НАУКОВЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПРОГНОЗУ СТАНУ РІЧКОВИХ БАСЕЙНІВ УКРАЇНИ І МЕТОДИ ЙОГО ОЦІНКИ : НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОГНОЗА СОСТОЯНИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ УКРАИНЫ И МЕТОДЫ ЕГО ОЦЕНКИ

Краткое описание

РАДА НАЦІОНАЛЬНОЇ БЕЗПЕКИ І ОБОРОНИ УКРАЇНИ
Український інститут досліджень навколишнього
середовища і ресурсів

Міністерств освіти і науки України
Київський національний університет будівництва і архітектури

На правах рукопису

Волошкіна Олена Семенівна
УДК 577.4; 556.18 (282.2)

Наукове обґрунтування прогнозу стану РІЧКОВИХ БАСЕЙНІВ України І методи його оцінки

Спеціальність: 21.06.01 Екологічна безпека

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Науковий консультант
Трофимчук Олександр Миколайович,
доктор технічних наук,
старший науковий співробітник

Київ - 2004

ЗМІСТ

Стр.

Перелік умовних позначень........................................................................................
Вступ.............................................................................................................................
1. Існуючі моделі і методи оцінок стану та прогнозу поверхневих і підземних
вод в залежності від рівня антропогенного навантаження.................................
1.1. Сучасний екологічний стан річкових басейнів України..............................
1.2. Класифікація джерел і видів забруднення річкових басейнів ....................
1.3. Протиріччя між зростанням споживання і погіршенням якості води.........
1.4. Аналіз існуючих моделей і методів оцінок та прогнозування процесів
забруднення річкових басейнів.......................................................................
1.5. Аналіз інформаційних технологій в дослідженні процесів забруднення
річкових басейнів..............................................................................................
1.6. Картографічні моделі антропогенного навантаження на поверхневі води з використанням даних дистанційного зондування землі (ДЗЗ) і геоінформаційних систем (ГІС)..................................................................................
1.6.1. Сучасні підходи до реалізації систем моніторингу поверхневих вод.............................................................................................................
1.6.2. Організація моніторингу шляхом наземних спостережень................
1.6.3. Аерокосмічний моніторинг поверхневих вод.......................................
1.7. Висновки до розділу........................................................................................
2. Методичні основи прогнозу стану річкових басейнів залежно від рівня
антропогенного навантаження..............................................................................
2.1. Методичні передумови до прогнозу процесів забруднення водних
об’єктів.............................................................................................................
2.2. Системний підхід до прогнозу екологічного стану річкових басейнів.......
2.3. Концептуальні основи розробки методики прогнозу та базової моделі.....
2.4. Висновки до розділу........................................................................................
3. Картографічні моделі техногенних факторів забруднення поверхневих вод з
використанням даних дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) і геоінформа-
ційних систем (ГІС)................................................................................................
3.1. Регіональні картографічні моделі техногенного забруднення водних
об’єктів з використанням даних дистанційного зондування Землі та
геоінформаційних технологій......................................................................
3.2. Картографічні моделі дифузних джерел забруднення водних об’єктів з
використанням даних дистанційного зондування Землі та геоінформа-
ційних технологій............................................................................................
3.2.1. Аналіз формування поверхневого стоку як фактора забруднення
водних об’єктів.........................................................................................
3.2.2. Нові підходи до моделей дифузних джерел забруднення водних
об’єктів. Побудова картографічних моделей........................................
3.2.2.1. Ситуаційна схема забруднення водойм України поверхневим
стоком............................................................................................
3.2.2.2. Класифікація морфологічних інтервалів річок за інтенсивністю забруднення поверхневим стоком з використанням картографічних моделей ..............................................................
3.2.2.3. Розрахунок винесення залишків пестицидів та добрив
поверхневим стоком з сільгоспугідь............................................
3.2.2.4. Оцінка ефективності протиерозійних заходів за інтенсивністю змивання гумусу..................................................................
3.2.2.5. Аналіз ситуаційних схем у процедурах планування
водоохоронних заходів................................................................
3.3. Висновки до розділу......................................................................................
4. Розробка методики прогнозу екологічного стану річкових басейнів..............
4.1. Системна модель прогнозу екологічного стану водних екосистем в
умовах господарської діяльності..................................................................
4.2. Апробація системної моделі прогнозу екологічного стану
річкових басейнів..........................................................................................
4.2.1. Інтегральна оцінка екологічного стану басейнів річок Західного
Бугу, Латориці та Ужа в межах України...............................................
4.2.2. Дослідження антропогенного навантаження на українську частину
басейну річки Прип’ять...........................................................................
4.2.3. Рекомендації щодо поліпшення екологічного стану басейнів
транскордонних річок України .......
4.3. Методика аналізу і прогноз довгострокових тенденцій зміни
гідрохімічних показників у поверхневих водах.............................................
4.3.1. Методика аналізу і прогноз довгострокових тенденцій зміни
якості поверхневих вод у районах питних водозаборів.......................
4.3.2. Оцінка динаміки антропогенного впливу на басейни малих річок
Полісся ....................................................................................................
4.4. Регулювання стоку повені для забезпечення питного водопостачання......
4.5. Автоматизована система оцінки і прогнозу екологічного стану
басейнів річок з використанням ГІС-технологій...........................................
4.6. Нормативно-пошукові прогнози стану басейнів річок.................................
4.7. Висновки до розділу.........................................................................................
5. Інженерні аспекти короткострокового прогнозу формування якості води у
водотоках в питаннях управління екологічною безпекою річкових басейнів..
5.1. Моделювання розповсюдження забруднень річковим потоком в
умовах надзвичайних ситуацій............................................................
5.1.1. Постановка завдання................................................................................
5.1.2. Вихідні дані моделювання.......................................................................
5.1.3. Чисельний метод розв’язування системи Сен-Венана та рівняння дисперсії.......................................................................................................
5.1.4. Аналіз результатів чисельного експерименту.......................................
5.2. Моделі якості води, обумовленої транскордонним переносом
забруднюючих речовин у водотоках...............................................................
5.3. Висновки до розділу..........................................................................................
6. Моделі розрахунку міграції забруднень підземним стоком................................
6.1. Математичні моделі руху рідини в грунтових середовищах........................
6.1.1. Рівняння фільтрації, крайові умови та умови спряження....................
6.1.2. Задача усталеної напірної фільтрації та високоточні чисельні
алгоритми її розв’язання..........................................................................
6.1.3. Неусталені режими руху рідини в складних гідрогеологічних
умовах..................................................................................................................
6.1.3.1. Математична модель напірної фільтрації в пружному
двошаровому грунтовому середовищі......................................
6.1.3.2. Чисельне дослідження неусталеного руху рідини в
складних гідрогеологічних умовах ..............................................
6.1.4. Математичне моделювання процесів вологопереносу - фільтрації
рідини..........................................................................................................
6.1.4.1. Основні співвідношення теорії вологопереносу........................
6.1.4.2. Збіжність наближеного розвитку..................................................
6.1.5. Задача усталеної безнапірної фільтрації та чисельний метод її
розв’язання................................................................................................
6.1.6. Математична модель напружено-деформованого стану
фільтруючого схилу..................................................................................
6.1.7. Напружено-деформований стан ґрунтового масиву з врахуванням
зон неповного насичення.........................................................................
6.2. Розрахунок фільтрації із споруд з екранами для оцінки ефективності
природоохоронних заходів...............................................................................
6.3. Висновки до розділу.....................................................................................
Висновки........................................................................................................................
Список використаних джерел......................................................................................
Додатки..........................................................................................................................

