Вісник НАН України. 2015. № 6. С. 68–73.
https://doi.org/10.15407/visn2015.06.068
БІЛОУС Максим Володимирович –
кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник
Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ АНАЛІЗУ ПРОСТОРОВОЇ ДИНАМІКИ ПІДЗЕМНИХ ВОД У ПРИРОДНО СКЛАДНИХ ГЕОЛОГІЧНИХ СЕРЕДОВИЩАХ
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 11 березня 2015 року
В Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України спільно з Інститутом геологічних наук НАН України проводять роботи зі створення інформаційної технології моделювання просторових процесів фільтрації води в неоднорідних геологічних середовищах. Її особливостями є використання математичних моделей з розривними розв’язками у тривимірній постановці та застосування паралельних обчислень, що дозволяє розв’язувати задачі з великою кількістю невідомих. Розроблено архітектуру і виконано програмну реалізацію базових програмних модулів. Створене програмне забезпечення використовується для розв’язання задач з уточнення оцінки запасів підземних вод різних регіонів України, а обчислення виконуються на багатопроцесорних обчислювальних комплексах сімейства СКІТ в Інституті кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України.
Ключові слова: фільтрація, підземні води, метод скінченних елементів, розривні розв’язки, чисельне моделювання, паралельні алгоритми.
Підземні води є природним ресурсом, значущість якого сьогодні важко переоцінити. За даними Європейської комісії, 20% поверхневих вод на території ЄС серйозно забруднені і близько 70% населення залежить від підземних вод як джерела питної води. У США, за даними Агентства із захисту навколишнього середовища, понад 140 млн чол. використовують підземні води як питні (95% сільського населення і 35% міського). У Канаді, за даними урядових сайтів, від використання підземних вод залежить 30% населення. В Україні показник залежності населення від використання підземних вод як питних також оцінюють на рівні 30%. Крім того, підземні води є джерелом технічних промислових вод і використовуються для зрошення. При цьому потреби у водних ресурсах часто перевищують обсяги, які можна видобувати без негативних наслідків для водоносних горизонтів. Так, за даними Європейської комісії, 60% європейських міст надмірно експлуатують свої ресурси підземних вод.
Інтенсивне використання підземних вод часто призводить до виснаження водоносних горизонтів, що в свою чергу спричинює екологічні катастрофи. Слід зазначити, що зміни у структурі гірських порід, зумовлені виснаженням водоносних горизонтів, є незворотними. Як приклад таких негативних наслідків можна навести опускання земної поверхні, викликане ущільненням порід через їх зневоднення. Так, за даними Американської геологічної служби, внаслідок інтенсивного відкачування підземних вод для потреб зрошення за період з 1925 по 1977 р. неподалік долини Сан-Хоакін у Каліфорнії сталося опускання земної поверхні на 9 м. Іншим наслідком надмірного відкачування підземних вод і спричиненого ним зниження рівня ґрунтових вод (підземних вод верхнього водоносного горизонту) є зневоднення верхнього шару ґрунтів, істотне зменшення рослинності та зникнення води в колодязях. Не менш актуальною проблемою є забруднення підземних вод промисловими стоками, витоками відходів з підземних сховищ тощо. Повний текст (PDF).