EVAPOTRANSPIRATION FACTOR MATHEMATICAL MODELING IN GROUNGWATER LEVEL CHANGING PROCESS OF URBAN TERRITORIES
DOI:
https://doi.org/10.32782/2618-0340/2019.2-2.6Keywords:
additional groundwater replenishment, groundwater level, evaportanspiration, flooding, mathematical modeling of groundwater level changingAbstract
The mathematical modeling of groundwater level changing with influence of artificial surface covers and evaportanspiration factor has been developed in the paper. Objective of research is to improve the forecasts of groundwater level changing for environmental safety of urban areas flooded by groundwater. The prediction of maximum groundwater level altitude for the Kharkiv city, without taking into account the evapotranspiration effect on the 50 years perspective, indicates that for the 1st year the level rise will be 0,03 m, and for the 50th year near 1,5 m. In order to optimize groundwater balance using the proposed mathematical model for the ensuring ecological safety of urban flooded territories the expense and profitable balance of groundwater parts have been provided. Balancing occurs by the additional groundwater replenishment reducing in 2,4 times, that means to reduce additional groundwater replenishment an average on 240,000 m3/day, and increase the groundwater extraction in 15 times, that corresponds an average 300,000 m3/day. Also, the forecast of groundwater level changing included evapotranspiration effect for the 50 years future has been provided in the paper. Under artificial covers for the 1st year, there will be 0,05 m of the level rising, and for the 50th year it will be 2,56 m. On the territory, free of artificial covers, groundwater level will be stabilized by the evapotranspiration action. Thus, the proliferation of artificial surfaces in the city will contribute reducing the evapotranspiration effect and groundwater level sustained increase and flood development. Adequacy evaluation of proposed mathematical model on the actual groundwater level monitoring data has been realized. The adequacy evaluation is carried out on two different landscaped areas. The first section is mainly located in the middle of the private sector, and has a free surface. The second section is practically completely covered with artificial covers. The calculation results on the model have determined the good correlation between the calculated and actual monitoring values of groundwater levels. This indicates the adequacy of proposed mathematical model to real physical conditions.
References
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:
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
