Land Reclamation and Water Management (E-Journal)
Not a member yet
312 research outputs found
Sort by
КІНЕТИЧНА МОДЕЛЬ ПОЧАТКОВОЇ СТАДІЇ ПРОЦЕСУ ЗАТРИМАННЯ КОЛОЇДІВ ПОРОВИМ ПРОСТОРОМ СОКИРНИТУ
No full textThe physicochemical phenomena occurring on the surface of sokyrnite grains in complex system "medium grain surface - dispersion medium - surface of suspended particles" have been studied. The framework structure of the sokyrnite structure (rough surface, presence of pores and channels, entrance windows) enables it to work as a "molecular sieve" and to be a highly efficient sorbent-ion exchanger. The porosity of the filter media was determined. Namely: the porosity of the media grains (also called the internal porosity) and the porosity of the intergranular space (media layer). The internal surface area, which is an important quality parameter for sokyrnite as a physical adsorbent, was determined. Several other properties associated with sokyrnite and retained colloidal particles, which affect the strength of the physical adsorption, were investigated. The relationships characterizing the parameters of the zeolite filter media layer were formulated and given. In these studies, the requirements for determining the filter charging time and the optimal technological and design parameters of the filter, according to the operating conditions at a specific water treatment facility, were considered. They determined the need for more detailed research and development of a kinetic model for the initial stage of filtering an aqueous suspension through a filter containing zeolite media. A differential material balance expression for the zeolite filter was formulated. Based on the developed kinetic model, comparative experiments on iron removal from underground natural waters using the above-mentioned filter material were planned and carried out. The mechanism of the distribution of iron ions in the filter space due to the phenomenon of diffusion, in accordance with Fick's first law, is given. The mechanism of iron flake retention by the zeolite media pore space, the consolidation of which occurs during the transition of iron from a divalent to trivalent form, is described. The factors that interfere with autocatalytic processes in iron sediments were described. The dynamics of changes in the concentration of iron in the filtrate after the end of the ion-exchange resource of sokyrnite were studied.Досліджено фізико-хімічні явища, що відбуваються на поверхні зерен сокирниту в складній системі «поверхня зерна завантаження – дисперсійне середовище – поверхня зважених часток». Каркасна структура будови сокирниту (шорстка поверхня, наявність пор і каналів, вхідних вікон) дає йому можливість працювати як «молекулярне сито» і бути високоефективним сорбентом-іонообмінником. Було визначено пористість досліджуваного фільтрувального завантаження. А саме: пористість зерен завантаження (яку також називають внутрішньою пористістю) і пористість міжзернового простору (шару завантаження). Визначено площу внутрішньої поверхні, що є дуже важливим параметром якості сокирниту як фізичного адсорбенту. Досліджено низку інших властивостей, пов’язаних із сокирнитом та затримуваними колоїдними частинками, які додатково впливають на силу фізичної адсорбції. Сформульовано та наведено співвідношення, що характеризують параметри шару цеолітового фільтрувального завантаження. Під час даних досліджень враховано вимоги до визначення часу зарядки фільтра та його оптимальних технологічних і конструктивних параметрів відповідно до умов експлуатації на конкретному об’єкті водопідготовки. Вони обумовили необхідність більш детального дослідження та розробки кінетичної моделі початкової стадії фільтрування водної суспензії через фільтр із цеолітовим завантаженням. Сформульовано вираз диференціального матеріального балансу для цеолітового фільтра. На основі розробленої кінетичної моделі було заплановано та проведено порівняльні досліди із знезалізнення підземних природних вод за допомогою вищезазначеного фільтрувального матеріалу. Наведено механізм розповсюдження іонів заліза у просторі фільтра завдяки явищу дифузії, відповідно до першого закону Фіка. Описано механізм затримання поровим простором цеолітового завантаження пластівців заліза, консолідація яких відбувається при переході заліза із двовалентної у тривалентну форму. Описано чинники, що заважають автокаталітичному процесу в осаді заліза. Досліджено динаміку зміни концентрації вмісту заліза у фільтраті після закінчення іонообмінного ресурсу сокирниту
АНАЛІЗ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОБРОБКИ ПОВЕРХНЕВОЇ ВОДИ ДІОКСИДОМ ХЛОРУ НА ВОДОПРОВІДНИХ СТАНЦІЯХ
No full textThe results of the conducted research made it possible to establish that in EU countries chlorine dioxide (CD) is more often used for secondary or final disinfection of drinking water. By-products of this process are chlorites and chlorates, which are subject to control in the drinking water of all EU countries. Aldehydes and carboxylic acids can also be formed in drinking water, which leads to a decrease in the microbiological stability of tap water. Ozonation and filtration using a carbon filter are used in the final stage of drinking water purification, which contributes to a significant reduction in the dose of CD and water contamination with toxic chlorites. In the case of pre-oxidation of water with sodium hypochlorite, the largest amount of chlorites and chlorates is formed, while in the case of using potassium permanganate for the same purpose, the need for CD and the amount of chlorites