Стаття

Оцінка антропогенної трансформації умов живлення підземних вод урбанізованих територій

Дмитро Дядін, Даріна Шандиба, Олена Дрозд, Валерій Яковлев
Анотація

Стратегічним пріоритетом для забезпечення сталого розвитку міських територій в умовах зміни клімату є створення стійких і диверсифікованих систем водопостачання, оскільки змінений міський гідрологічний цикл порушує режим опадів і загальний водний баланс. У цьому контексті джерельні води виступають цінним ресурсом, проте, природне поповнення неглибоких водоносних горизонтів перебуває під загрозою через забудову міських території, зміни властивостей ґрунту та втрату регулюючих екосистемних послуг. Дослідження було зосереджено на оцінці ступеня антропогенної трансформації умов живлення підземних вод у міських районах Харкова, де налічується близько 30 обладнаних джерел, які активно використовуються населенням для питних цілей. У статті зосереджено увагу на оцінці ступеня антропогенної зміни умов інфільтрації опадів у міській забудові для трьох репрезентативних джерел у Харкові (парк Юність, Олексіївське та Глибокий Яр) із використанням геопросторового аналізу. Було встановлено, що в типових приватних одноповерхових житлових районах непроникні поверхні в середньому становлять до 29 %, тоді як у багатоповерхових житлових забудованих районах вони в середньому досягають 40 % від загальної площі через більшу частку площ, зайняту дорогами та дахами. На основі цих співвідношень було підраховано, що непроникні поверхні займають 17-43 % площі зон живлення досліджуваних джерел. Висновки свідчать про зменшення природного поповнення водоносних горизонтів через перешкоджання інфільтрації на непроникних поверхнях. Шляхом безпосереднього вимірювання дебіту джерел було підтверджено, що на гідродинамічний режим джерел впливає не тільки співвідношення поверхонь, а й технічний стан водозабірних споруд, додаткове живлення від протікання водопровідних мереж та структура водоносних горизонтів. Запропонований методологічний підхід та отримані результати мають важливе практичне значення для органів місцевого самоуправління під час планування та розробки заходів з адаптації міських систем водопостачання в контексті зміни клімату та інших екологічних викликів і загроз

Завантажити статтю

Отримано 26.12.2024

Доопрацьовано 10.04.2025

Прийнято 02.06.2025

https://doi.org/10.63341/esbur/1.2025.39
Сторінки 39-50

ЦИТУВАТИ

Diadin, D., Shandyba, D., Drozd, O., & Yakovlev, V. (2025). Assessment of anthropogenic transformation of groundwater recharge conditions in urban areas. Ecological Safety and Balanced Use of Resources, 16(1), 39-50. https://doi.org/10.63341/esbur/1.2025.39