Вступ

Нерівномірність природного розподілу водних ресурсів по території України, робить їх дефіцитом у більшості областей, а отже, ставить особливі вимоги до раціонального використання, збереження та відновлення водних ресурсів.
Сучасний стан більшості водних об’єктів в Україні не відповідає вимогам водокористувачів до якості поверхневих вод. Суттєва частина річкових басейнів України перебуває у незадовільному еколого-санітарному стані, що залежить від:
- рівня індустріально-аграрного потенціалу і виняткової щільності населення в басейнах річок України;
- наявності великої кількості водоємних, екологічно небезпечних промислових підприємств, трансформованих ландшафтів з низькою здатністю до саморегуляції, урбанізованих територій з посиленим паводковим режимом, застарілих природоохоронних технологій;
- високого рівня техногенного навантаження, сталої тенденції до забруднення водних джерел, деградації природно-ресурсного потенціалу, посилення деструкційних процесів у ландшафтах та інтенсивності технології водозабезпечення населення і галузей господарства у басейнах річок;
- підвищення ризику надзвичайних ситуацій техногенного характеру (внаслідок зношеності технологічного обладнання та застарілих систем водовідведення);
- необхідності врахування наслідків реалізації ряду масштабних проектів, здатних ще більше підвищити антропогенний тиск на водні екосистеми.
Ці , а також ряд інших чинників нерідко обумовлюють споживання населенням окремих регіонів недоброякісної питної води, що й призводить до надзвичайних ситуацій регіонального та локальних рівнів, як це було в період аварії на Диканівських очисних спорудах у Харкові (1995 р.), басейні Дунаю (2002 р.), в Луганській обл. (2003 р.) і т.д.
Для забезпечення національної і територіальної водної безпеки і, як наслідок цього, стабільного соціально-економічного розвитку держави потрібно забезпечити екологічно стійке водокористування в басейнах річок України. Суттєвою складовою низки проблем, які необхідно вирішувати у цьому плані, є математичне моделювання складних процесів синергізму й антагонізму, що відбуваються у водних екосистемах, і цим самим спрогнозувати наслідки впливу скидів стічних вод на сталість річкових басейнів, а також визначити побутово-часові тренди та якість поверхневих і підземних вод.
Актуальність теми. Сучасні методики прогнозу дають змогу чисельно реалізувати лише варіанти антропогенного навантаження на природні комплекси, які стосуються стану поверхневих або підземних вод окремо, без належного врахування їхньої взаємодії. Нині, найбільш поширеними й ефективними вважаються методи прогнозу, що засновані на реалізації математичних моделей, які базуються на рівняннях математичної фізики. Як правило, такі прогнози можуть бути застосовані лише для окремих локальних ділянок, що розглядаються із-за складності їх математичного обґрунтування і розробки. Простішими вважаються широко відомі концептуальні балансові моделі, що описують дані процеси і дають змогу отримати наближені кількісні оцінки та прогнозувати в цілому розвиток ситуації в регіоні. Але в практичних дослідженнях їх важко належним чином науково обґрунтувати та забезпечити необхідною інформацією, для збору якої потрібна розвинута мережа пунктів спостереження за санітарно-екологічним станом, як власне самих поверхневих та підземних вод, так і відповідних територій з притаманними їм природними особливостями та рівнем розвитку соціально-екологічних структур.
Існуючі моделі прогнозування процесів забруднення річкових басейнів найповніше відображено в роботах багатьох вітчизняних та зарубіжних вчених, зокрема В.М.Бєляєва, О.Ф.Васильєва, А.Б.Горстко, Е.В.Бруяцького, В.Я.Савенко, В.А.Большакова, С.А.Василенка, В.С.Дейнеки, І.А.Шеренкова, В.Б.Мокіна, Е.В.Єременко, В.Р.Лозанського, М.І.Желєзняка, О.Я.Олійника, В.Л.Полякова, О.К.Кузіна, В.С.Кремеза, А.В.Грищенко, О.М.Трофимчука, Г.Я.Красовського, І.А.Родзиллера, А.В.Яцика, І.Т.Прокопчука, Ю.О.Михайлова, В.І.Лялько, О.А.Пирського, А.П.Нетюхайло, В.Е.Терновцева, О.І.Шишкіна, В.А.Петросова, О.Б.Стелі, T.R.Camp, B.A.O’Connor, W.E.Dobbins, D.M.McDowell, A.James, A.Jenkins, D.Kay, E.B.Phelps, W.Rodi, J.Wilkinson, M.Wyer та ін.
Визначено, що моделі трансформації забруднюючих речовин у водотоках можуть розв’язувати тільки певне, вузькоспеціальне коло завдань, а саме:
- аналізувати певні закономірності процесів трансформації забруднюючих речовин у річкових басейнах;
- прогнозувати трансформації забруднюючих речовин у їхній взаємодії в короткий інтервал часу на визначеній ділянці водотоку;
- забезпечувати основи для оперативного управління якістю води у відповідній системі управління, або використовувати як математичне забезпечення певних завдань у складі автоматизованих систем управління.
Проте в процесах довгострокового прогнозу стану річкових басейнів розглянуті методи можуть використовуватися тільки у сукупності з іншими, до того ж як окремі елементи в системах моделювання і прогнозу антропогенного навантаження.
Інформаційні моделі, які синтезуються за допомогою космічних знімків високої роздільної здатності та електронних карт місцевості і включають цифрові моделі її рельєфу, набувають останнім часом дедалі більшого попиту, але потребують при цьому подальших досліджень стосовно проблеми їх практичного застосування для оцінок і прогнозу якості поверхневих й особливо підземних вод у системах підтримки для прийняття управлінських рішень на регіональному та об’єктному рівнях.
Тому дослідження, пов’язані з розробкою науково обґрунтованої методики комплексного прогнозу екологічного стану річкових басейнів, тобто на значних територіях і залежно від рівня сумарного антропогенного навантаження на них та рекомендацій щодо його регламентації (це дає можливість оцінити сучасний і прогнозувати необхідний рівень екологічної безпеки), стали нині важливою актуальною народногосподарською та науковою проблемою. Пов’язана вона з вивченням процесів формування кількості і якості водних ресурсів у річкових басейнах в рамках басейнового принципу та регіональних особливостей одиниць адміністративного устрою України. При вирішенні цієї наукової проблеми виникає потреба в розробці теоретичного обгрунтування вказаних процесів з широким залученням фундаментальних основ системного аналізу, гідродинаміки поверхневих і підземних потоків у складних умовах і середовищах з урахуванням при цьому різних фізико-хімічних процесів, теорії геоінформаційних систем тощо. Таке теоретичне обгрунтування полягає в розробці більш надійних і достовірних моделей та методів оцінок і прогнозу екологічного стану річкових басейнів України. Реалізація подібних моделей різними математичними методами із залученням існуючих дослідних даних спостережень на реальних об’єктах дасть можливість створити на державному, регіональному та об’єктному рівнях надійну розрахункову базу в системі управління природокористуванням взагалі та особливо в умовах надзвичайних ситуацій.