and chlorates in drinking water reduced. Chlorination of natural water that has undergone CD pre-oxidation leads to complete oxidation of the chlorites that have formed, increases the effectiveness of disinfection, and provides a bacteriostatic effect in the distribution network. During 2021-2022, when using CD for the treatment of drinking water at the Dniprovska WTP in Kyiv it was established that the process of treating natural water with CD is accompanied by the formation of its by-products, mainly toxic chlorites, the levels of which depend on the applied doses of CD and are the lowest in winter, while the largest ones are observed in summer and do not always reach regulatory values (0,2 mg/l) and range up to 0,7 mg/l, which corresponds to the WHO recommended standard for this substance in drinking water. Italian scientists focus their attention on the fact that during the first years of using CD at each water supply station, optimal conditions must be ensured for the safe and effective use of this reagent. Therefore, CD is becoming widespread in the EU countries and Ukraine for the treatment of tap drinking water; it is an alternative method of water effective disinfection at water supply stations with traditional surface water purification technology. Using such a method for treating surface water requires a preliminary pilot experiment and should be carried out along with an analysis of the feasibility of using the methods for preliminary and/or final purification of drinking water from organic substances and additional disinfection. Today, based on experimental and natural studies, it is relevant to expand knowledge about the properties of CD in the case of its use in drinking water supply for the treatment of surface water with a high content of organic substances.Результати проведених досліджень дозволили встановити, що в країнах ЄС діоксид хлору (ДХ) частіше використовують для вторинного або заключного знезараження питної води. Побічними продуктами такого процесу є хлорити та хлорати, що підлягають контролю у питній воді всіх країн ЄС, а також у питній воді можуть утворюватися альдегіди і карбонові кислоти, що призводить до зниження мікробіологічної стабільності водопровідної води. Через зазначене на заключному етапі очищення питної води використовують озонування та фільтрацію через вугільний фільтр, що сприяє суттєвому зменшенню дози ДХ та забрудненню води токсичними хлоритами. У разі попереднього окиснення води гіпохлоритом натрію утворюється найбільша кількість хлоритів та хлоратів, а у разі використання з цією ж метою перманганату калію знижується потреба у ДХ та кількість хлоритів та хлоратів у питній воді. Хлорування природної води, що пройшла преокиснення ДХ, призводить до повного окиснення хлоритів, які утворилися, підвищує ефективність знезараження та забезпечує бактеріостатичний ефект у розподільній мережі. Протягом 2021-2022 рр. використання ДХ для обробки питної води на Дніпровській ВС м. Києва встановлено, що процес обробки природної води ДХ супроводжується утворенням у ній його побічних продуктів, переважно токсичних хлоритів, рівні яких залежать від застосовуваних доз ДХ і є найменшими взимку, а найбільшими – влітку та не завжди досягають нормативних значень (0,2 мг/л) і коливаються у межах до 0,7 мг/л, що відповідає рекомендованому ВООЗ нормативу для цієї речовини у питній воді. Італійські науковці акцентують свою увагу на тому, що протягом перших років використання ДХ на кожній водопровідній станції повинні забезпечуватись свої оптимальні умови для безпечного та ефективного використання цього реагенту. Отже, ДХ набуває поширення в країнах ЄС та Україні для обробки водопровідної питної води, є альтернативним методом її ефективного знезараження на водопровідних станціях із традиційною технологією очищення поверхневої води. Застосування такого методу для обробки поверхневої води потребує попереднього пілотного експерименту та повинно здійснюватися разом з аналізом доцільності застосування методів для попереднього та/або заключного очищення питної води від органічних речовин та додаткового її знезараження. На сьогодні є актуальним на підставі експериментальних та натурних досліджень розширити знання щодо властивостей ДХ у разі його використання в практиці питного водопостачання для обробки поверхневої води з високим вмістом органічних речовин
ПРИНЦИПИ РОЗРАХУНКІВ ТА ОБЛАШТУВАННЯ ЛОКАЛЬНИХ СИСТЕМ ДРЕНАЖУ НА ТЕРИТОРІЯХ ПРИВАТНОЇ ЗАБУДОВИ
No full textAbnormally heavy rains in the first two spring months of 2023 revealed the unpreparedness and lack of protection of many settlements in the Kyiv region from excessive moisture and inundation. Among them, is Novi Petrivtsi village, where the natural conditions for surface runoff and precipitation infiltration (lack of visible surface slopes and poorly permeable cover sediments) are unfavourable and significantly complicated by buildings, and a network of highways. The long-term retention of water on the surface, the rise of groundwater levels, and the layered structure of the upper part of the geological section provide grounds for the use of combined local drainage systems with compliance with drainage standards of at least 3,0 m. Since the high density of buildings often does not allow for contour drainage around residential buildings, it is necessary to lay single-line horizontal drainage to a greater depth than for a conventional contour drainage of 3,5 meters or more. However, the lack of roadside ditches and other water intakes and means of orderly drainage do not allow homestead drainage systems to work as