НЕРУЙНІВНІ МЕТОДИ ВСТАНОВЛЕННЯ ПРИЧИННО-НАСЛІДКОВОГО ЗВ’ЯЗКУ АВАРІЙ ВОДОНЕСУЧИХ МЕРЕЖ ТА УМОВ ЗБЕРЕЖЕННЯ АРХІТЕКТУРНОЇ СПАДЩИНИ
DOI:
https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2024.3.307769Ключові слова:
Києво-Печерська лавра, аварійні витоки, електротомографія, природне електричне поле, архітектурні пам’ятки, гідрогеологічний моніторингАнотація
Аварії на мережах водогону завдають найбільших негативних наслідків на стан історико-архітектурної спадщини, що формувалась впродовж багатьох віків. У роботі виконано аналіз причинно-наслідкового зв’язку аварій водонесучих мереж та умов збереження архітектурної спадщини на прикладі Києво-Печерської лаври. Наведено результати визначення зон перезволоження та їх чинників неруйнівними методами моніторингу на території Митрополичого саду Верхньої лаври. Дана ділянка є поєднанням складних інженерно-геологічних умов та техногенного освоєння, що створює умови для розвитку небезпечних інженерно-геологічних процесів та аварійних ситуацій. За небезпекою територія саду відноситься до нестабільних ділянок для збереження історичних пам’яток всесвітньої спадщини ЮНЕСКО. Останній аварійний випадок на мережах водогону відбувся у жовтні 2022 р. Він спричинив провали на поверхні, підняття рівнів ґрунтових вод, значне руйнування підземної споруди історичного значення – Митрополичого льоху. Дослідження виконано із використанням методів електротомографії, природного електричного поля. Інтерпретацію результатів електротомографії проведено за дво- та тривимірними моделями. Встановлено існування аномального купола (порід низького опору), який спостерігається в центральній частині ділянки і є, вірогідно, осередком перезволоження ґрунтового масиву в результаті аварії на тепломережі. Аналіз адаптованої 3D моделі за результатами неруйнівних методів моніторингу геологічного середовища дозволив опосередковано встановити місця незадовільного технічного стану інженерних мереж (постачання холодної води), де зафіксовано перезволожену ділянку з низькими значеннями позірного опору. Дослідженнями підтверджено наявність припливу техногенних вод (витоків) з мереж магістрального водогону в західній частині всіх профілів як постійного джерела та чинника перезволоження масиву ґрунтових основ архітектурних пам’яток – Монастирські мури, башта Кущника тощо. За результатами досліджень обґрунтовано потребу компенсуючих заходів щодо укріплення частини фортечних мурів, безпечну відстань для перенесення мереж від історичних об’єктів з метою їх збереження.
Посилання
ABEM Terrameter LS Toolbox User Manual. Sundbyberg, Sweden, 47 p. URL: https://wwwguidelinegeoc.cdn.triggerfish.cloud/uploads/2016/03/ABEM-Terrameter-LS-Toolbox-v2.0.1-User-Manual-1.pdf (accessed 28 September 2023).
Arkhipenko O.A., Arkhipenko A.O. 2017. Architectural monument of national significance “Church of the Savior on Berestov”. 2. Complex scientific studies. Book 2.7. Technical report on engineering and geological investigations at the restoration site. Kyiv (in Ukrainian).
Arkhipenko O.A., Konyushin V.V. 2018. Works on the construction of a network of hydrogeological wells on the territory of the National Kyiv-Pechersk Historical and Cultural Reserve. LLC KB PRIDE, code 154/2-IG-TZ. Kyiv (in Ukrainian).
Balasco M., Lapenna V., Rizzo E., Telesca L. 2022. Deep Electrical Resistivity Tomography for Geophysical Investigations: The State of the Art and Future Directions. Geosciences, 12 (12): 438. https://doi.org/10.3390/geosciences12120438
Bases and foundations of buildings: DBN V.2.1-10-2009 [Effective from 2009-10-01]. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine, 2009. (State building regulations of Ukraine) (in Ukrainian).
Bira Wafaei Baneh, Koosha Wafaei Baneh. 2022. Review of the Methods for Strengthening and Retrofitting Cultural Heritage Structures. Journal of Science and Engineering. 4 (6): 45–56. 2020. DOI: 10.25079/ukhjse.v4n1y2020.pp45-56
Blome M., Maurer H. and Schmidt K. Advances in three-dimensional geoelectric forward solver techniques. Geophys. J. Int. 176: 740–752. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2008.04006.x
Bondar K.M. 2021. Geophysical methods in archeology: theory, methodology, practice: autoref. thesis ... Dr. Geol. Sciences: 04.00.22 / Bondar Ksenia Mykhailivna; Kyiv National University named after Taras Shevchenko. Kyiv (in Ukrainian).