Окреслена вище низка невирішених питань має важливе народногосподарське значення для функціонування та подальшого розвитку водних екосистем в Україні і свідчить про актуальність цієї проблеми, пов’язаної із забезпеченням достатнього рівня існування та екологічної безпеки річкових басейнів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні наукові результати дисертації реалізовано у проектах:
1.1986-1990рр. Тема 0.04.02Д Удосконалити методи розрахунків і конструкції гідротехнічних споруд у складних грунтових умовах на набухаючих і спучуваних грунтах”. Державна реєстрація № 01.87.004142.
2. 1995-1997 рр. Розробка рекомендацій з екологічного прогнозування стану водних об’єктів залежно від рівня антропогенного навантаження”. Наказ Держводгоспу України від 25.02.94 р. №22, який розроблено відповідно до Постанови КМУ від 26.01.94 р. №37 Про комплексну програму проведення протипаводкових заходів на 1994-2000 рр. Державна реєстрація № 0196U00315.
3. 2002-2003 рр. Моніторинг небезпечних природних явищ і техногенно небезпечних об’єктів України” (Проект: ”Розробити тематичні карти районування території України щодо інтенсивності забруднення водних об’єктів поверхневим стоком”); Моделювання техногенно-природних процесів і явищ для забезпечення екологічної безпеки об’єктів і територій України” в рамках науково-дослідної тематики Українського інституту досліджень навколишнього середовища і ресурсів, яка виконувалася на замовлення Ради національної безпеки і оборони України (розпорядження Секретаря РНБОУ від 10.01.2002 р. № 2/2002). Державна реєстрація № 0103V006719, № 0103V006720.
4. 2003 р. Розробка теоретичних основ та методики космічного моніторингу поверхневих вод суші” у рамках науково-дослідної тематики Національної космічної агенції України. Державна реєстрація № 0102V001333/11.24667660.
5. 1997- 2000рр. Tacis, CBC Programme: Bug and Latorica/Urh. Transboundary Water Quality Monitoring and Assessment.
6. 1997-1999 рр. «Дослідження антропогенного навантаження на трансграничні річки Біларусі і України, стабілізація їх стану». Сфера підтримки наукових досліджень. Фонд Сороса.
Мета і завдання досліджень. Мета дисертаційної роботи полягає в науковому обґрунтуванні і розробці на цій основі більш надійних і достовірних моделей та методів оцінок і прогнозу стану річкових басейнів України. Для цього необхідно вирішити наступні завдання:
- провести аналіз та узагальнення існуючих моделей і методів оцінок стану та прогнозу річкових басейнів залежно від рівня антропогенного навантаження;
- визначити методичні передумови розв’язання проблеми і розробити концепцію комплексного підходу щодо прогнозу формування якості водних ресурсів річкових басейнів;
- обгрунтувати концепцію і реалізувати її із застосуванням ГІС-технологій при розробці картографічної моделі антропогенного навантаження на поверхневі води на місцевому, регіональному та національному рівнях;
- провести аналіз складових формування поверхневого стоку з сільгоспугідь та урбанізованих територій як фактора забруднення загальнодержавного і місцевого значень; розробити і реалізувати картографічну модель національного рівня забруднення водних об’єктів дифузними джерелами;
- розробити математичне моделювання і методи розрахунку параметрів забруднення гідрографічної мережі в умовах надзвичайних ситуацій, обумовлених аварійними скидами стічних вод різного походження;
- скласти математичні моделі режимів руху підземних вод у складних гідрогеологічних умовах, що обумовлюють і виступають основними чинниками забруднення водойм та водоносних горизонтів, особливо в районах хвостосховищ та складування твердих побутових відходів (ТПВ).
Об’єкт дослідження річкові басейни України.
Предмет дослідження наукове обґрунтування прогнозу екологічного стану річкових басейнів України.
Методи дослідження послідовний системний аналіз, теорія ієрархічних систем, фізичне і математичне моделювання, сучасні інформаційні технології дистанційного зондування Землі з космосу та теорії геоінформаційних систем.
Наукова новизна отриманих результатів:
- отримано нові результати фундаментальних досліджень для розрахунків прогнозу екологічного стану річкових басейнів України в сучасних технічних умовах та інженерних методів його оцінки;
- складені концепція і системна модель прогнозу екологічного стану річкових басейнів під впливом антропогенного навантаження, що дає можливість обгрунтувати достатній рівень їхньої екологічної безпеки;
- розроблені і реалізовані із застосуванням даних дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) та ГІС-технологій картографічні моделі оцінки антропогенного навантаження на поверхневі води національного, регіонального та місцевого значення;
- запропоновано новий клас інформаційних моделей і методів розрахунку, пов’язаних з вивченням процесів забруднення річкових басейнів поверхневим стоком із сільськогосподарських угідь та урбанізованих територій;
- розроблено досконалішу і динамічнішу технологічну схему, а також автоматизовану систему для прийняття управлінських рішень при аварійних скидах стічних вод промисловими, комунальними та агропромисловими підприємствами;
- одержано гідродинамічні методи розрахунку режимів руху підземних вод у складних гідрогеологічних умовах з метою оцінки підтоплення і забруднення прилеглих територій та річкових басейнів, зокрема забруднення водоносних горизонтів за рахунок стічних вод, що над ходять із різних відстійників та хвостосховищ.
Практичне значення отриманих результатів. Цінність подальшого практичного застосування результатів досліджень полягає в тому, що на основі проведеного наукового аналізу існуючого екологічного стану водних басейнів, широкого використання методів фізичного і математичного моделювання, створено методики розрахунку для розв’язання практично важливих завдань, пов’язаних з
проблемою, яка розглядається, що надасть можливість досконаліше обґрунтовувати прийняття управлінських рішень і оцінювати можливі ризики екологічної безпеки територій і акваторій.
Тематичні картографічні моделі: Використання поверхневих вод Харківської області” та Природоохоронна карта Полтавської області”, що синтезовані в середовищі ГіС-платформи Arc-View і впроваджені у Територіальному виробничому об’єднанні (ТВО) Харківкомунпромвод” та Державному управлінні екології і природних ресурсів Полтавщини. Останню картографічну модель було видано масовим тиражем 3000 примірників

