Сучасні підходи до моделювання геофільтрації на урбанізованих територіях
DOI:
https://doi.org/10.17721/1728-2713.113.10Ключові слова:
підземні води, гідрогеологічне моделювання, інженерно-геологічні вишукування, Processing MODFLOW, Darcy Flow, ArcGISАнотація
Вступ. Метою дослідження є розроблення теоретичних концепцій та прикладних підходів до моделювання гідрогеологічних процесів у просторі й часі під впливом природних і антропогенних чинників.
Методи. Гідрогеологічне моделювання є одним із найефективніших і найнадійніших інструментів для вивчення та прогнозування процесів підземного стоку. Серед числових методів найчастіше застосовується метод кінцевих різниць, реалізований у відомому програмному пакеті Processing MODFLOW. Точне визначення гідродинамічних тисків на етапі епігнозного моделювання є ключовим для підвищення точності прогнозних розрахунків. Для уточнення геофільтраційних параметрів водоносних порід і інтенсивності інфільтраційного живлення необхідно скоригувати поверхню гідродинамічного напору. Досягнення точності параметрів можливе тоді, коли модельні значення напору узгоджуються з фактичними вимірами в межах допустимої похибки. Для підвищення достовірності просторового положення поверхні гідродинамічного напору запропоновано використовувати незалежний від гідрогеологічного моделювання інструмент – модуль Darcy Flow у середовищі ArcGIS – для відтворення поверхні напору перед етапом калібрування.
Результати. Запропонований підхід апробовано на прикладі житлового району м. Києва. Напрям і загальна тенденція підземного потоку, визначені на першому етапі в середовищі ArcGIS за допомогою модуля Darcy Flow, були використані для калібрування геофільтраційних параметрів моделі та інтенсивності інфільтраційного живлення шляхом порівняння розрахованих рівнів ґрунтових вод із фактичними даними спостережень. Високий ступінь збігу польових і модельних результатів визначення гідродинамічного напору у вибраних точках підтверджує достовірність і точність отриманих результатів моделювання. Проведені розрахунки доводять ефективність комплексного використання модуля Darcy Flow (ArcGIS) та програмного пакета Processing MODFLOW для гідрогеологічного аналізу.
Висновки. Обґрунтовано та запропоновано теоретичні й прикладні підходи до моделювання гідрогеологічних процесів в умовах урбанізованих територій. Отримані результати підтверджують доцільність застосування запропонованого інтегрованого підходу для оптимізації практичного використання детермінованого методу кінцевих різниць у моделюванні підземних вод за даними інженерно-геологічних вишукувань. Запропонована методика суттєво підвищує надійність і ефективність детермінованих геофільтраційних моделей.
Посилання
Alcaraz, M., Vázquez-Suñé, E., Velasco, V., & Criollo, R. (2017). A loosely coupled GIS and hydrogeological modeling framework. Environmental Earth Sciences, 76(10), 382. https://doi.org/10.1007/s12665-017-6688-2
Bailey, R., Abbas, S., Arnold, J., & White, M. (2025). SWAT+MODFLOW: a new hydrologic model for simulating surface-subsurface flow in managed watersheds. Geoscientific Model Development, 18, 5681–5697. https://doi.org/10.5194/gmd-18-5681-2025
Dyniak, O., Koshliakov, O., & Koshliakova, I. (2023). Application of spatial analysis and modeling in GIS in the implementation of the water balance method in the hydrogeological monitoring system. 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 2023, 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023520152
Dyniak, O., Koshliakov, O., & Koshliakova, I. (2025). Experience in Optimizing the Process of Practical Application of Mathematical Modeling of Groundwater Flows. 18th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, 2025, 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2025510137
Holzbecher, E. (2013). Aquifer Physics Modes for Hydrogeological Modeling. Application of the COMSOL Physics Builder. COMSOL Conference, Rotterdam.
Husna, A., Akmalia, R., Wira Rohmat, F., Wira Rohmat, I., Rohmat, D., Wijayasari, W., Alvando, P., & Wijaya, A. (2023). Groundwater Sustainability Assessment against the Population Growth Using a MODFLOW Groundwater Model (Bima City, Indonesia). Water, 15(24), 1–16. https://doi.org/10.3390/w15244262
Koshliakov, O. (2003). Hydrogeological modeling. "Kyiv University" [in Ukrainian].
Koshliakov, O., Dyniak, O., Chomko, D., & Koshliakova, I. (2019). The study of the laws of formation, distribution, and influence of groundwater to justify substantiate the predicted hydrogeological model at the urban compacted area. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 4(87), 96–99 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.17721/1728-2713.87.14
Lin, H. T., & Lin, L. (2014). The development of GIS-PMWIN and its application for mine-water modelling in the Far West Rand, South Africa. Water SA, 40(2), 313–322. https://doi.org/10.4314/wsa.v40i2.13
Macdonald, D., Dixon, A., Newell, A., & Hallaways, A. (2012). Groundwater flooding within an urbanised flood plain. Journal of Flood Risk Management, 5(1), 68–80. https://doi.org/10.1111/j.1753-318X.2011.01127.x
Mirlas, V., Zhakyp, A., Auelkhan, Ye., & AnkerMirlas, Ya. (2025). Assessment of urbanization-related groundwater flooding process via Visual MODFLOW modeling: A case study for the northern part of Almaty city, Kazakhstan. Journal of Flood Risk Management, 18, 1–20. https://doi.org/10.1111/jfr3.13029
Perdikaki, M., Criollo Manjarrez, R., Pouliaris, C., Rossetto, R., & Kallioras, A. (2020). Free and open-source GIS-integrated hydrogeological analysis tool: an application. Environmental Earth Sciences, 79(348). https://doi.org/10.1007/s12665-020-09092-2
Rudko, H. I., & Yakovlev, Y. O. (2020). Modern factories of regional engineering-geological conditions of Ukraine changes. Mineral Resources of Ukraine, 1, 15–26 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.31996/mru.2020.1.15-26
Vijay, P., & Singh, V. (2018). Hydrologic modeling: progress and future directions. Geoscience Letters, 5(15). https://doi.org/10.1186/s40562-018-0113-z
Wang, L., Pachocka, M., & Jackson, C. R. (2014). User's manual for BGS GISGroundwater: a numerical model to simulate groundwater levels for ArcGIS10.0. British Geological Survey Open Report, OR/12/063. https://nora.nerc.ac.uk/id/eprint/19875/
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олексій Кошляков, Оксана Диняк, Ірина Кошлякова
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ознайомтеся з політикою за посиланням: https://geology.bulletin.knu.ua/licensing