efficiently as possible. This requires the creation of an orderly system of water intakes (trenches and closed collectors) on the scale of the village. Foreign experience convinces that the rational planning of such systems is possible under the conditions of establishing the character of rainfall distribution with a resolution of 1–5 minutes in time and a step of 500 m across the area. Meteorological radar is used to record radar images of rain and study its intensity. An effective solution to the water drainage problem is impossible without detailed engineering and geological investigations. Due to them, litho-facies inhomogeneities in the aeration zone and water-saturated stratum, which lead to the retention and support of groundwater, were discovered in the local area. Taking into account the spatial boundaries of these engineering and geological elements allow drainage more efficiently. Drainage capacity is substantiated by forecasts of changes in the maximum amount of precipitation per day and two days in a row. Due calculating the drainage capacity, it should be taken into account that the maximum amount of precipitation in the future period will have a guarantee of 0,5-2,0% less than the actual maximum values. In the calculation part, the main attention is paid to the selection of equations for determining the width of influence of a single horizontal drain. Five formulas have been selected that can be used to solve similar problems. The time of onset of the established mode of operation of a single drain was calculated. Future research should focus on the collection of high-resolution rainfall and local urban runoff data, as well as the implementation of urban drainage models.Аномально рясні дощі за два перші весняні місяці 2023 р. виявили непідготовленість та незахищеність багатьох населених пунктів Київщини від надмірної кількості вологи та затоплення. Серед таких і с. Нові Петрівці, де несприятливі природні умови для поверхневого стоку та інфільтрації опадів (відсутність видимих ухилів поверхні та слабопроникні покривні відклади), істотно ускладнені забудовою та сіткою автошляхів. Тривала затримка води на поверхні, підйом рівнів ґрунтових вод та шарувата будова верхньої частини геологічного розрізу дають підстави для застосування комбінованих локальних систем дренажу з дотриманням норм осушення не менше 3,0 м. Оскільки висока щільність забудови часто не дозволяє облаштовувати контурний дренаж навколо житлових будинків, доводиться закладати однолінійний горизонтальний дренаж на більшу, ніж для звичайного контурного дренажу глибину – 3,5 і більше метрів. Проте, відсутність придорожніх канав та інших водоприймачів та засобів впорядкованого водовідведення не дозволяють працювати присадибним системам дренажу максимально ефективно. Це потребує створення впорядкованої системи водоприймачів (траншей і закритих колекторів) в масштабах селища. Закордонний досвід переконує, що раціональне планування таких систем можливе за умов встановлення характеру розподілу дощових опадів із роздільною здатністю 1–5 хвилин за часом і кроком в 500 м по площі. Для запису радіолокаційних зображень дощу та вивчення його інтенсивності використовується метеорологічний радар. Ефективне вирішення проблеми водовідведення неможливе без детальних інженерно-геологічних вишукувань. Завдяки ним на локальній ділянці було виявлено літолого-фаціальні неоднорідності в зоні аерації та водонасиченій товщі, які зумовлюють затримання і підпір ґрунтових вод. Врахування просторових меж цих інженерно-геологічних елементів дозволяє розташувати дренаж більш ефективно. Пропускну здатність дренажу обґрунтовано прогнозами змін максимальної кількості опадів за добу і дві доби поспіль. При розрахунках пропускної здатності дренажу слід враховувати, що максимальна кількість опадів майбутнього періоду матиме забезпеченість на 0,5-2,0% меншу, ніж фактичні максимальні значення. В розрахунковій частині головна увага приділена підбору рівнянь для визначення ширини впливу одиночної горизонтальної дрени. Підібрано п’ять формул, які можуть бути застосовані для вирішення подібних завдань. Вирахувано час настання усталеного режиму роботи одиночної дрени. Майбутні дослідження мають бути зосереджені на зборі даних про опади високої роздільної здатності та місцевий міський стік, а також на реалізації моделей міського дренажу
ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ ЗАПРОВАДЖЕННЯ ТАРИФІВ ІЗ ВОДОВІДВЕДЕННЯ НА ОСУШУВАНИХ ЗЕМЛЯХ УКРАЇНИ
No full textThe article highlights the main provisions of setting tariffs for water removal services for drainage. The application of tariffs is considered as an economic tool for increasing the efficiency of the use of drained lands when implementing the Strategy of Irrigation and Drainage in Ukraine [1]. An analysis of the provisions of the Law of Ukraine "On the Organization of Water Users and Stimulation of Hydrotechnical Land Reclamation"[2] regarding the provision of water users with water removal services for drainage by water user organizations and the payment of services by water users by the established water removal tariff was carried out. Emphasis is placed on the priority of the efforts in the field of hydraulic reclamation, namely proper operation and restoration of the country's drainage systems. The main point of the study is to realize the role of the status of water users who use water bodies to meet the needs of agriculture. According to the current legislation of Ukraine, the methodology of tariff formation should be based on a single basis - both for water supply and water removal.