Buildings and structures in difficult engineering and geological conditions. General provisions: DBN V.1.1-45:2017. [Effective from 2017-10-01]. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine, 2017. 35 p. (State building regulations of Ukraine) (in Ukrainian).
Burkart Ullrich, Thomas Günther, Carsten Rücker. Electrical resistivity tomography methods for archaeological prospection. Proceedings of the 35th International Conference on Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology (CAA), Berlin, April 2–6, 2007 URL: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/propylaeumdok/488/1/02_05_ullrich_et_al_resistivity.pdf
Cherednichenko E.F. Architecture and functional purpose of the underground structures of the Upper Lavra. Mohyla readings. 2006. P. 550-556
Complex research of the geoecological state of preservation of the historical and cultural heritage objects of the National Reserve “Kyiv-Pechersk Lavra” in the conditions of military operations. Bugai D.O. Scientific report. 2023. Kyiv (in Ukrainian).
Coscia I., Greenhalgh S., Linde N., Doetsch J., Marescot L., G¨unther T., Vogt T. and Green A. 2011. 3D crosshole ERT for aquifer characterization and monitoring of infiltrating river water, Geophysics. 76 (2): G49–G59. 2011. https://doi.org/10.1190/1.3553003
Demchishin M.G., Kraev V.F., Saenko T.S., Sergeeva L.G. 1991. Loess cover of the territory of Ukraine in the sphere of technogenesis. Kyiv: 55 p. (Preprint / Academy of Sciences of Ukraine. Institute of Geological Sciences; 91-9) (in Ukrainian).
Demchyshyn M.G., Kril T.V. 2019. Improvement of the Engineering Protection Systems of the Kyiv-Pechersk Lavra Reserve Territory. Nauka i innovacii, 15 (3): 37–51. https://doi.org/10.15407/scin15.03.037
Demchyshyn M.G., Rybin V.F. 1998. Engineering-geological studies on the territory of the Kyiv-Pechersk State Reserve for the project of reproduction of the Assumption Cathedral and engineering protection of the territory of the Upper Lavra: Scientific report. Institute of Geol. of Sciences of NAS of Ukraine. Kyiv. 89 p. (in Ukrainian).
Degtyarev B.M., Dzektser E.S., Muftakhov A.Zh. 1985. Protection of foundations of buildings and structures from the effects of groundwater. Moscow: Stroyizdat, 1985. 264 p. (in Russian).
Engineering protection of territories and structures against flooding and inundation: DBN V.1.1-25-2009. [Effective from 2011-01-01]. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine, 2010. 52 p. (State building regulations of Ukraine) (in Ukrainian).
Engineering protection of the territory of the Reserve. Current state. M 1:1000. Organization plan of the territory of the National Kyiv-Pechersk Historical and Cultural Reserve. Development by Sur M.G., Onishchenko V.M., Sokovnina N.Kh. 1 sheet, inv. no. 2012-45-GP. State enterprise "NDPI urban development", 2012 (in Ukrainian).
Engineering searches for construction: DBN A.2.1-1-2008. [Effective from 2008-07-01]. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine, 2008. 74 p. (State building regulations of Ukraine) (in Ukrainian).
Geological map of Ukrainian USSR of scale 1:50 000. Kyiv industrial area (1984). Explanatory note in 2 parts. Kolot Ye.I., Kuzyshyna L.P., Kutovoi V.Y., Lavryk V.F., Marakhovskaia Y.Y., Selyn Yu.Y., Solovytskyi V.N., Shestopalova E.V. Кyiv (in Russian).
Guidelines for the inspection of buildings and structures to determine and assess their technical condition. DSTU-N B V.1.2-18:1016. [effective from 2017-04-01]. Kyiv, 2017. 44 p. (in Ukrainian).
Guide for the Structural Rehabilitation of Heritage Buildings. Pompeu Santos, S. (coord). CIB W023 Commission. June, 2010, 53 p. URL: https://www.irbnet.de/daten/iconda/CIB18446.pdf
Guidelines for performing repair and restoration works on monuments of architecture and urban planning: DSTU-NB V.3.2-4:2016 [Effective from 2017-01-01]. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine, 2016. 50 p. (State Standard of Ukraine) (in Ukrainian).