Список литературы

Висновки

1. В роботі проведено аналіз та узагальнення існуючих моделей і методів розрахунку прогнозу екологічного стану річкових басейнів з метою забезпечення достатнього рівня екологічної безпеки територій і акваторій.
2. Показано, що більшість відомих моделей трансформації забруднюючих речовин у водотоках вирішують тільки певне, вузькоспеціальне коло завдань, а саме:
- аналізують певні закономірності процесів трансформації забруднюючих речовин у річках;
- прогнозують трансформації забруднюючих речовин в їх взаємодії на короткому інтервалі часу на визначеній ділянці водотоку;
- використовуються як основа для оперативного управління якістю води у відповідній системі управління, або як математичне забезпечення деяких задач у складі АСУ.
3. Доведено, що при довгостроковому прогнозі екологічного стану стоку басейнів річок розглянуті методи можуть використовуватися тільки як окремі елементи в системах моделювання і прогнозу залежно від рівня антропогенного навантаження на них. Для вирішення проблеми екологічного моделювання і прогнозу стану басейну річки необхідно брати за основу концепцію системного підходу.
4. Розроблено концепцію системної моделі прогнозу стану річкових басейнів, яка базується на наступних принципах:
а) проектування прогнозуючої системи має за мету виконання наступних основних операцій: формування множини альтернатив станів об’єкта прогнозу; порівняння та аналіз цих альтернатив. Прогнозуюча система базується на принципах: взаємозв’язку і підпорядкованості прогнозів різних рівнів ієрархії об’єкта прогнозу; узгодженості пошукових і нормативних прогнозів; безперервності прогнозу, корекції прогнозів за ступенем надходження нових даних;
б) система прогнозу екологічного стану річкових басейнів повинна складатись з двох блоків, а саме: нормативно-пошуковий прогноз окремих процесів, елементів у підсистемах; нормативно-пошуковий прогноз у системі за екологічними критеріями;
5. Розроблена концепція лягла в основу запропонованої системної моделі комплексного прогнозу екологічного стану річкових басейнів України залежно від рівня антропогенного навантаження.
6. Визначено, що для короткострокового прогнозу поширення забруднень у часі на окремій ділянці річки (наприклад, залповий скид забруднюючих речовин) доцільно використовувати математичні моделі, які грунтуються на рівняннях дисперсії та вирішуються спільно з системою рівнянь нестаціонарного руху рідини у відкритих руслах.
7. Розглянуто проблему практичного застосування в прогнозуванні якості поверхневих вод методів космічного моніторингу водних екосистем в середовищі геоінформаційних систем. Головна мета таких досліджень - картографічне забезпечення прийняття ефективних управлінських рішень, пов’язаних з реалізацією функцій питного і технічного водопостачання на регіональному рівні, а також планування заходів по попередженню надзвичайних ситуацій в річкових басейнах.
8. Вперше із застосуванням сучасних можливостей ГІС-платформи Arc View запропоновано новий клас інформаційних моделей техногенного навантаження на поверхневі води, можливості яких продемонстровані на прикладі гідрографічної мережі Харківської та Полтавської областей. Відповідні ГІС впроваджені у ТВО Харківкомунпромвод” та Державному управлінні екології і природних ресурсів Полтавської області. Картографічна модель Природоохоронна карта Полтавської області” була видана масовим тиражем 3000 примірників і передана в місцеві органи самоврядування, структури державної влади, заклади освіти.
9. Дисертантом доведено, що запропоновані картографічні моделі вирішують проблему інформаційного забезпечення управління екологічною безпекою на регіональному і локальному рівнях, а також планування заходів щодо попередження надзвичайних ситуацій та координації ресурсами, залученими для їх ліквідації.
10. Дисертантом вперше запропоновано новий клас інформаційних моделей джерел забруднення водних об’єктів поверхневим стоком з використанням ДЗЗ і ГІС-технологій, а також розроблено методики, алгоритми і технології їх синтезу.
11. Доведено, що для водних об’єктів степової та лісостепової зон ідентифікація дифузних джерел забруднення зводиться до картографування грунтоерозійних процесів та аналізу просторової мінливості їх інтенсивності. До відповідних картосхем ставиться досить широкий спектр вимог при їх практичному застосуванні, головні з яких полягають в ступені необхідної генералізації та оперативності, які можуть бути задоволені вибором регламенту космічних зйомок та просторової розділь-ної здатності технічних засобів. Розроблено картографічну модель дифузних джерел забруднення поверхневих вод Харківської області, що синтезована в середовищі ГІС Arc-View на основі електронної карти масштабу 1: 200 000.
12. Вперше на основі розроблених методик і технологій була виготовлена тематична карта Дифузні джерела забруднення та якісний стан поверхневих вод в Україні”. Її топографічна основа електронна карта України М 1:500 000. Засобами ГІС Arc-View були отримані коефіцієнти лісистості та середні ухили рельєфу.
