ЦИГАНЕНКО-ДЗЮБЕНКО І.Ю., КІРЕЙЦЕВА Г.В., СКИБА Г.В. ПРОГНОЗУВАННЯ ГІДРОЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ РІЧКИ ТЕТЕРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ МОДИФІКОВАНОЇ МОДЕЛІ СТРІТЕРА-ФЕЛПСА
DOI: https://doi.org/10.17721/2306-5680.2025.1.6
Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. 2025. №1(75)
Мова публікації: Українська
Автори:
Циганенко-Дзюбенко І.Ю., Державний університет «Житомирська політехніка»
Кірейцева Г.В., Державний університет «Житомирська політехніка»
Скиба Г.В., Державний університет «Житомирська політехніка»
Розроблено та верифіковано автоматизовану систему прогнозування гідроекологічного стану річки Тетерів на основі інтегральної модифікації моделі Стрітера-Фелпса з урахуванням специфіки урбанізованих річкових систем. Дослідження проводилось на ділянці річки Тетерів у межах м. Житомир довжиною 12,5 км з використанням ретроспективних даних гідрохімічного моніторингу за 2019-2023 роки. Програмний модуль, реалізований у середовищі Jupyter Notebook з використанням Python, забезпечує автоматизовану обробку вхідних даних, розрахунок коефіцієнтів реаерації та деградації органічних речовин, побудову прогностичних моделей динаміки біохімічного споживання кисню та концентрації розчиненого кисню. Верифікація моделі підтвердила високу точність прогнозування з коефіцієнтом детермінації R²=0.89 для БСК₅ та середньоквадратичним відхиленням ±0.2 мг/л для розчиненого кисню. Прогностичні сценарії до 2045 року засвідчують потенційне покращення екологічного стану річки: підвищення концентрації розчиненого кисню з 9.0 до 11.0 мг/л та зниження БСК₅ з 4.4 до 3.2 мг О₂/л, що свідчить про активізацію процесів самоочищення та екологічної реабілітації водної екосистеми в умовах урбанізованого ландшафту.
Ключові слова: забруднення, гідроекологічне прогнозування, автоматизована система, річка Тетерів, урбанізація, водні об’єкти.
Список літератури:
1. Cox, B. A. A review of currently available in-stream water-quality models and their applicability for simulating dissolved oxygen in lowland rivers. Science of The Total Environment, 2003, Vol. 314-316, pp. 335–377.
2. Fan C., Wang W.-S., Liu K. F., Yang T.-M. Sensitivity Analysis and Water Quality Modeling of a Tidal River Using a Modified Streeter–Phelps Equation with HEC-RAS-Calculated Hydraulic Characteristics. Environmental Modeling & Assessment. 2012. Vol. 17(6). P. 639-651.
3. Arifin A., Mohamed R., Al-Gheethi A., Kassim A., Yaakob M. A. Assessment of household greywater discharge from village houses using Streeter-Phelps model in stream. Desalination and Water Treatment. 2020. Vol. 177. P. 311-318.
4. Park, S. S., Lee, Y. S. A water quality modeling study of the Nakdong River, Korea. Ecological Modelling, 2002, Vol. 152(1), pp. 65–75.
5. Rauch, W., Henze, M., Koncsos, L., Reichert, P. River water quality modelling: I. State of the art. Water Science and Technology, 1998, Vol. 38(11), pp. 237–244.Jian C. Study on the shortcoming of streeter-phelps model and its improvement. Journal of Anhui University of Technology. 2003. Vol. 20. P. 36-38.
6. Tsyhanenko-Dziubenko I., Kireitseva H., Demchuk L., Vovk V. Hydrochemical Determination of the Teteriv River and the Kamianka River Eutrophication Potential. 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment. 2023. No. 1. P. 1-5.