Hassan Saghi, Abbas Ansari Aval. 2015. Effective Factors in Causing Leakage in Water Supply Systems and Urban Water Distribution Networks. American Journal of Civil Engineering, 3(2-2), 60-63 DOI: 10.11648/j.ajce.s.2015030202.22
Hayashi T., Tokunaga T., Aichi M., Shimada J., Taniguchi M. 2009. Effects of human activities and urbanization on groundwater environments: An example from the aquifer system of Tokyo and the surrounding area. Science of the Total Environment. 407 (9): 3165–3172, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.07.012
Hemeda S. 2013. Electrical Resistance Tomography (ERT) Subsurface Imaging for Non- destructive Testing and Survey in Historical Buildings Preservation. Australian Journal Of Basic And Applied Sciences. 7(1): 344–357, URL: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:51769244
Hudak V.M., Cherevko I.A., Zatserkovnyi V.I., Ostroukh V.I., Ilchenko A.V. 2020. Determining of the effects of groundwater regime on the status of architectural monuments of Kyiv-Pechersk Lavra. Geoinformatics 2020 – XIXth International Conference “Geoinformatics: Theoretical and Applied Aspects”, Kyiv, Ukraine, May 2020. Kyiv, pp. 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2020geo009
Johnson A.I. Methods of measuring soil moisture in the field. Geological Survey Water-Supply. Paper 1619-U (U-2-2-14). United States Government Printing Office, Washington, 1962. https://doi.org/10.3133/wsp1619U
Kovalevsky A.L. 1975. Features of the formation of ore biogeochemical halos. Novosibirsk: Nauka. 115 p. (in Russian).
Kril T., Shekhunova S. 2019. Terrain elevation changes by radar satellite images interpretation as a component of geo-environmental monitoring. 3th International Scientific Conference on Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, Monitoring, Kyiv, Ukraine, Nov. 2019. Kyiv. рр. P. 1–5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.201903176
Kril T., Shekhunova S., Cherevko I. 2023. Identification of Potentially Unstable Areas by Engineering and Geological Processes Monitoring and Heritage Building Deformations. 17th International Conference Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment, Kyiv, Ukraine, Nov. 2023. Kyiv, pp. 1–5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023520203
Kril T., Cherevko I. 2023. Identification on Unstable (Landslide Hazard) Areas on Lavra Far-Caves Hill. Fourth EAGE Workshop on Assessment of Landslide Hazards and impact on communities, Lviv, Ukraine, Sep. 2023. Lviv, pp. 1–5. https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023500017
Kyiv: Saint-Sophia Cathedral and Related Monastic Buildings, Kyiv-Pechersk Lavra. URL: https://whc.unesco.org/en/list/527/maps/ (accessed 05 May 2024).
La Vigna F., Bonfà I., Coppola A.G., Corazza A., Di Filippo C., Ferri G., Martelli S., Rosa C., Succhiarelli C. 2015. The City of Rome and its groundwater: from critical issues, to urban resilience opportunities. Acque Sotterranee – Italian Journal of Groundwater, 4 (4): 59–70. https://doi.org/10.7343/as-132-15-0159
La Vigna F. 2022. Review: Urban groundwater issues and resource management, and their roles in the resilience of cities. Hydrogeology Journal, 30: 1657–1683. https://doi.org/10.1007/s10040-022-02517-1
Li Ping, Li Tonglu, Hou Xiaokun, Niu Shuxuan, Fu Yukai, Zhao Quanli. 2014. Field experiment on rate of capillary rise in loess. Journal of Hohai University. 42 (6): 503–507. DOI: 10.3876/j.issn.1000-1980.2014.06.007
Loke M.H. 1999. Time-lapse resistivity imaging inversion. 5th Meeting of the Environmental and Engineering Geophysical Society European Section Proceedings. Budapest, Hungary,
Matsola O.I., Korbutyak O.M., Lopata O.V. 2023. Report on the provision of services in geological, geophysical and other types of scientific exploration “Special engineering and geophysical searches on the territory of the national reserve “Kyiv-Pechersk Lavra” within the boundaries of flooding zones, underground voids and the development of failure processes by the method of vertical electric sounding and natural electric field, area – 0.6 ha”. Kyiv (in Ukrainian).
Mauriello P., Monna D., Patella D. 1998. 3D geoelectric tomography and archaeological applications. Geophysical Prospecting, 46, 5: 543–570. https://doi.org/10.1046/j.1365-2478.1998.00102.x
Mohd Umzarulazijo Umar, Mohd Hanizun Hanafi, Normah Abdul Latip, A. Ghafar Ahmad. Strengthening of Historic Buildings through Structural Repair Works: Review of the Methods and Process. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 9(7) April 2015, Pages: 358-362. URL: https://www.ajbasweb.com/old/ajbas/2015/April/358-362.pdf
Molodchenko G.A., Gryn V.I. 1993. Reconstruction and strengthening completed and constructed. Kyiv: ISIO, 1993, 173 p. (in Russian).
Moon P., Spencer D.E. 1988. Field Theory Handbook: Including Coordinate Systems, Differential Equations and Their Solutions. 2nd ed. Springer, Berlin.
Nikolishin V.P. 1983. Report on the results of summarizing materials from engineering-geological surveys of past years on the territory of the Kiev-Pechersk State Nature Reserve “Lavra”: Research report. State institute Kievproekt; inv. No. 7833. Kyiv (in Russian).