13. Дисертантом встановлено, що рівень забруднення водних об’єктів стоком з дифузних джерел корелює з екологічними оцінками якості поверхневих вод за трофосапробіологічними показниками, які визначені згідно з вимогами Методики оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями” [156] в пунктах контролю системи Держкомгідромету України.
14. На основі проведених досліджень щодо практичного застосування методів дистанційного зондування Землі для реалізації ефективного моніторингу доведено, що запропоновані методичні підходи, можуть суттєво підвищити ефективність управління водокористуванням як на регіональному (басейновому), так і об’єктному рівнях.
15. В дисертаційній роботі розроблено методику прогнозу екологічного стану річкових басейнів залежно від рівня антропогенного навантаження на них у відповідності з басейно-галузевим принципом природокористування. Методика прогнозу заснована на оцінках якісних і кількісних показників господарської діяльності в межах річкового басейну та встановленні сталих закономірностей по окремих підсистемах, їх формалізації та побудові комплексної системної моделі аналізу стану антропогенного навантаження в басейні річки та тенденцій його змін у часі.
16. Запропонована методика пройшла апробацію на реальних об’єктах - басейнах транскордонних річок: Західного Бугу, Латориці, Ужа, Прип’яті (в межах України).
17. Розроблені рекомендації щодо поліпшення екологічного стану басейнів вищезазначених транскордонних річок були використані при розробці заходів по удосконаленню їх державного моніторингу в системі Міністерства охорони навколишнього природного середовища України і Держвного комітету України з водного господарства у рамках міжнародних проектів: Tacis, CBC Programme: Bug and Latorica/Urh. Transboundary Water Quality Monitoring and Assessment” та Admissible Loading on Belarus Ukraine Transboundary River and Sustainable Development”(1997-2000 рр.).
18. На основі отриманих в роботі результатів, були визначені довгострокові тенденції змін якості поверхневих вод у районах питних водозаборів м. Болграда Одеської обл. та Деснянського питного водозабору Київської обл.
19. Розроблено функціональну схему автоматизованої системи оцінок і прогнозу екологічного стану басейнів річок, в якій суттєво використовуються можливості сучасних інформаційних технологій та геоінформаційних систем.
20. Розроблено методику моделювання розповсюдження забруднень поверхневим стоком в умовах надзвичайних ситуацій, обумовлених аварійними скидами стічних вод різного походження.
21. Запропоновано методику математичного моделювання транспортування забруднюючих речовин, що грунтується на двох взаємопов’язаних блоках: гідродинамічного і динаміки розповсюдження забруднень у водному середовищі. Блок динаміки розповсюдження складається з рівнянь транспорту і балансу, записаних стосовно масової концентрації консервативних домішок. Для розв’язання рівняння розроблені чисельні алгоритми і модель, що ґрунтуються на методі скінченних різниць. Розроблені алгоритми дають змогу вести розрахунки концентрацій по кількох забруднювачах водночас та враховувати вплив бокового притоку до основного русла.
22. Розроблені методи і моделі лягли в основу програмного комплексу, який має модульну структуру і може бути адаптований для аналізу процесів, які протікають на реальних об’єктах. Тестування комплексу програм проведено для реальних топографічних та гідравлічних характеристик русла р. Ірпінь від водопосту Чорногородка до гирла (88 км).
23. Побудовано модельну структуру досліджень змін якості води у транскордонних водотоках на основі статистичних методів, які базуються на врахувані ос-новних причинно-наслідкових залежностей реальних процесів та відповідають принципу універсальності: можливості здійснювати розрахунки по одній моделі з різними коефіцієнтами необхідного числа інгредієнтів у заданих контрольних створах.
24. Розроблено математичні моделі фільтрації підземних вод у складних гідрогеологічних умовах, які виступають основними чинниками забруднення водойм і водоносних горизонтів у районах хвостосховищ та складування ТПВ.
25. Розроблено математичну модель формування напружено-деформованого стану фільтруючих грунтових масивів для оцінки їх стійкості. Модель враховує рух рідини і наявні прошарки грунту та дає змогу робити оцінку щодо забезпечення гідродинамічної безпеки захисних дамб відстійників або хвостосховищ в умовах їх роботи з перемінним режимом.
26. Розроблено методику розрахунку виносу забруднення підземним стоком з екранованих хвостосховищ та відстійників з урахуванням геологічних та гідрологічних умов розташування об’єкта, конструкції протифільтраційного екрана за стаціонарних та нестаціонарних умов фільтрації. Віднайдені залежності мають добре співставлення з експериментальними даними, отриманими автором на приладі ЕГДА 9/60 ( в межах 6-10%).

