Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/11682
Title: МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ЗМІНИ РІВНЯ ҐРУНТОВИХ ВОД МІСЬКИХ ТЕРИТОРІЙ В ДВОВИМІРНОМУ ТА ТРИВИМІРНОМУ ФОРМУЛЮВАННІ
Other Titles: МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В ДВУМЕРНОЙ И ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМУЛИРОВКЕ
THE GROUNDWATER LEVEL CHANGING PROCESSES MODELING OF THE URBAN TERRITORIES IN 2D AND 3D FORMULATION
Authors: Сєрікова, Олена Миколаївна
Стрельнікова, Олена Олександрівна
Keywords: додаткове живлення
рівень ґрунтових вод
навколишнє природне середовище
підтоплення
евапотранспірація
математичне моделювання зміни рівня ґрунтових вод
екологічна безпека
environmental safety
flooding prevention
flood risk management
additional groundwater replenishment
groundwater level
evaportanspiration
flooding
mathematical modeling of groundwater level changing
Issue Date: 29-Aug-2020
Publisher: Херсонський національний технічний університет
Citation: https://mkmm.org.ua/upload/%D0%9F%D0%9F%D0%9C%D0%9C%20%D0%A2.3%20%E2%84%962%20%D0%A7.2.pdf
Series/Report no.: 3;2.2
Abstract: На території великих міст вплив техногенних факторів поповнення ґрунтових вод в декілька разів перевищує природні. Тому є актуальним врахування природних та техногенних факторів впливу на ґрунтові води, створення математичних моделей та прогнозів, що їх враховують. Двовимірне та тривимірне моделювання процесів зміни рівнів ґрунтових вод (РГВ) дозволить більш чітко та об’єктивно враховувати параметри факторів впливу на зміну РГВ у довгостроковому прогнозуванні. Метою дослідження є підвищення рівня екологічної безпеки територій, схильних до підтоплення шляхом вдосконалення прогнозів зміни рівня ґрунтових вод. На основі рівняння Муфтахова А. Ж. було побудовано математичну модель, яка дозволила отримати розв’язок сформульованої задачі в замкнутому аналітичному вигляді (у вигляді рядів). Це дало можливість провести візуалізацію результатів і підтвердити попередньо отримані автором дані про вплив додаткового живлення на рівень ґрунтових вод з використанням традиційного інженерного підходу. Для моделювання процесу зміни РГВ у двовимірному формулюванні, було розглянуто рівняння фільтраційного напору у випадку плоскої фільтрації, що може бути базовим для створення математичної моделі опису змін РГВ, якою можна врахувати фактори штучних покриттів та евапотранспірації. На території багатьох міст України значну площу займають штучні дорожні покриття і будови, що перешкоджають природним процесам інфільтрації атмосферних опадів, випаровування та транспірації. Тому при моделюванні зміни рівня ґрунтових вод враховано існування таких ділянок території, що частково покриті штучними покриттями, де вплив природних і техногенних факторів буде відбуватися лише на незабудованій поверхні цієї ділянки. Обґрунтовано необхідність створення тривимірних математичних моделей для описання змін рівня ґрунтових вод та покращення прогнозів їх змін. Розроблено тривимірну математичну модель зміни рівня ґрунтових вод міських територій, що враховує інфільтрацію атмосферних вод, додаткове живлення в ґрунтові води, транспірацію, випаровування, евапотранспірацію і водовідбір з підземних вод. Сформульовано граничні умови тривимірної математичної моделі. Тривимірне моделювання зміни РГВ на відміну від двовимірного дозволяє враховувати залежність дії евапотранспірації від наявності штучних покриттів на поверхні ґрунту, що розташовані нерівномірно та мають різний коефіцієнт фільтрації, що зумовлює відповідні зміни РГВ урбанізованих територій.
Description: In large cities, the technogenic impact factors on groundwater replenishment in several times higher than natural. Therefore, it is important to take into account natural and technogenic factors of groundwater influencing, to create mathematical models and forecasts to include it. Two-dimensional and three-dimensional modeling of groundwater level changing (GWL) processes will allow more clearly and objectively take into consideration the parameters of influencing GWL factors change in long-term forecasting. The aim is to increase the environmental safety level of areas prone to flooding by improving the forecasts of groundwater levels changes. On the basis of the Muftakhov A. Zh. equation the mathematical model has been developed, which allowed to obtain the solution of the formulated problem in a closed analytical form (in the form of series). It has been visualized the results and confirm the previously obtained data by the author of the impact of additional replenishment on the groundwater level using a traditional engineering approach. To model the process of GWL change in two-dimensional formulation, the filtration pressure equation in the case of flat filtration has been considered, which can be the basis for creating a mathematical model for describing GWL changes, which can take into account factors of artificial coverings and evapotranspiration. In many cities of Ukraine, the significant area is occupied by artificial coverings and structures that prevent natural processes of precipitation infiltration, evaporation and transpiration. Therefore, the modeling of changes in groundwater levels takes into account the existence of such areas that partially covered with artificial surfaces, where the influence of natural and technogenic factors will occur only on the undeveloped surface of this area. The necessity of creating three-dimensional mathematical models for describing the groundwater level changes and improving the forecasts of their changes has been substantiated. The three-dimensional mathematical model of groundwater level changing of urban areas has been developed, which takes into account atmospheric water infiltration, additional groundwater replenishment, transpiration, evaporation, evapotranspiration, and groundwater abstraction. The boundary conditions of the three-dimensional mathematical model have been formulated in the paper. Three-dimensional modeling of GWL change in contrast to two-dimensional allows taking into consideration the dependence of evapotranspiration on the presence of artificial coverings on the soil surface, which have uneven structure and have different filtration coefficients, to cause the due changes in GWL of urban areas. The groundwater level changing nature under the external factors influence has been determined in the paper. The necessity of creating three-dimensional mathematical models to describe groundwater level changing and improve forecasts of their changes has been substantiated. A three-dimensional mathematical model of groundwater level changing of urban areas has been developed, which takes into account atmospheric water infiltration, additional groundwater replenishment, transpiration, evaporation, evapotranspiration, and groundwater abstraction. The boundary conditions of a three-dimensional mathematical model have been formulated.
URI: http://repositsc.nuczu.edu.ua/handle/123456789/11682
ISSN: 2618-0332
Appears in Collections:Кафедра прикладної механіки

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Сєрікова_стаття_Херсон_2020.pdfСєрікова_стаття_Херсон_202012,21 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.