Nikolishin V.P. 1987. Report on the results of summarizing materials from engineering-geological surveys of past years in the Upper Lavra: Research report. State institute Kievproekt; ynv. No. 8739. Kyiv (in Russian).
Ogilvy A.A. 1990. Fundamentals of Engineering Geophysics. Moscow: Nedra. 501 p. (in Russian).
Pasko Roman, Terenchuk Svitlana, Aghezzaf Amine, 2020. Analysis of deterioration causes to the technical condition of buildings constructed on subsidence loess soils. Management of Development of Complex Systems. 43: 116-122. https://doi.org/10.32347/2412-9933.2020.43.116-122 (in Ukrainian).
Plan of the current state of the territory of the Reserve. M 1:500. Organization plan of the territory of the National Kyiv-Pechersk Historical and Cultural Reserve. Development by Sokovnina N.Kh., Vdovichenko S.V., Pasholok S.P. 1 sheet, inv. no. 2012-49-GP. State enterprise "NDPI urban development", 2012 (in Ukrainian).
Planning and development of territories: DBN B.2.2–12–20019. 2019. Kyiv: Ministry of Regional Development of Ukraine. (State building regulations of Ukraine) (in Ukrainian).
Rapid geophysical inversion with Res2DInv and Res3DInv. URL: https://www.seequent.com/ru/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%8B-%D0%B8-%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F/res2dinv-%D0%B8-res3dinv/ (accessed 05 September 2023).
Rybin V.F., Demchyshyn M.G., Cherevko I.A., Kutsiba V.O. Chornyi H.I., Kanarova O.S., Sakhno A.P. 2001. Develop a methodology and substantiate the monitoring of the geological environment of the historical building zones of the city of Kyiv for the purpose of protecting historical and architectural monuments. Scientific Report No. state register. 15-2001. Kyiv: IGN NAS of Ukraine (in Ukrainian).
Samedov A.M. 2013. Calculation and design of geotechnical engineering structures. Kyiv: NTUU “KPI” (in Russian).
Shestopalov V.M. (Ed.), 1991. Water exchange in hydrogeological structures of Ukraine: Water exchange in disturbed conditions. Kiev: Naukova Dumka, 528 p. (in Russian).
Tsourlos P.I., Tsokas G.N. 2011. Non-destructive Electrical Resistivity Tomography Survey at the South Walls of the Acropolis of Athens. Archaeological Prospection, 2011, 18(3), P 173-186. DOI: 10.1002/arp.416
Tugaenko Y., Marchenko M., Loginovа L. 2014. Influence of moisture content of loess soils processes of their seals shock load. Modern technologies, materials and structures in construction. 2014, No. 2. P. 47-52. (in Ukrainian).
Vlasenko A.I. 1962. Report on engineering-geological research of the site of the main bell tower of the Kiev-Pechersk Lavra Museum: Research report. State institute Kievproekt; inv. No. 2881. Kyiv (in Russian).
Vyzhva S.A., Reva M.V., Onyshchuk I.I., Onyshchuk V.I. 2014. Electrometry. Guide to educational geophysical practice. Kyiv: VOC “Kyiv University” (in Ukrainian).
Vinnikov Yu.L., Mukha V.A., Yakovlev A.V., Andrievska O.V., Bida S.V. 2022. Foundations of buildings and structures. Reference guide. Kyiv, Urozhai. 432 p. (in Ukrainian).
Zviryaka A.M., Bobrovskyi T.A., Balakin S.A., Golovatenko Yu.G. Wine cellar in the garden of the Metropolitan (Underground structure #9). Passport of the object of cultural heritage. Research Institute of Monument Protection Studies, Kyiv. 2012, 46 p. and appendices (historical plans and images, maps, sections, photofixation) (in Ukrainian).
Zuevska N.V. 2013. Emergency phenomena at urban facilities in the conditions of loess subsidence soils in the presence of a temperature factor. Bulletin of the Donetsk Mining Institute, 1 (32): 11–115. (in Ukrainian).
Zuevska N.V. 2012. Intensification of the process of subsidence of loess soils taking into account the hydrothermal factor. Bulletin of the Donetsk Mining Institute, 1 (30)–2 (31): 469–474 (in Ukrainian).
Williams E., Ahenkorah I., Baffoe E., Awotoye T.F., Ephraim G.L., Asebiah D.C. 2018. Application of Geoelectric Resistivity to Determine Soil Moisture Distribution. American Journal of Engineering Research, 7, 5, pp-113-124. URL: https://www.ajer.org/papers/Vol-7-issue-5/M0705113124.pdf
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 І.А. Черевко, Т.В. Кріль, Д.А. Безродний
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та безоплатно передають журналу невиключне право публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License (CC BY-NC 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з некомерційними цілями, з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
