Обґрунтування схеми використання дренажних підземних вод метрополітену для технічного водопостачання
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/86.201Ключові слова:
дренажні води, метрополітен, підземні води, технічне водопостачання, водозниження, балансова модель, повторне використання води, водний баланс містаАнотація
Мета. Обґрунтування технологічної схеми збирання, підготовки та розподілу дренажних підземних вод метрополітену для потреб технічного водопостачання, а також розроблення математичної моделі, що пов’язує водоприток у підземні споруди з потребою споживачів і дозволяє визначити раціональний склад схеми та її техніко-економічні показники.
Методика. Дослідження поєднує аналіз нормативної бази проєктування метрополітенів і систем технічного водопостачання, узагальнення світового досвіду поводження з дренажними водами підземних транспортних споруд та економіко-математичне моделювання. Побудовано балансову модель системи «водоприток – водопідготовка – резервуар – споживач», яка враховує сезонну нерівномірність припливу та попиту, обмеження за якістю води у вигляді допустимої частки змішування, а також умову регулювальної ємності резервуара.
Результати. На прикладі діючої лінії Дніпровського метрополітену завдовжки 7,8 км установлено, що розрахунковий водоприток становить близько 540 м3/добу (197 тис. м3/рік), тоді як власні потреби метрополітену в технічній воді покривають лише 19 % цього обсягу. Обґрунтовано триетапну схему використання дренажних вод із залученням комунальних і промислових споживачів, яка забезпечує коефіцієнт утилізації 0,85 та заміщення близько 167 тис. м3 питної води на рік. Визначено потрібну регулювальну ємність резервуара (350 м3) і діапазон термінів окупності 1,9–6,0 року залежно від тарифу.
Наукова новизна. Встановлено залежність економічної ефективності впровадження схеми повторного використання води від сумарного тарифу на водопостачання та водовідведення з урахуванням капітальних вкладень у споруди водопідготовки й розподілу води та питомих експлуатаційних витрат, що дає змогу визначити умови економічної доцільності реалізації проєкту за різних тарифних сценаріїв.
Практична значимість. Запропонована схема дозволяє комунальному підприємству метрополітену одночасно знизити витрати на питну воду та плату за скид дренажних вод у міську каналізацію, зменшити техногенне навантаження на систему водовідведення міста та створити резервне джерело технічної води для потреб громади в умовах пошкодження централізованих систем водопостачання.
Посилання
1. ДБН В.2.3-7-2010. Споруди транспорту. Метрополітени. (2011). Київ: Мінрегіонбуд України.
2. Attard, G., Winiarski, T., Rossier, Y., & Eisenlohr, L. (2016). Review: Impact of underground structures on the flow of urban groundwater. Hydrogeology Journal, 24(1), 5–19. https://doi.org/10.1007/s10040-015-1317-3
3. Attard, G., Rossier, Y., Winiarski, T., & Eisenlohr, L. (2017). Urban underground development confronted by the challenges of groundwater resources: Guidelines dedicated to the construction of underground structures in urban aquifers. Land Use Policy, 64, 461–469. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.03.015
4. Regulation (EU) 2020/741 of the European Parliament and of the Council of 25 May 2020 on minimum requirements for water reuse. Official Journal of the European Union, L 177, 5.6.2020, 32–55. http://data.europa.eu/eli/reg/2020/741/oj
5. 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 Journal of the European Communities, L 327, 22.12.2000, 1–73. http://data.europa.eu/eli/dir/2000/60/oj
6. Chae, G.-T., Yun, S.-T., Choi, B.-Y., Yu, S.-Y., Jo, H.-Y., Mayer, B., Kim, Y.-J., & Lee, J.-Y. (2008). Hydrochemistry of urban groundwater, Seoul, Korea: The impact of subway tunnels on groundwater quality. Journal of Contaminant Hydrology, 101(1–4), 42–52. https://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2008.07.008
7. Li, D., Li, X., Li, C. C., Huang, B., Gong, F., & Zhang, W. (2009). Case studies of groundwater flow into tunnels and an innovative water-gathering system for water drainage. Tunnelling and Underground Space Technology, 24(3), 260–268. https://doi.org/10.1016/j.tust.2008.08.006
8. Чому протікають станції метро у Києві: у підземці пояснили причини. (2026). https://life.kyiv.ua/news/chomu-protikaiut-stantsii-metro-u-kyievi-u-pidzemtsi-poiasnyly-prychyny
9. Економічна правда. (2023, 8 грудня). Теремки і Голосіїв без метро. Що трапилось з «синь-ою» гілкою метрополітену. https://epravda.com.ua/publications/2023/12/08/707505/
10. OBOZ.UA. (2025, 4 липня). У Дніпрі вдосконалять систему водовідведення у тунелях мет-ро: роботи проводитимуть вночі. https://news.obozrevatel.com/ukr/dnipro/u-dnipri-vdoskonalyat-sistemu-vodovidvedennya-u-tunelyah-metro-roboti-provoditimut-vnochi.htm
11. Добудова метро у Дніпрі: стало відомо, коли визначиться новий генпідрядник та скільки триватимуть роботи (2025). Наше місто. https://nashemisto.dp.ua/2025/03/14/dobudova-metro-u-dnipri-stalo-vidomo-koly-vyznachytsia-novyi-henpidriadnyk-ta-skilky-tryvatymut-roboty-2/