Використані джерела

  1. Ahmad, M.N., Shao, Z., & Javed, A. (2024). Mapping impervious surface area increase and urban pluvial flooding using Sentinel Application Platform (SNAP) and remote sensing data. Environmental Science and Pollution Research, 30, 32985-33001. doi: 10.1007/s11356-023-30990-y.
  2. Avila-Carrasco, J.R., Hernández-Hernández, M.A., Herrera, G.S., & Hernández-García, G.D.J. (2023). Urbanization effects on the groundwater potential recharge of the aquifers in the southern part of the Basin of Mexico. Нydrology Research, 54(5), 663-685. doi: 10.2166/nh.2023.103.
  3. Bondar, O., Zakorchevna, N., & Tsvietkova, A. (2021). Problems of drinking water supply to the population due to the increasing shortage of available water resources. Ecological Sciences, 7(34), 134-144. doi: 10.32846/2306-9716/2021.eco.7-34.23.
  4. California Water Plan update. (2023). Retrieved from https://water.ca.gov/Water-Basics/California-Water-Plan.
  5. Chelleri, L., & Baravikova, A. (2021). Understandings of urban resilience meanings and principles across Europe. Cities, 108, article number 102985. doi: 10.1016/j.cities.2020.102985.
  6. Diadin, D., & Vystavna, Y. (2020). Long-term meteorological data and isotope composition in precipitation, surface water and groundwater revealed hydrologic sensitivity to climate change in East Ukraine. Isotopes in Environmental and Health Studies, 56(2), 136-148. doi: 10.1080/10256016.2020.1732369.
  7. Dutta, J., Choudhury, R., & Nath, B. (2024). Quantification of urban groundwater recharge: A case study of rapidly urbanizing Guwahati City, India. Urban Science, 8(4), article number 187. doi: 10.3390/urbansci8040187.
  8. Feltynowski, M., & Kronenberg, J. (2020). Urban green spaces – an underestimated resource in third-tier towns in Poland. Land, 9(11), article number 453. doi: 10.3390/land9110453.
  9. Filippini, M., Segadelli, S., Dinelli, E., Failoni, M., Stumpp, C., Vignaroli, G., Casati, T., Tiboni, B., & Gargini, A. (2024). Hydrogeological assessment of a major spring discharging from a calcarenitic aquifer with implications on resilience to climate change. Science of the Total Environment, 913, article number 169770. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.169770.
  10. Geraldes, A., Piqueiro, F., Santos, C., & Matos, C. (2024). Stormwater management in urban coastal areas – a review. Water, 16(19), article number 2717. doi: 10.3390/w16192717.
  11. Google Maps. (2025). Retrieved from https://www.google.com/maps.
  12. Gravity recovery and climate experiment (GRACE) – NASA. (2023). Retrieved from https://sealevel.nasa.gov/missions/grace.
  13. La Vigna, F. (2022). Review: Urban groundwater issues and resource management, and their roles in the resilience of cities. Hydrogeology Journal, 30(6), 1735-1736. doi: 10.1007/s10040-022-02517-1.
  14. Microsoft Bing. (2025). Retrieved from https://www.bing.com/maps?FORM=Z9LH2.
  15. Minnig, M., Moeck, C., Radny, D., & Schirmer, M. (2018). Impact of urbanization on groundwater recharge rates in Dübendorf, Switzerland. Journal of Hydrology, 563, 1135-1146. doi: 10.1016/j.jhydrol.2017.09.058.
  16. Nazari, G.A., Nazari, R., Jazaei, F., & Karimi, M. (2023). Assessing the effects of increased impervious surface on the aquifer recharge through river flow network, case study of Jackson, Tennessee, USA. Science of the Total Environment, 872, article number 162203. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.162203.
  17. OpenStreetMap. (2025). Retrieved from https://www.openstreetmap.org/.
  18. Owen, D. (2021). Law, land use, and groundwater recharge. Stanford Law Review, 73(5), 1163-1218. doi: 10.2139/ssrn.3642960.
  19. Parvin, F., Shetu, M.H., Tareq, S.M., & Ahmed, S.M. (2024). Groundwater pollution in urban areas. In A.M. Bahadir, A. Haarstrick, I.E. Karadirek, M.E. Aydin, S.Y. Kumcu & A. Bandyopadhyay (Eds.), Hydrology and urban water supply. Water and wastewater management (pp. 123-135). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-72589-0_10.
  20. QGIS. (2024). Retrieved from https://qgis.org.
  21. Riaz, A., Nijhuis, S., & Bobbink, I. (2025). The role of spatial planning in landscape-based groundwater recharge: A systematic literature review. Water, 17(6), article number 862. doi: 10.3390/w17060862.
  22. Serrão, E.A.O., Silva, M.T.S., Ferreira, T.R., Paiva de Ataide, L.C., Assis dos Santos, C., Meiguins de Lima, A.M., Rodrigues da Silva, V.P., Salviano de Sousa, F.A., & Gomes, D.J.C. (2022). Impacts of land use and land cover changes on hydrological processes and sediment yield determined using the SWAT model. International Journal of Sediment Research, 37(1), 54-67. doi: 10.1016/j.ijsrc.2021.04.002.
  23. Siddik, M.S., Tulip, S.S., Rahman, A., Islam, M.N., Haghighi, A.T., & Mustafa, S.M.T. (2022). The impact of land use and land cover change on groundwater recharge in Northwestern Bangladesh. Journal of Environmental Management, 315, article number 115130. doi: 10.1016/j.jenvman.2022.115130.
  24. Steinman, A.D., et al. (2022). Groundwater in crisis? Addressing groundwater challenges in Michigan (USA) as a template for the Great Lakes. Sustainability, 14(5), article number 3008. doi: 10.3390/su14053008.
  25. Tiwari, V., Kumar, A., & Mukherjee, M. (2024). GIS and AHP-based groundwater recharge potential zones in urban region: A study of Ajmer City, Rajasthan, India. Urban Climate, 54, article number 101840. doi: 10.1016/j.uclim.2024.101840.
  26. Vystavna, Y., Diadin, D., Rossi, P., Mehdizadeh, R., Gusyev, M., Hejzlar, J., & Huneau, F. (2018). Quantification of water and sewage leakages from urban infrastructure into a shallow aquifer in East Ukraine. Environmental Earth Sciences, 77(22), article number 748. doi: 10.1007/s12665-018-7936-y.
  27. Yakovlev, V.V. (2017). Natural waters challenging sources for drinking water supply of Ukraine, their protection and rational use. (Doctoral dissertation, Institute of Environmental Geochemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine).
  28. Yifru, B.A., Chung, I.M., Kim, M.G., & Chang, S.W. (2022). Assessing the effect of urbanization on regional-scale surface water-groundwater interaction and nitrate transport. Scientific Reports, 12, article number 12520. doi: 10.1038/s41598-022-16134-1.
  29. Zhang, Q., Miao, L., Wang, H., Hou, J., & Li, Y. (2020). How rapid urbanization drives deteriorating groundwater quality in a provincial capital of China. Polish Journal of Environmental Studies, 29(1), 441-450. doi: 10.15244/pjoes/103359.