27. На базі розроблених тривимірних математичних моделей створено інженерні методи розрахунків оцінок впливу забруднення водних об’єктів ґрунтовими водами. Здійснено розрахунок виносу забруднення по запропонованій методиці на комунальних очисних спорудах Канівського р-ну Черкаської обл.

Список використаних джерел

1. Аверьянов С.Ф. О расчете дренажа при наличии инфильтрации // ОТН. 1957. № 3. С.35-47.
2. Агроэкология // В.А.Черников, Р.М.Алексахин, А.В.Голубов и др. / Под ред. В.А. Черникова, А.И.Черкеса. М.: Колос, 2002. 536 с.
3. Акішин Б.О., Ковальчук П.І. Скінченно-різницевий метод синтезу моделей динаміки забруднюючих речовин у водотоках // Автоматика. 1976. № 6. С. 11 14.
4. Александрова Т.Д., Лебедева Н.Я., Долгушин И.Ю. Принципы и методы определения норм нагрузки на ландшафты. М.: Ин-т географии АН СССР, 1987. С. 8 14.
5. Александрова Т.Д., Лебедева Н.Я. К постановке исследований нормирования антропогенно-техногенных нагрузок на ландшафт при территориальном проектировании и планировании // Ландшафтно-экологические основы рационального водопользования. Будапешт, 1988. С. 24 32.
6. Андроников В.Л. Аэрокосмические методы изучения почв. М.: Колос, 1979. 280 с.
7. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде. М.: Гостехиздат, 1953. 616 с.
8. Аравин С.Н., Нумеров С.И. Фильтрационные расчеты гидротехнических сооружений. Л.: Госиздат, лит. по стр-ву и архитек., 1955. 290 с.
9. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте: (Основы теории и логико-математические методы). М., 1975. 259 с.
10. Баранов А.Т. Исследование влияния различных способов обработки почв на поверхностный сток с пашни на серых лесных почвах Центральной Лесостепи // Сб. работ по гидрологии. Л., 1987. № 12. С. 114 119.
11. Баранюк Н.Д., Гайдук О.В. и др. Опыт разработки картографического обеспечения планирования действий в чрезвычайных ситуациях средствами геоинформационных систем (ГИС). Матер. межд. конф. под эгидой организации Черноморского экономического сотрудничества и в кооперации с МЦЧИ, 2325 мая 2000 г. Украина, Харьков. С. 301 304.
12. Белогуров В.П., Василенко С.Л. Статистические модели процессов изменения качества воды в водотоках // Управление качеством вод: Сб. науч. тр. - Харьков: ВНИИВО, 1980. С.61 69.
13. Белявський Г.О. Природні ресурси підземних вод Українського Полісся. К.: Наук. думка, 1971. 127 с.
14. Беляев В.Н. Математическое моделирование процессов диффузии неконсервативных частиц в экономических системах // Автоматика. 1984. № 2. С. 58 65.
15. Бэр Я., Заславски Д., Ирмей С. Физико-математические основы фильтрации воды. М.: Мир, 1971. 451 с.
16. Биосфера и ее ресурсы / Под ред. В.А. Ковда. М.: Наука, 1971. 312 с.
17. Богородский В.В. Микроволновая дистанционная индикация загрязнений моря нефтепродуктами // Труды ГГО. 1976. Вып.371. С. 22 36.
18. Богородский В.В., Кропоткин М.А., Шевелева Т.Ю. Оптические свойства жидкой воды в ИК-области спектра и влияние на них различных факторов // Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов. Новосибирск: Наука, 1979. С. 227 234.
19. Богородский В.В., Мартынова Е.А., Спицын В.А. Структура поля собственного теплового излучения снежно-ледяного покрова водоёмов в ИКобласти спектра // Оптические методы изучения океанов и внутренних водоёмов. - Новосибирск: Наука, 1979. С. 235 241.
20. Бойчук Л.М. Иммитационное моделирование речных водохранилищ на основе интегральных инвариантов линейных динамических систем // Автоматика. 1985. - №6. С. 64 73.
21. Бочаров Е.П. Многокритериальная постановка задачи оптимизации качества окружающей среды // Экономика и математические методы. 1991. Т.27. Вып. 5. С. 976 978.
22. Бочков А.П. О влиянии агротехнических и лесомелиоративных мероприятий на сток рек лесостепных и степных районов // Тр. ГГИ. 1965. Вып. 127. С. 10 81.
23. Брагинский Л.П., Комаровский Ф.Я., Линник П.Н. Эколого-токсико-логическая ситуация в водной среде: (Основные принципы оценки и прогнозирования) // Гидробиол. журн. 1989. №6. С. 91 101.
24. Бреховских В.Р. Гидрофизические факторы формирования кислородного режима водоемов. М.: Наука, 1988. 167 с.
25. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 502 с.
26. Булавко А.Г. Погрешности оценок после мелиоративных изменений речного стока // Метеорология и гидрология. 1977. № 6. С. 73 77.