12. Мінфін продовжив проєкт з будівництва трьох нових станцій метро у Дніпрі. (2021). NV Бізнес. https://biz.nv.ua/ukr/economics/metro-v-dnipri-budivnictvo-novih-stanciy-prodovzhili-do-2024-roku-novini-ukrajini-50155796.html
13. Boukhemacha, M. A., Gogu, C. R., Serpescu, I., Gaitanaru, D., & Bica, I. (2015). A hydrogeological conceptual approach to study urban groundwater flow in Bucharest city, Romania. Hydrogeology Journal, 23(3), 437–450. https://doi.org/10.1007/s10040-014-1220-3
14. Frenelus, W., Peng, H., & Zhang, J. (2021). Evaluation methods for groundwater inflows into rock tunnels: A state-of-the-art review. International Journal of Hydrology, 5(4). https://medcraveonline.com/IJH/evaluation-methods-for-groundwater-inflows-into-rock-tunnels-a-state-of-the-art-review.html
15. Butscher, C. (2012). Steady-state groundwater inflow into a circular tunnel. Tunnelling and Underground Space Technology, 32, 158–167. https://doi.org/10.1016/j.tust.2012.06.007
16. Nikvar Hassani, A., Katibeh, H., & Farhadian, H. (2016). Numerical analysis of steady-state groundwater inflow into Tabriz line 2 metro tunnel, northwestern Iran, with special consideration of model dimensions. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 75(4), 1617–1627. https://doi.org/10.1007/s10064-015-0802-1
17. Nikvar Hassani, A., Farhadian, H., & Katibeh, H. (2018). A comparative study on evaluation of steady-state groundwater inflow into a circular shallow tunnel. Tunnelling and Underground Space Technology, 73, 15–25. https://doi.org/10.1016/j.tust.2017.11.019
18. ДБН В.2.5-74:2013. Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проєктування. (2013). Київ: Мінрегіон України.
19. ДБН В.2.5-75:2013. Каналізація. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проєкту-вання. (2013). Київ: Мінрегіон України.
20. ДСТУ 3041-95. Система стандартів у галузі охорони навколишнього природного середо-вища та раціонального використання ресурсів. Гідросфера. Використання і охорона води. Терміни та визначення. (1995). Київ: Держстандарт України.
21. Водний кодекс України від 06.06.1995 № 213/95-ВР (з наступними змінами). https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/213/95-%D0%B2%D1%80
22. ДСанПіН 2.2.4-171-10. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання лю-диною. (2010). Київ: МОЗ України.
23. Державне агентство водних ресурсів України. (2024). План управління річковим басейном Дніпра. https://davr.gov.ua/
24. European Union Water Initiative Plus for the Eastern Partnership Countries. (2019). Delineation of groundwater bodies in the Dnipro river basin, Ukraine: Final report. Kyiv.
25. Ratov, B., Borash, A., Biletskiy, M., Khomenko, V., Koroviaka, Y., Gusmanova, A., Pashchenko, O., Rastsvietaiev, V., & Matyash, O. (2023). Identifying the operating features of a device for creating implosion impact on the water bearing formation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1(125)), 35–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.287447
26. Borash, B. R., Biletskiy, M. T., Khomenko, V. L., Koroviaka, Ye. A., & Ratov, B. T. (2023). Optimization of technological parameters of airlift operation when drilling water wells. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (3), 25–31. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-3/025
27. Chudyk, I., Sudakova, D., Dreus, A., Pavlychenko, A., & Sudakov, A. (2023). Determination of the thermal state of a block gravel filter during its transportation along the borehole. Mining of Mineral Deposits, 17(4), 75–82. https://doi.org/10.33271/mining17.04.075
28. Khomenko, V. L., Ratov, B. T., Pashchenko, O. A., Davydenko, O. M., & Borash, B. R. (2023). Justification of drilling parameters of a typical well in the conditions of the Samskoye field. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1254(1), 012052. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1254/1/012052
29. Khomenko, V., Pashchenko, O., Ratov, B., Kirin, R., Svitlychnyi, S., & Moskalenko, A. (2024). Optimization of the technology of hoisting operations when drilling oil and gas wells. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1348(1). https://iopscience.iop.org/issue/1755-1315/1348/1
30. Садовенко, І. О., Загриценко, А. М., Подвігіна, О. О., & Дерев’ягіна, Н. І. (2017). Керуван-ня водним балансом гірського масиву з використанням ємності водоносних горизонтів. Науковий вісник Національного гірничого університету, 4(160), 19–26.
31. Tsopa, V., Yavorska, O., Cheberiachko, S., Deryugin, O., & Lantukh, D. (2025). Identifying the mining enterprise units with a significant level of non-compliance with occupational safety requirements using the example of a coal mine. Mining of Mineral Deposits, 19(2), 27–37. https://doi.org/10.33271/mining19.02.027
32. Bazaluk, O., Pavlychenko, A., Yavorska, O., Nesterova, O., Cheberiachko, S., Deryugin, O., & Lozynskyi, V. (2024). Improving the risk management process in quality management systems of higher education. Scientific Reports, 14, 3977. https://doi.org/10.1038/s41598-024-53455-9
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