It is necessary to take into account the requirements of EU regulations regarding the consideration of the activities specifics in the field of water policy. Information on the development of water user organizations in Ukraine is provided and the operation costs of reclamation infrastructure facilities on the country's drainage systems are analyzed. The practice of foreign countries regarding the application of tariffs for water removal is given and the factors of the natural environment that were taken into account when selecting the option/options of water management in agriculture on drained lands of the country are outlined. The vision of researchers regarding the method of establishing and applying tariffs is given and a thorough assessment of the reasoning of scientists is provided. The areas for further research in the field of tariff formation for drainage are indicated. The base of tariff formation and methodical approaches to the formation of tariffs for water removal in the drainage area in Ukraine are proposed. The normative legal acts of Ukraine, the UN, EU bodies, the World Bank, data from scientific studies on tariff formation in agriculture on drained lands for 1991-2023, and administrative data were used as the main sources of information for the article.У статті висвітлено основні положення встановлення тарифів на послуги з водовідведення для дренажу. Застосування тарифів розглядається як економічний інструмент підвищення ефективності використання осушуваних земель при реалізації Стратегії зрошення та дренажу в Україні [1]. Був проведений аналіз положень Закону України «Про організацію водокористувачів та стимулювання гідротехнічної меліорації земель»[2] щодо надання організаціями водокористувачів послуг із водовідведення для дренажу користувачам та сплаті водокористувачем послуг за встановленим тарифом на водовідведення. Наголошено на пріоритеті зусиль у сфері гідротехнічних меліорацій на експлуатації та відновленні осушувальних систем країни. Вихідним моментом дослідження є розуміння ролі статусу водокористувача, який використовує водні об’єкти для задоволення потреб сільського господарства. За чинним законодавством України, методологія тарифоутворення повинна грунтуватися на єдиній основі - як при подачі води, так й і її відведенні. Слід брати до уваги вимоги нормативних актів ЄС щодо врахування специфіки діяльності у галузі водної політики. Надано інформацію щодо розвитку організацій водокористувачів в Україні та проаналізовано витрати на експлуатацію об’єктів меліоративної інфраструктури на осушувальних системах країни. Викладено практику зарубіжних країн щодо застосування тарифів при відведенні води та зазначено чинники природного середовища, які враховувалися при відборі варіанту/варіантів управління гідросферою у землеробстві на осушених землях країни. Наведено бачення дослідників щодо методики встановлення та застосування тарифів та надана грунтовна оцінка міркуванням науковців; зазначено напрями подальших досліджень у сфері тарифоутворення для дренажу. Запропоновано базу формування тарифів та методичні підходи до формування тарифів на водовідведення у зоні осушення в Україні. Головними джерелами інформації статті стали нормативно-правові акти України, ООН, органів ЄС та World Bank, дані наукових досліджень із тарифоутворення у землеробстві на осушуваних землях за 1991-2023 рр., адміністративні дані.  
ПЕРСПЕКТИВИ ТА ПРОБЛЕМИ ВИКОРИСТАННЯ МІСЦЕВИХ ВОДНИХ РЕСУРСІВ ДЛЯ ЗРОШЕННЯ В БАСЕЙНАХ МАЛИХ РІЧОК ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ
No full textOn the example of a separate agricultural farm located in the basin of the small Manzhelia River within the Left Bank Forest Steppe, the approaches to the selection of potential sources of irrigation and the specifics of determining the volumes of local water resources intended to be used for irrigation, as well as the areas of possible irrigation in the absence of existing irrigation systems, are given. The results of the research indicate that the prospects for the development of land irrigation on farmland can be mainly provided subject to the combined use of surface runoff accumulated in ponds on the Manzhelia River and groundwater admissible for extraction, taking into account their quality. It was determined that influenced by a complex of anthropogenic factors, the river runoff sharply decreased compared to natural conditions, and the feeding of river course ponds during the entire low water period occurs only due to lateral inflow. Based on calculations it was determined that in average and low-water years, the volumes of surface and ground inflow to the cascade of ponds for the period from June to September are smaller than evaporation losses. Under such conditions, the use of the river runoff for irrigation is possible only due to the accumulation of flood and, partially, high water runoff. The calculations of flood runoff volume for March - April at the gate of the lower pond indicate the impossibility of using water from it for irrigation in very low-water years, as well as the dependence of runoff use for irrigation in low-water years on the pre-flood filling level of the ponds. It was determined that up to 0.8 million m3 of water can be used for irrigation in medium-water years, and up to 1.4 million m3 in high-water years, which will provide irrigation on an area of 400 and 700 hectares, respectively (having an irrigation rate of 2000 m3/ha). The possibility of installing at least 40 water intake wells within the territory of the farm with a total flow rate of 20-24 thousand m3/day and a total water intake during the irrigation period of about 1.5 million m3 has been substantiated. This will make it possible to irrigate 750 hectares of land having an irrigation rate of 2000 m3/ha, and at least 1000 hectares having an irrigation rate of 1500 m3/ha. It is focused on the mandatory preliminary investigation of water quality for irrigation, which for many small rivers and aquifers is a limiting factor when using local water resources for the construction of irrigation systems.На прикладі окремого агрогосподарства, розташованого в басейні малої річки Манжелія в межах Лівобережного Лісостепу, наведено підходи до вибору потенційних джерел зрошення та особливості визначення обсягів місцевих водних ресурсів, які можуть бути використані для поливу, а також площ можливого зрошення за відсутності існуючих зрошувальних систем. Результати досліджень свідчать, що перспективи розвитку зрошення земель у господарстві можуть бути пов’язані переважно з сумісним використанням накопиченого в ставках на річці Манжелія поверхневого стоку та допустимих для вилучення підземних вод з урахуванням їхньої якості. Визначено, що під впливом комплексу антропогенних чинників стік річки різко зменшився порівняно з природними умовами, а живлення руслових ставків упродовж усього меженного періоду відбувається лише за рахунок бокового притоку. Розрахунками визначено, що в середні за водністю і маловодні роки об’єми поверхневого і ґрунтового притоку до каскаду ставків за період із червня по вересень є меншими ніж втрати на випарування. За таких умов використання стоку річки для зрошення можливе лише за рахунок акумуляції повеневого і, частково, паводкового стоку. Розрахунки об’єму повеневого стоку за березень - квітень у створі нижнього ставу свідчать про неможливість використання води з нього для зрошення у дуже маловодні роки, а також залежність використання стоку для зрошення у маловодні роки від рівня передповеневого наповнення ставків. Визначено, що у середньоводні роки для зрошення можна буде використати до 0,8 млн м3, а в багатоводні до 1,4 млн м3 води, що дозволить забезпечити зрошення на площі 400 га і 700 га відповідно (при нормі зрошення 2000 м3 /га). Обгрунтовано можливість влаштування у межах території розташування господарства не менше 40 водозабірних свердловин із сумарним дебітом 20-24 тис. м3/добу та загальним водовідбором протягом зрошувального періоду близько 1,5 млн м3. Це дозволить за норми зрошення 2000 м3/га поливати 750 га земель, а за норми зрошення 1500 м3/га – не менше 1000 га. Акцентовано на обов’язковому попередньому дослідженні якості води для зрошення, яка для багатьох малих річок та водоносних горизонтів є лімітуючим чинником використання місцевих водних ресурсів для влаштування зрошувальних систем
ОЦІНЮВАННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРОХІМІЧНО АКТИВОВАНОЇ ВОДИ ДЛЯ ЦІЛЕЙ ЗРОШЕННЯ
No full textIn order to check the possibility of using electrochemically activated water (ECHAW) in irrigation, a study was conducted to determine the influence of anolyte on biological pollutants of wastewater and the reduction of water mineralization by electrochemical activation, as well as the influence of catholyte and anolyte on the germination of seeds of cereal crops, the development of seedlings of pepper and tomato, and the yield of tomato. The research was conducted in laboratory conditions on two varieties of pepper and four varieties of tomato. ECHAW was obtained using laboratory water activators of our own production. Wastewater samples were taken at the Bortnychy wastewater aeration station in Kyiv. Experiments were carried out using vegetation containers of various types and one-time bacteriological tests. It was found that by electrochemical activation of mineralized water it is possible to reduce the level of its total mineralization by more than 50% and, with an anolyte, to destroy disease-causing bacteria in wastewater. The use of ЕCHAW accelerates the germination of seeds of cereal crops. On the 3rd day of germination, wheat grain germinated using EHCAW has a 9% longer root length than the grain germinated under the same conditions using non-activated water. Wheat grain germinated using EHCAW also has 33% longer sprouts. The growth rate when irrigated with activated water, depending on the variety of tomato plants, increases by 9,8-25,2%, the increase in stem diameters was equal to 11,3-22,4%. The yield of tomatoes when irrigated with activated water is 12,6-15,8% higher than in the case of irrigation by ordinary water, the size of the fruits is 15,4-25,1% larger. The results of the conducted research indicate the possibility and perspective of using EHCAW to increase the yield of crops under irrigation and improving the quality of drainage and wastewater by reducing their mineralization and providing their disinfection.З метою перевірки можливостей застосування електрохімічно активованої води (ЕХАВ) для цілей зрошення проведено дослідження з визначення впливу аноліту на біологічні забруднювачі стічних вод і зменшення електрохімічною активацією рівня мінералізації вод, а також впливу католіту і аноліту на проростання насіння зернових культур, розвиток розсади перців і томатів та врожайність томатів. Дослідження проводили в лабораторних умовах на двох сортах перцю і чотирьох сортах томату. Отримання ЕХАВ здійснювалось із використанням лабораторних активаторів води власного виготовлення. Проби стічної води відбирали на Бортницькій станції аерації стічних вод міста Києва. Досліди проводили з використанням вегетаційних контейнерів різних видів та одноразових бактеріологічних тестів. Встановлено, що електрохімічною активацією мінералізованих вод можна досягати зниження рівня їх загальної мінералізації більш, ніж на 50%, а анолітом знищувати хворобоутворюючі бактерії в стічних водах. Застосування ЕХАВ прискорює проростання насіння зернових культур. Зерно пшениці, пророщене за використання ЕХАВ, на 3-й день пророщування має довжину коренів на 9% довшу, ніж зерно, що пророщене в таких самих умовах за використання неактивованої води, а довжину паростків – на 33%. Швидкість росту при зрошенні активованою водою, залежно від сорту рослин томатів, підвищується на 9,8-25,2%, збільшення діаметрів стебел - на 11,3-22,4%. Врожайність томатів при зрошенні активованою водою на 12,6-15,8% вища, ніж при зрошенні звичайною водою, крупність плодів більша на 15,4-25,1%. Результати проведених досліджень свідчать про можливість і перспективність застосування ЕХАВ для підвищення врожайності с.-г. культур в зрошенні та поліпшення якості дренажних і стічних вод шляхом зниження їх мінералізації та знезараження
ІДЕНТИФІКАЦІЯ ЗОН РУЙНУВАНЬ МЕЛІОРАТИВНИХ СИСТЕМ ТА ОЦІНКА ЗРОШУВАНОГО ЗЕМЛЕРОБСТВА ЗА ДАНИМИ ДЗЗ
No full textThe article analyzes the results of using the decision-making support system to identify the destruction areas of reclamation systems and evaluates the state of irrigated agriculture by the remote sensing, as well as proves its ability to form and provide the user with preliminary information about the state of reclamation infrastructure. Most of the relatively new and functioning irrigation systems are currently out of the control of the Government of Ukraine due to the occupation of the Kherson and Zaporizhzhia regions by the Russians. Irrigation and drainage systems, over which control was restored and which were in the zone of direct hostilities, were in a destroyed state, and the undermining of the Kakhovska HPP by the occupiers makes it impossible to further use the irrigation systems of both the occupied and unoccupied parts of Ukraine, which were provided with water directly from the Kakhovska reservoir. To provide a rapid visual identification of destruction areas of reclamation systems for evaluating damage to irrigation and drainage infrastructure in 2023, the capabilities of the information system developed at the Institute of Water Problems and Land Reclamation of the National Academy of Agricultural Sciences of Ukraine have been expanded. On the example of the Odesa region, based on basic information about pumping stations of reclamation systems and available information using ACLED technology about hostilities, explosions, artillery attacks, etc., as a result of Russian aggression, a synthesized image was formed, which can be used for visual evaluation of the impact of hostilities on reclamation systems in both individual areas and the whole country. The information system was used for zoning regions by the intensity of military impacts and expected damage to the infrastructure of irrigation and drainage systems. The evaluation of indirect damage zones was carried out using remote sensing data by the NDVI index, which indicates a decrease in the accumulation of biomass in the areas of irrigation systems. The forecast for the further use of irrigated land is based on a statistical analysis of the data on the conclusion of contracts for special water use, which proved a four-fold decrease in water demand, planned for 2022.