27. Будаговский А.И. Впитывание воды в почву. М.: АН СССР, 1955. 139 с.
28. Будаговский А.И. Испарение почвенной влаги. - М.: Наука, 1964. 343 с.
29. Буравлев Е.П. Оценка экологических показателей окружающей человека природной среды // Кибернетика и вычислительная техника. 1989. Вып. 82. С. 1 5.
30. Буравлев Е.П., Смирнова Н.Н., Стрижак П.Е., Сиренко Л.А. Комплексная экологическая оценка влияния химического загрязнения на водные экосистемы (на примере ионов марганца) // Гидробиологический журнал. - 1994. Т. 30. № 4. С. 47 53.
31. Васильев О.Ф., Еременко Е.В. Моделирование трансформации соединений азота для управления качеством воды в водостоках // Водные ресурсы. М., 1980. № 5. С. 110-117.
32. Василенко С.Л., Волошкіна О.С., Красовський Г.Я. Моделі якості води, обумовленої транскордонним переносом забруднюючих речовин в водотоках // Зб. наук. пр. Екологія і ресурси”. К.: УІНСіР, 2003. № 5. С. 98 106.
33. Ведерников В.В. Расчет инфильтрации в почвогрунтах естественного сложения // Тр. МГМК. 1976. 40. С. 60 67.
34. Веригин Н.Н. Фильтрация в основании плотин с наклонными завесами и шпунтами // Гидротехническое стр-во. - 1940. № 2. С. 18 31.
35. Веригин Н.Н. Промачивание почвы при орошении посредством дождевания // ДАН СССР. 1953. 39, № 4. С. 627 630.
36. Верниченко Г.А. Классификация поверхностных вод, основывающаяся на оценке их качественного состояния // Комплексные оценки качества поверхностных вод. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. С. 14 24.
37. Верниченко Г.А. Современные проблемы регламентации антропогенного воздействия на водные объекты в СССР и за рубежом // Всесоз. конф. «Методология экологического нормирования». Харьков, 1990. С. 15 16.
38. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука, 1984. 320 с.
39. Водне господарство в Україні / За ред. А.В.Яцика, В.М.Хорєва. К.: Генеза, 2000. 456 с.
40. Волошкіна О.С. Аналіз формування поверхневого стоку, як фактора забруднення водних об’єктів // Матер. наук.-техн. конф. Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов”. К., 2002. 6 с.
41. Волошкіна О.С. Інтегрована оцінка екологічного стану басейнів транскордонних річок (Західний Буг) // Природний камертон. 2002. № 10. С. 22 23.
42. Волошкіна О.С. Інтегрована оцінка екологічного стану басейнів транскордонних річок (рр. Латориця і Уж) // Аналіт матер. УІНСіР: Камертон”. Київ, 2002. Вип. № 11(37). С. 21, 22.
43. Волошкіна О.С., Іллюченко К.А. Формування гідрохімічних показників в поверхневих водах річок Полісся // Наук.вісн.буд. ХДТУБА . Харків, 2002. Вип. 17. С. 106 110.
44. Волошкіна О.С., Красовський Г.Я. Інформаційні моделі космічного моніторингу водних екосистем // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: Зб.наук.пр. Нац. аерокосм. у-ту ім. М.Е.Жуковського ХАИ”. Х., 2002. Вип. 15. С. 29 46.
45. Волошкіна О.С., Красовський Г.Я., Трофимчук О.М. Картографічна модель дифузних джерел забруднення водних об’єктів // Зб.наук.пр. Екологія і ресурси”. К.: УІНСіР, 2002. № 4. С. 94 100.
46. Волошкіна О.С., Котова Т.В. Екологічна безпека довкілля. Проблеми та шляхи вирішення // Вплив природи забруднювачів на якісний стан Дніпра в районі водозабору (м.Київ) : Тези допов.наук.конф., Ужгород, 23-25 квіт. 2002 р. Ужгород, 2002. С. 46 47.
47. Волошкина Е.С. К расчету фильтрации из облицованных каналов оросительных систем // Зб. «Мелиорация и водное хозяйство». К.: Урожай, 1989. Вып. 70. С. 75 79.
48. Волошкина Е.С. К определению фильтрационных потерь напора на облицовках оросительных каналов // Тез.конф. «Проблемы стратифицированных течений». Канев, 1991. С. 94.
49. Волошкіна О.С. Моделювання процесу розповсюдження забруднюючих речовин річковим потоком // Науковий вісник будівництва, ХДТУБА. Харків, 2001. № 14. С. 189 192.
50. Волошкіна О.С. Основні показники і тенденції зміни галузевого водокористування в Україні // Екологія і ресурси. К.: УІНС, 2001. С. 217 225.
51. Волошкіна О.С. Сучасні підходи до реалізації системи моніторингу поверхневих вод // Наук.вісн.буд. Харків: ХДТУБА, 2002. Вип. 20. С. 129 134.
52. Волошкина Е.С. Чернышевская Л.Е. Расчет фильтрационных потерь облицованных каналов по методу фильтрационных сопротивлений // Зб. «Мелиорация и водное хозяйство». К.: Урожай, 1988. Вып. 68. С. 76 81.
