В связи с проблемой повышения уровня грунтовых вод на застроенных территориях выполнено апробирование созданной ранее математической модели на фактических данных мониторинга уровня грунтовых вод в центральной части города Харькова. Результаты расчетов на модели дают близкие к реальным мониторинговым значениям уровни грунтовых вод. Это указывает на адекватность созданной модели реальным натурным условиям Ключевые слова: подтопление, уровень грунтовых вод, дополнительное питание, математическое моделирование, прогнозирование, водный баланс

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.

No abstract

Intensive urbanization processes, an increase in the number of urban population and transport have led to an increase in the technogenic load on the environment, in particular on the atmospheric air. Among a significant number of sources of environmental pollution, roads and vehicles pose a significant threat. Motor vehicles cause irreparable harm to human health and the environment. Regular assessment of the quality of atmospheric air in residential areas of cities with heavy traffic to establish the level of potential risk to public health is an urgent task. The study purpose is the social consequences of transport emissions; determination of the anthropogenic load on the air and of the indicator of public health risk from the vehicle exhaust impact. The study was carried out on the example of the residential and the most loaded transport area of Poltava (Ukraine). The study demonstrates that the overwhelming majority of the urban population lives in areas where health risk indicators exceed permissible norms. Since the elderly, children and students are most often present on the street and near houses, they are at the greatest risk. The same applies to vehicle drivers who are often idle in "traffic jams". In turn, such high levels of air pollution pose even greater risks to public health, in particular to the development of respiratory diseases. In the study of the peculiarities of Ukrainian legislation in this area, it was established that the mechanism for collecting information about the quality of the environment, however, there is no requirement to inform the population about it.

Для опису механічних властивостей тривимірних композитів та нанокомпозитів використовуються підходи, засновані на співвідношеннях механіки суцільного середовища. За припущеннями лінійної пружності розглянуті механічні властивості композиційних матеріалів та нанокомпозитів. Застосовуються умови ідеального контакту і некласичні умови Гуртіна-Мердока для опису нанорозмірного контакту між матрицею та включеннями на поверхні розділу, яка розглядається як еластична мембрана з власними пружними характеристиками та заданим поверхневим натягом. Розглянуті різні типи представницьких комірок. Для числової симуляції механічних властивостей композитних та нанокомпозитних матеріалів використовуються методи скінченних та граничних елементів. У тривимірному формулюванні здійснено порівняння результатів, отриманих при використанні методу скінченних елементів (гексагональний репрезентативний об’ємний елемент) і методу граничних елементів (циліндричний репрезентативний об’ємний елемент). Метод скінченних елементів застосовано для визначення напружено-деформованого стану різних репрезентативних об'ємних елементів тривимірних нанокомпозитів. Розглядаються матриці у вигляді куба та циліндра скінченних розмірів та неоднорідності у вигляді куль, сфер, циліндрів, волокон та трубок. Базовані на МСЕ розрахункові моделі поширено на опис ефективних пружних властивостей композитів з розподіленими нановключеннями з випадковою та впорядкованою орієнтаціями. Метод скінченних елементів застосовано для визначення НДС різних репрезентативних об'ємних елементів тривимірних нанокомпозитів. Досліджено вплив форми і відносних розмірів неоднорідностей та матриць репрезентативного об’єму на ефективні модулі пружності нанокомпозитів. Отримані моделі створюють інформативну базу для технологій синтезування нанокомпозитів з вдосконаленими деформаційними і міцнісними характеристиками.