The study results can be used to evaluate the damage caused to Ukraine as a result of the war and confirm the devastating impact of the war on the irrigation and drainage sectors.рішень для ідентифікації зон руйнувань меліоративних систем та проведено оцінювання стану зрошуваного землеробства за даними дистанційного зондування Землі та підтверджено її здатність формувати і надавати користувачеві попередню інформацію про стан меліоративної інфраструктури. Більшість відносно нових і функціонуючих систем зрошення наразі знаходиться поза контролем Уряду України через окупацію Херсонської і Запорізької областей. Зрошувальні та дренажні системи, над якими відновлено контроль і які перебували в зоні безпосередніх бойових дій, опинилися в зруйнованому стані, а підрив окупантами Каховської ГЕС робить неможливим подальше використання зрошувальних систем окупованої і неокупованої частини України, що брали воду безпосередньо з Каховського водосховища.
Для проведення швидкої візуальної ідентифікації зон руйнувань меліоративних систем для оцінювання збитків зрошувальної і дренажної інфраструктури в 2023 році розширені можливості інформаційної системи, розробленої в ІВПіМ НААН. На прикладі Одеської області на основі базової інформації про насосні станції меліоративних систем та доступної інформації за технологією ACLED про бойові дії, вибухи, артилерійські атаки тощо внаслідок російської агресії сформовано синтезоване зображення, за яким можна провести візуальну оцінку впливу військових дій на меліоративні системи як окремих областей, так і здійснити таку оцінку в межах країни. За інтенсивністю військових впливів за допомогою інформаційної системи проведене зонування областей за кількістю військових впливів і очікуваного ушкодження інфраструктури систем зрошення і дренажу.
Оцінку зон непрямих збитків проведено з використанням даних дистанційного зондування за індексом NDVI, який свідчить про зниження накопичення біомаси на території зрошувальних систем, прогноз подальшого використання зрошуваних земель наведено на основі статистичного аналізу даних про укладання договорів на спецводокористування, який засвідчив зниження в чотири рази обсягів води, запланованих для використання в 2022 році.
Результати можуть бути використані для проведення оцінки збитків, нанесених Україні в результаті воєнних дій та підтвердження руйнівного впливу війни на сектори зрошення і дренажу
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ВОДОРЕГУЛЮВАННЯ НА ДРЕНАЖНИХ СИСТЕМАХ ПОДВІЙНОЇ ДІЇ
No full textThe solution of the problem of increasing water regulation areas in the Polissia zone of Ukraine requires investigation and development of new, more effective methods for determining structural parameters of drainage systems when developing projects for their reconstruction in accordance with the requirements aimed at ensuring water regulation during systems’ operation. The paper considers the problem of improving the efficiency of water regulation on dual-action drainage systems by using mathematical modelling tools to determine the structural parameters of the systems and the parameters of their operational management. The proposed means are based on the use of Richards equation stated in terms of water head. As a tool for scenario modelling, an initial-boundary value problem of modelling moisture transfer on dual-action systems is formulated and a finite-difference scheme for obtaining its numerical solution is given. We consider the problem of determining the depth of drains installation and the distance between them at which the system provides not only the drainage of soil’s surface layer, but also the maintenance of its moisture supply level in a given range with a minimum need for irrigation during the growing season. The algorithm for solving such a problem is presented. It is based on the construction of a set of admissible values of system’s parameters using, in particular, the bisection method, followed by the minimization of an objective function on this set. Under the conditions when the implementation of underground water supply technology is economically impractical, the possibility of supplementing the drainage system with an irrigation system is considered. In this case, the cost of building a drainage system and an additional irrigation system is a criterion for the optimality of system’s parameters. Additionally, we consider the problem of operational management of water regulation, i.e., the determination, given the initial distribution of moisture, of the optimal control influences necessary to ensure an acceptable level of moisture availability during a given period of time. This minimization problem is proposed to be solved by a genetic algorithm. The results of modelling the operation of a dual-action system and the optimization of its parameters under the conditions of drained peat soils of the Panfyly Research Station (Ukraine, Kyiv region) are presented.