірність залягання грунтових вод. Розроблено класифікацію осушуваних земель за показником меліоративної ефективності рельєфу. Удосконалено модель оптимізації таких проектних рішень з урахуванням розвиненості рельєфу місцевості.

Обгрунтовано нове вирішення актуального науково-прикладного завдання, що полягає в удосконаленні методу оптимізації параметрів сільськогосподарського дренажу за економічними та екологічними вимогами. Проведено комплекс досліджень та розроблено принципи побудови та реалізації комплексної моделі оптимізації параметрів дренажу за мінімізацією наведених витрат з урахуванням погодно-кліматичного ризику, а також відповідною екологічною складовою умовою як обмеженням щодо відповідності значень модуля дренажного стоку в межах системи його екологічно допустимому значенню. Наголошено, що реалізація комплексу відповідних оптимізаційних та прогнозно-імітаційних моделей за змінними природно-агро-меліоративними умовами реального об’єкта надає змогу визначати економічно доцільні й екологічно прийнятні проектні рішення щодо конструкції та параметрів дренажу, оцінити технологічну та екологічну ефективність його роботи у межах проектного терміну.

Досліджено фізико-географічну специфіку регіону поширення гідроморфних грунтів та сучасний стан їх заболочення. Розглянуто агромеліоративні особливості та еволюцію торфових грунтів під впливом антропогенних чинників. Описано типові меліоративні системи Волинської області, екологію та охорону осушених земель. Підкреслено, що найбільша заболоченість даної області серед інших областей України зумовлена низкою природних чинників: рівнинним рельєфом та незначним його похилом, що не сприяє поверхневому стоку вод, підживленням грунтових вод четвертинних відкладів напірними водами; значною кількістю опадів, яка в окремі роки може становити більше 1 000 мм за рік. Констатовано, що меліорація, крім позитивних моментів, мала й негативні, оскільки почалося тотальне знищення боліт як складової частини довкілля, що не могло не викликати негативної реакції змін у ньому. Зроблено висновок, що болота є необхідним компонентом природи, що регулює багато процесів, які підтримують життєдіяльність довкілля, а отже тотально знищувати їх недоцільно. Констатовано, що вивчення геології, гідрогеології, рельєфу, поверхневих вод, грунтів 20-ти найважливіших меліоративних систем Волинської області та їх сучасний технічний стан дає підставу стверджувати, що згодом здійсниться переоцінка ролі меліоративних систем в економічному розвитку області, що покаже придатність тієї чи іншої меліоративної системи для раціонального використання в сільськогосподарському виробництві.

Проаналізовано стан вивченості проблеми оцінювання агромеліоративного стану осушуваних земель. Вивчено об'єкт, методику та умови проведення досліджень. Оцінено показники агромеліоративного стану осушуваних дерново-глейових карбонатних грунтів. Обгрунтовано методичні підходи оцінювання агромеліоративного стану дерново-глейових карбонатних грунтів. Вивчено рекомендації ефективного використання осушуваних дерново-глейових карбонатних грунтів.