The paper treats issue of additional technogenic recharge of underground waters of typical industrial city Kharkiv. Base of quantity identification is statistical data of water supply system and canalization at the city. Aim is to estimate additional infiltration influence to groundwater level rising and qualitative composition of them.

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.

В роботі здійснено математичне моделювання зміни рівня ґрунтових вод (РГВ) з урахуванням впливу штучних покриттів поверхні ґрунту і евапотранспірації. Мета дослідження − підвищити точність прогнозів зміни рівня ґрунтових вод для підвищення екологічної безпеки міських територій, підтоплених ґрунтовими водами. Прогноз максимального рівня ґрунтових вод для міста Харкова, без врахування ефекту евапотранспірації на перспективу 50 років, свідчить, що на 1-й рік підйом рівня становитиме 0,03 м, а на 50-й рік – близько 1,5 м. З метою оптимізації водного балансу підземних вод для забезпечення екологічної безпеки підтоплених територій великого міста, на основі запропонованої математичної моделі було проведено балансування видаткових та прибуткових статей. Балансування відбувається при зниженні додаткового живлення в 2,4 рази, тобто додаткове живлення необхідно зменшити в середньому на 240 000 м3/добу, а також при збільшенні водовідбору з першого від поверхні водоносного горизонту в середньому в 15 разів, тобто при збільшенні водовідбору в межах м. Харків в середньому на 300 000 м3/добу. Також зроблено прогноз зміни РГВ із урахуванням дії евапотранспірації на перспективу 50 років. Під штучними покриттями на 1-й рік підйом рівня складе 0,05 м, а на 50–й рік – вже 2,56 м. На території, вільній від штучних покриттів РГВ буде стабілізований дією евапотранспірації. Таким чином, поширення площі штучних покриттів по території міста сприятиме зниженню дії евапотранспірації і стійкому підвищенню РГВ та розвитку підтоплення. Проведено оцінку адекватності запропонованої математичної моделі за фактичними даними моніторингу рівня ґрунтових вод. Оцінка адекватності проводиться на двох різних за ландшафтними умовами ділянках. Перша ділянка переважно розташована посеред приватного сектору та має вільну від покриттів поверхню. Друга ділянка практично повністю вкрита штучними покриттями. Результати розрахунків на моделі визначили тісний взаємозв’язок між розрахунковими та фактичними значеннями моніторингу рівнів підземних вод. Це свідчить про адекватність створеної математичної моделі реальним фізичним умовам.

This study investigates the ground water quality at Zmiev district of Kharkiv Region. The result shows that 97% of cases the water in wells doesn't meet the requirements of the quality standards for sanitary and chemical indices. The most actual indices of non-correspondence of quality are: hardness, solid residual, iron, manganese, sulfates, chlorides, nitrates, and oxidation characteristic. The necessity of use of more strict approach to decentralized water sources while evaluation of the drinking qualities is grounded.