Вирішення завдання нарощування площ водорегулювання в зоні українського Полісся потребує пошуку та розроблення нових, більш ефективних методів визначення конструктивних параметрів дренажних систем при розробленні проєктів їх реконструкції згідно з вимогами забезпечення водорегулювання в процесі експлуатації. Розглядається задача підвищення ефективності водорегулювання на дренажних системах подвійної дії шляхом застосування засобів математичного моделювання для визначення конструктивних параметрів систем та оперативного управління ними. Пропоновані засоби базуються на використанні рівняння Річардса, записаного у термінах напорів. Як засіб сценарного моделювання, сформульовано початково-крайову задачу моделювання вологоперенесення на системах подвійної дії та наведено скінченно-різницеву схему отримання її чисельного розв’язку. Розглядається задача визначення таких глибини закладання дрен та відстані між ними за яких система забезпечує не тільки дренування поверхневого шару ґрунту, але й підтримання рівня його вологозабезпечення в заданому діапазоні за мінімальної необхідності застосування зрошення протягом сезону вегетації. Наведено алгоритм розв’язання такої задачі, який базується на побудові множини допустимих значень параметрів системи використовуючи, зокрема метод бісекції, з подальшою мінімізацією цільової функції на цій множині. За умов, коли реалізація технології підґрунтового живлення є економічно недоцільною, розглядається можливість доповнення системи дренажу системою зрошення. Критерієм оптимальності параметрів системи в цьому випадку є затрати на будівництво системи дренажу і додаткової системи зрошення. Також розглядається задача оперативного управління водорегулюванням — визначення за заданого початкового розподілу вологи оптимальних керуючих впливів, необхідних для забезпечення допустимого рівня доступності вологи протягом заданого періоду часу. Цю задачу мінімізації пропонується розв’язувати генетичним алгоритмом. Наведено результати моделювання роботи системи подвійної дії та оптимізації її параметрів за умов осушуваних торфових ґрунтів Панфильської дослідної станції (Україна, Київська область)
АНАЛІЗ ГІДРОХІМІЧНОГО РЕЖИМУ ДНІПРОВСЬКИХ ВОДОСХОВИЩ
No full textA complex of issues was considered, namely: hydro-chemical pollution of catchment landscapes, bottom sediments of river basins and groundwater, slowing down of underground flow due to the regulation of the river network, regional development of flooding, presence of landscapes contaminated with radionuclides, and the growth of global climate change. All above as well as the ongoing war in the territory of Ukraine affect the conditions of the formation of the hydro-chemical regime and contribute to the changes in the quantitative and qualitative water indicators in the Dnipro River basin and the Dnipro reservoirs, as the main sources of water supply for Ukraine. The research determined the changes in the hydro-chemical regime of the surface water of the Dnipro reservoirs during 2016-2022 to specify the impact of climate change and anthropogenic factors on the drinking water supply. The dynamics of changes were analyzed for individual qualitative indicators of the surface water of the Dnipro reservoirs in the cold (January) and warm (July) months of the year. It was proven that the accumulation of flood water affects the mineralization of the Dnipro reservoirs along their longitudinal axis, and the mineralization rate and the content of the main ions are significantly affected by the water content of the year. It was established that, in the Dnipro reservoirs, the lower limit of mineralization relative to natural conditions increased by 55%, and the upper limit decreased by 30%. It was determined that despite the seasonal changes in the concentration of ions in the water of the Dnipro reservoirs, their ratio for each reservoir remains practically constant and only sometimes changes in the case of a shift in the carbonate balance and in the confluence of more mineralized waters, which increase the content of Mg2, Na+, K+, and SO42-. The predominant water cation is Ca2+, the anion is HСО3-, and the absolute and relative content of other ions is much smaller. The metamorphism of the water of the Dnipro reservoirs changed the ratio of ion concentrations, namely the relative amount of SO42-, Cl-, Na+, and K+ ions increased. The obtained results of changes in the quality indicators of surface water in the Dnipro reservoirs have proved the dependence of the formation of the hydro-chemical regime of the reservoirs on the impact of climate change, economic activity, and the consequences of military actions.Розглянуто комплекс питань, а саме: гідрохімічне забруднення водозбірних ландшафтів, донних відкладів річкових басейнів та ґрунтових вод, уповільнення підземного стоку внаслідок зарегулювання річкової мережі, регіональний розвиток підтоплення, наявність забруднених радіонуклідами ландшафтів, зростання глобальних змін клімату, за яким зміна умов формування гідрохімічного режиму та війна на території України сприяють зміні кількісних та якісних показників водних ресурсів у басейні річки Дніпро та дніпровських водосховищ, як основного джерела водопостачання України. Дослідженнями визначено зміни гідрохімічного режиму поверхневих вод дніпровських водосховищ упродовж 2016 – 2022 років для встановлення впливу кліматичних змін та антропогенних чинників на питне водопостачання. Проаналізовано динаміку змін окремих якісних показників поверхневих вод дніпровських водосховищ у холодні (січень) та теплі (липень) місяці року. Засвідчено, що