7. Tsyhanenko-Dziubenko I., Kireitseva H., Shomko O., Gandziura V., Khamdosh I. Analytical assessment of heavy metals polyelement distribution in urbanized hydroecosystem components: spatial differentiation and migration patterns. Journal Environmental Problems. 2025. Vol. 10(2). P. 135-144.
8. Kapelista I., Kireitseva H., Tsyhanenko-Dziubenko I., Khomenko S., Vovk V. Review of Innovative Approaches for Sustainable Use of Ukraine’s Natural Resources. Grassroots Journal of Natural Resources. 2024. Vol. 7, no. 3. P. 378-395.
9. Кірейцева Г. В., Циганенко-Дзюбенко І. Ю. Антропогенні детермінанти деградації гідрохімічних показників водних об’єктів. Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. 2025. Т. 349, № 2. С. 540-548.
10. Циганенко-Дзюбенко І. Ю., Кірейцева Г. В., Герасимчук О. Л., Скиба Г. В., Хоменко С. В. Особливості планування та реалізації моніторингу малих річок в умовах урбанізації та військових дій. Науковий вісник ХДУ. Серія: Географічні науки. 2024. № 21. С. 28-34.
11. Скиба Г. В., Кірейцева Г. В., Герасимчук О. Л., Циганенко-Дзюбенко І. Ю., Хоменко С. В. Визначення та прогнозування вмісту есенціальних важких металів у поверхневих водах урбанізованих ділянок річки Тетерів (Житомир). Слобожанський науковий вісник. Серія: Природничі науки. 2024. Вип. 2. С. 50-57.
12. Кірейцева Г. В., Циганенко-Дзюбенко І. Ю., Герасимчук О. Л., Скиба Г. В., Хоменко С. В. GAP-аналіз водокористування у контексті запобігання евтрофікації річки Тетерів в межах урбоекосистеми м. Житомира. Екологічні науки. 2024. Вип. 4(55). С. 53-58.
13. Rinaldi S., Soncini-Sessa R. Sensitivity analysis of generalized Streeter-Phelps models. Advances in Water Resources. 1978. Vol. 1. P. 141-146.
14. Rinaldi S., Soncini-Sessa R. Sensitivity Analysis of Streeter-Phelps Models. International Journal of Control. 1977. Vol. 25. P. 1-8.
15. Rinaldi S., Soncini-Sessa R., Romano P. Parameter Estimation of Streeter-Phelps Models. Journal of the Environmental Engineering Division. 1979. Vol. 105(1). P. 75-88.
16. Moura L. S., Lopes R. B., Ribeiro J., Fernandes G., Almeida R. M., Melo S. Mathematical modeling in the Urumari micro-watershed using Streeter-Phelps mathematical models and the enhanced Do-Bod model. Brazilian Journal of Development. 2020. Vol. 6(3). P. 13904-13914.
17. Meléndez Maza A. J., Rodríguez-Arías H. A., Pasqualino J. Validation of the Streeter-Phelps Model in Matlab to predict biochemical demand for oxygen DOB and dissolved oxygen OD. International Journal of Engineering Research and Development. 2020. Vol. 16(1). P. 38-47.
18. Long B. T. Inverse algorithm for Streeter-Phelps equation in water pollution control problem. Mathematics and Computers in Simulation. 2020. Vol. 171. P. 119-126.
ЯК ЦИТУВАТИ
формат цитування ДСТУ 8302:2015
Циганенко-Дзюбенко І.Ю., Кірейцева Г.В., Скиба Г.В. Прогнозування гідроекологічного стану річки Тетерів з використанням модифікованої моделі Стрітера-Фелпса // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2025. № 1(75). C. 53-64. DOI: https://doi.org/10.17721/2306-5680.2024.1.6
формат цитування APA
Циганенко-Дзюбенко, І.Ю., Кірейцева, Г.В., Скиба, Г.В. (2025). Прогнозування гідроекологічного стану річки Тетерів з використанням модифікованої моделі Стрітера-Фелпса / Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 1(75), 53-64. https://doi.org/10.17721/2306-5680.2025.1.6