53. Волошкіна О.С., Трофимчук О.М. Математична модель формування напружено-деформованого стану фільтруючих ґрунтових масивів для оцінки їх стійкості // Наук.вісн.буд. Харків: ХДТУБА, 2003. Вип.22. С. 180-184.
54. Волошкіна О.С., Чайковська Н.М., Котова Т.В., Лисюк О.Г. Оцінка якості поверхневих вод р. Десни у районі Деснянського питного водозабору Київської області // Наук.вісн.буд. Харків: ХДТУБА, 2002. Вип. 17. С. 205 214.
55. Волошкіна О.С., Ющенко І.І. Вплив санітарно-екологічного стану Дніпра на питне водопостачання // Зб. наук. пр. Екологія і ресурси”. К.: УІНСіР, 2002. № 3. С. 55-60.
56. Воронкин А.С. Обоснование водоохранных мероприятий при мелиорации земель // Охрана вод речных бассейнов: Сб.науч.тр. ВНИИВО. Харьков, 1987. С. 45 50.
57. Восстановление и охрана малых рек: Теория и практика / Пер. с англ. А.О. Габриэляна, Ю.А. Смирнова / под ред. К.К. Эдельштейна, М.И. Сазаровой. М.: Агропромиздат, 1989. 317 с.
58. Временные рекомендации по предотвращению загрязнения вод поверхностным стоком с городской территории (дождевым, талым, поливомоечным). М., 1979. 47 с.
59. Востокова Е.А., Сущеня В.А., Шевченко Л.А. Экологическое картографирование на основе космической информации. М.: Недра, 1988. 221 с.
60. Временные методические рекомендации по оперативному прогнозированию загрязненности рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 103 с.
61. Всесторонний анализ окружающей природной среды // Труды 5 Сов.-Амер.симпоз., Вашитнгтон. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 248 с.
62. Вторжение в природную среду: оценка воздействия. М.: Прогресс, 1983. 192 с.
63. Гаджи-заде Ф.М. Дистанционное определение содержания метана в атмосфере со спутников // Труды VII научных чтений по космонавтике, Москва, 24 - 28 янв. 1983г. М., 1983. С. 125 132.
64. Гаджи-заде Ф.М. Исследование спектров теплового излучения, полученных со спутника "Метеор" в полосах некоторых малых газовых компонентов атмосферы // Труды VIII научных чтений по космонавтике, Москва, 24-27 янв. 1984 г. М., 1984. С. 167 173.
65. Генсірук С.А. Регіональне природокористування. Львів: Світ, 1992. 336 с.
66. Географическое обоснование экологических экспертиз. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. 208 с.
67. Гительсон А.А., Камов И.Ю. Методы дешифрования многозначительной космической видеоинформации о качестве поверхностных вод суши. Ростов-на-Дону: Гидрохим. ин-т, 1989. 32 с. Деп. в ВИНИТИ 27.07.89. № 5307-В89.
68. Гиринский Н.К. Основы теории движения ґрунтових вод под гидротехническими сооружениями при наличии на нижней поверхности гранта постоянной величины // Гидротехн. стр-во, 1936. - № 6. С. 12 15.
69. Глобус А.М. Экспериментальная гидрофизика почв. Л.: Гидротехиздат, 1969. 355 с.
70. Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я и др. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1974. 384 с.
71. Горев Л.Н., Никоноров А.М., Пелешенко В.И. Региональная гидрохимия. К.: Вища школа, 1989. 280 с.
72. Горев Л.Н., Пелешенко В.И., Киричный В.В. Методика оптимизации природной среды обитания. К.:Лыбидь, 1992. 528 с.
73. Горелик Л.В. Расчеты консолидадиции оснований и плотин из грунтовых материалов. Л.: Энергия, 1975. С. 119 154.
74. Горстко А.Б. Математическая модель экосистемы Азовського моря. М.: Знание, 1979. 64 с.
75. Горстко А.Б., Угольницкий Г.А. Введение в моделирование эколого-экономических систем. Ростов-на-Дону, 1990. 112 с.
76. ГОСТ 17.1.1.02-77. Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов. М.: Изд-во стандартов, 1977. 19 с.
77. ГОСТ 17.1.2.04-77. Охрана природы. Гидросфера. Показатели состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов. М.: Изд-во стандартов, 1977. 17 с.
78. ГОСТ 14.15.02-80. Охрана природы. Гидросфера. Гигиенические требования к зонам рекреации водных объектов. М.: Изд-во стандартов, 1981. 4 с.
79. ГОСТ 17.13.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. М.: Изд-во стандартов, 1982. 12 с.
80. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая: Гигиенические требования и контроль за качеством. 154 М.: Изд-во стандартов, 1982. 7 с.
81. ГОСТ 2761-84. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические требования и правила выбора. - М.: Изд-во стандартов, 1984. 12 с.
82. ГОСТ 18963-73. Вода питьевая: методы санитарно-бактериологического анализа. - М.: Изд-во стандартов, 1986. 20 с.
83. ГОСТ 2761-84. Исто