Геостатистичний аналіз і оптимізація державної мережі гідрогеологічного моніторингу в межах басейну Прип’яті (Україна)
Анотація
Система державного моніторингу підземних вод України перебуває у незадовільному стані, що зумовлює втрату даних безперервних багаторічних режимних спостережень за гідрогеологічними характеристиками, знижує достовірність оцінок і прогнозів стану підземної гідросфери.
Метою даного дослідження є вирішення актуальної проблеми оцінки фактичного стану й оптимізації мережі спостережних гідрогеологічних свердловин для території транскордонного водообмінного басейну Прип’яті в межах України. Для досліджуваної території характерною є недостатня репрезентативність державної мережі гідрогеологічного моніторингу як у порівнянні з нормативами країн Європейського Союзу, так і з діючою мережею моніторингу підземних вод сусідньої Білорусі.
У рамках даного дослідження авторами здійснено огляд існуючих підходів до організації і вдосконалення мережі режимних спостережень. Запропонована концепція розвитку і впровадження системи гідрогеологічного моніторингу території України на основі геостатистичного оцінювання мережі та геоінформаційного підходу.
У якості просторової основи для проектування систем спостережень державного і регіонального рівнів використано схему гідрогеологічного районування за умовами формування водообміну у верхньому гідрогеологічному поверсі. Межі водообмінних басейнів і суббасейнів у природних умовах, як правило, визначаються розмірами та конфігурацією річкових басейнів.
Для території досліджуваного водообмінного басейну Прип’яті проведено аналіз щільності та рівномірності розподілу пунктів спостереження, варіограмний аналіз просторового розподілу рівнів підземних вод у межах досліджуваної території, виконано оцінку очікуваної похибки просторового моделювання рівневої поверхні підземних вод за результатами моніторингу для існуючої мережі. Результати геостатистичного аналізу дали змогу обґрунтувати розміщення проектних свердловин у межах водообмінних суббасейнів для підвищення якості вирішення задач гідрогеологічного моніторингу.
Завантаження
Посилання
Demyanov V.V., Savelyeva E.A. & Harutyunyan R.V., (2010). Geostatistics: theory and practice. М: Institute for the Safe Development of Nuclear Energy RAS, 327 [in Russian].
Davybida, L., & Tymkiv, M. (2018). Geostatistical analysis and optimization of the hydrogheological monitoring network with in the Ukrainian part of the Pripyat river basin. International Conference of Young Scientists Geoterrace-2018, 57–62 [in Ukrainain].
Kovalevsky , V.S. (1986). Groundwater regime studies in connection with the iroperation. М: Nedra, 198 [in Russian].
Koshliakov, O., Dyniak, O., & Koshliakova , I. (2014). Problems of determination of groundwater body at cross-border regions of Ukraine according to EU water legislation. Bulletin of the University of Kiev.Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv: Geology, 4 (79), 67–70 [in Ukrainain].
Ruban, S.A., & Shynkarevsʹkyy, М.А. (2005). Hydrogeological assessments and forecasts of groundwater regime in Ukraine. К.: UkrDGRI, 572 [in Ukrainain].
Groundwater Status of Ukraine (2018). State Service of Geology and Subsoil of Ukraine. State Scientific and Production Enterprise "State Information Geological Fund of Ukraine" URL: http://geoinf.kiev.ua/wp/wp-content/uploads/2019/07/schorichnyk_stan_pv_2018_1.pdf [in Ukrainain].
Davybida, L., Tymkiv, M., & Kuzmenko E. (2018). Analysis of the state of hydrogeological monitoring network within the territory of Ukraine and the possibilities of its optimization on the basis of the geoinformation approach. International Conference of Young Scientists Geoterrace-2016, 157–160 [in Ukrainain].
Tymkiv M., Kasiyanchuk D., & Davybida L., (2018). Analysis of the Groundwater Monitoring Network of the Pripyat River Basin (within Ukraine). Proceedings of the International Scientific and Technical Conference "Oil and Gas Industry: Prospects for Increasing the Resource Base", 310–313 [in Ukrainain].
Shestopalov, V.M., & Lyuta, N.G. (2016). Status and ways of reforming of the state groundwater monitoring system taking into account international experience and requirements of the EU water framework directive. Mineral Resources of Ukraine, 2, 3–4 [in Ukrainain].