накопичення повеневих вод продовжує призводити до зміни мінералізації дніпровських водосховищ по їх повздовжній осі, а на її рівень та вміст головних іонів значно впливає водність року. Встановлено, що, на дніпровських водосховищах нижня межа мінералізації відносно природних умов підвищилась на 55%, а верхня – знизилась на 30 %. Визначено, що незважаючи на сезонні зміни концентрацій іонів у воді дніпровських водосховищ, їх співвідношення для кожного водосховища залишається практично сталим і лише інколи змінюється в разі зміщення карбонатної рівноваги та в місцях впадіння більш мінералізованих вод, які збільшують вміст Mg2, Na+, K+ і SO42-. Переважним катіоном води є Са2+, аніоном – НСО3-, абсолютний і відносний вміст інших іонів значно менший. Метаморфізація вод дніпровських водосховищ змінила співвідношення концентрацій іонів: підвищилась відносна кількість іонів SO42-, Cl-, Na+, K+. Отримані результати зміни якісних показників поверхневих водних ресурсів у дніпровських водосховищах підтвердили залежність формування гідрохімічного режиму водосховищ від впливу кліматичних змін, господарської діяльності та наслідків військових дій
НОРМАЛІЗОВАНИЙ ДИФЕРЕНЦІЙНИЙ ВЕГЕТАЦІЙНИЙ ІНДЕКС ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ ЗАЛЕЖНО ВІД НОРМ АЗОТНИХ ДОБРИВ ТА ІНГІБІТОРА НІТРИФІКАЦІЇ
No full textThe article presents the results of experimental studies of the relationship between the normalized differential vegetation index and the yield of winter wheat at different rates of nitrogen fertilizers and the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate with сarbamide-ammonia mixture (CAM-32). Field research was carried out in 2018-2021 in the research department of the Limited Liability Agricultural Company (LLAC) "Druzhba Nova" of the Varvyn district of the Chernihiv region (department of the «Kernel» agricultural holding). Analytical and mathematical and statistical methods were used to process experimental data. The normalized differential vegetation index (NDWI) was determined from the satellite images of WorldView-2, WorldView-3, Geoeye-1 (Maxar USA). The scheme of the one-factor field experiment was the use of options with different rates of nitrogen fertilizers (N100 and N120), as well as the use of the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate in mixture to CAM-32. The control (backgroung) option was the application of fertilizers at the rate of N10P30K40. The results of experimental studies proved that NDWI is directly correlated with the yield of winter wheat for all 4 years of research. It was established that the NDWI, on average over three summer months, was higher in 2018 in the range of 0,56-0,67 and in 2020 – 0,53-0,66. The yield of winter wheat was also higher in 2018 and 2020, namely: in 2018 from 3,72 t/ha to 8,14 t/ha and in 2020 – from 3,77 t/ha to 7,25 t/ha. The NDWI, in 2019 and 2021, averaged over three summer months according to the experiment options was lower and amounted to 0,33-0,38 in 2019, and 0,30-0,33 in 2021. This trend correlates with winter wheat yields, which were also low during this period. So, in 2019 it was 3,63 t/ha – 5,10 t/ha and in 2021 – 3,83–4,81 t/ha. The correlation coefficient between NDWI and the yield of winter wheat was high: in July and August, it was from 0,93 to 0,97 on the options with nitrogen fertilizer rates N100 and N120.У статті наведено результати експериментальних досліджень із вивчення взаємозв’язку між нормалізованим диференційним вегетаційним індексом та врожайністю пшениці озимої за використання різних норм азотних добрив та інгібітора нітрифікації 3,4-диметилпіразолфосфат з КАС-32. Польові дослідження проведено протягом 2018-2021 рр. у науково-дослідному відділі СТОВ «Дружба Нова» Варвинського району Чернігівської області (відділення агрохолдингу «Кернел»). Для обробки експериментальних даних використано аналітичні та математично-статистичні методи. Нормалізований диференційний вегетаційний індекс (NDWI) визначали за результатами знімків із супутників WorldView-2, WorldView-3, Geoeye-1 (Maxar USA). Схемою однофакторного польового досліду було використання варіантів із різними нормами азотних добрив (N100 та N120), а також використання інгібітора нітрифікації 3,4-диметилпіразолфосфат при додаванні в КАС-32. Контрольним був варіант із внесенням добрив у нормі N10P30K40. Результатами експериментальних досліджень доведено, що NDWI прямо корелює з урожайністю пшениці озимої за всі 4 роки досліджень. Встановлено, що NDWI в середньому за три місяці за варіантами досліду був вищим у 2018 р. у межах 0,56-0,67 та в 2020 р. – 0,53-0,66 Врожайність пшениці озимої також була більшою в 2018 та 2020 роках, а саме: у 2018 р. від 3,72 т/га до 8,14 т/га та у 2020 р. – від 3,77 т/га до 7,25 т/га. В 2019 р. та у 2021 р. NDWI в середньому за три літні місяці за варіантами досліду був нижчим та складав: у 2019 р. 0,33-0,38, у 2021 р. – 0,30-0,33. Ця тенденція корелюється з урожайністю пшениці озимої, яка також була на нижчому рівні в цей період. Так, у 2019 р. вона становила від 3,63 т/га до 5,10 т/га та у 2021 р. – 3,83–4,81 т/га. Коефіцієнт кореляції між NDWI та врожайністю пшениці озимої був високим: у липні та серпні на варіантах із нормами азотних добрив N100 і N120 становив від 0,93 до 0,97