Baalousha, H. (2010). Assessment of a groundwater quality monitoring network using vulnerability mapping and geostatistics: a case study from Heretaunga Plains. Agric Water Manag, 97, 240–246.
Ben-Jema, F., Marino, M. A., & Loaiciga, H. A. (1994). Multivariate geostatistical design of groundwater monitoring networks. Journal of Water Resources Planning and Management-ASCE, 120, 502–522.
Berezko, O., & Vasneva, O. (2012). Groundwater monitoring in Belarus: implication and future prospects. Transboundary Aquifers in the Eastern Borders of the European Union, 115–119. Retrieved from https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-007-3949-9_10
Bhat, S., Motz, L.H., Pathak, C., & Kuebler, L. (2015). Geostatistics-based groundwater-level monitoring network design and its application to the Upper Floridan aquifer. Environ Monit Assess , 187, 1–15.
Chandan, K.S., & Yashwant, B.K. (2017). Optimization of groundwater level monitoring network using GIS-based geostatistical method and multi-parameter analysis: a case study in Wainganga Sub-basin. Chin Geogr Sci ,27, 201–215. doi: https://doi.org/10.1007/s11769-017-0859-9
Davis, J. (1988). Statistics and Data Analysis in Geology. Biometrics.
Davybida, L.I., & Kuzmenko, E.D. (2018). Assessment of Observation Network and State of Exploration as to Groundwater Dynamics within Ukrainian Hydrogeological Province of Dnieper River. Geomatics and Environmental Engineering, 12/2, 19–31.
Davybida, L.I. (2018). Organization of hydrogeological monitoring within the Ukrainian part of the Tisza River basin. Proceedings Book of International Symposium “The Environmental and the Industry” SIMI, 409–416.
Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy [official website]. [on-line:] http://eurlex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:5c835afb-2ec6-4577-bdf8756d3d694eeb.0004.02/DOC_1&
format=PDF [access: 03.03.2020].
Nixon, S.C. (1996). European Freshwater Monitoring Network design European Topic Centre on Inland Waters.European Environment Agency, 10/96, 131.
Hudak, P.F., & Loaiciga, H.A. (1992). A location modeling approach for groundwater monitoring network augmentation. Water Resources Research, 28, 643–649.
Davybida, L., Kasiyanchuk, D., Shtohryn, L., Kuzmenko, E., & Tymkiv, M. (2018). Hydrogeological Conditions and Natural Factors Forming the Regime of Groundwater Levels in the Ivano-Frankivsk Region (Ukraine). Journal of Ecological Engineering, 19(6), 34–44.
Marinoni, O. (2003). Improving geological models using a combined ordinary-indicator kriging approach. Engineering Geology, 69, 37–45.
Mishra, A.K., & Coulibaly, P. (2010). Hydrometric network evaluation for Canadian watersheds. Journal of Hydrology, 380(3-4), 420–437. doi: http://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2009.11.015.
Mogheir, Y., Singh, V.P., & de Lima, J.L. (2006). Spatial assessment and redesign of a groundwater quality monitoring network using entropy theory, Gaza Strip, Palestine. Hydrogeology Journal, 14(5), 700–712. doi: http://doi.org/10.1007/s10040-005-0464-3.
Pourkhosravani, M. (2016). Qualitative analysis of Orzooiyeh plain groundwater resources using GIS techniques.Environmental Health Engineering and Management, 3, 209–215.
Theodossiou, N., & Latinopoulos, P. (2006). Theodossiou N. Evaluation and Optimization of Groundwater Observation Networks Using the Kriging Methodology. Environmental Modelling & Software, 22, 991–1000.
Triki, I., Zairi, M., & Ben Dhia, H. (2013). A geostatistical approach for groundwater head monitoring network optimisation: case of the Sfax superficial aquifer (Tunisia). Water and Environment Journal, 27, 362–372. doi: http://doi.org/10.1111/j.1747-6593.2012.00352.x
Yang, F., Cao, S., Liu, X., & Yang, K. (2008). Design of groundwater level monitoring network with ordinary kriging. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 20(3), 339–346. doi: http://doi.org/10.1016/S1001-6058(08)60066-9
Zhou, Y., Dong, D., Liu, J., & Li, W. (2013). Upgrading a regional groundwater level monitoring network for Beijing Plain, China. Geoscience Frontiers, 4(1), 127–138. doi: http://doi.org/10.1016/j.gsf.2012.03.008
