Школа молодых ученых «Мониторинг природных и техногенных систем» 25-27 ноября 2019 г.

Выступление Татьяны Петровны Любимовой

Лекция посвящена математическому моделированию гидродинамических режимов природных объектов. Обсуждаются методы и результаты моделирования процессов разбавления и переноса загрязняющих примесей в крупных водных объектах, гидродинамических процессов, происходящих при слиянии рек, процессов вымывания поллютантов из загрязненных водных объектов при прохождении паводков.

В настоящее время одним из наиболее распространенных подходов к утилизации избыточных рассолов калийной промышленности является их отведение в поверхностные водные объекты с целью обеспечения снижения содержания в них загрязняющих веществ до приемлемого уровня вследствие процессов разбавления. Большинство действующих методов разбавления основаны на оценке рассмотрении рассолов как сред с нейтральной плавучестью. Однако, поведение высокоминерализованных рассолов, характеризующихся повышенной плотностью, кардинально от отличается от поведения сред с нейтральной плавучестью, поэтому традиционные методы расчета процессов разбавления оказываются некорректными. В докладе обсуждается принципиально новый подход к описанию рассматриваемых процессов, основанный на построении гидродинамических моделей в полной трехмерной постановке в негидростатическом приближении.

Наблюдения показывают, что в некоторых случаях при слиянии рек имеет место очень интенсивное смешивание вод, а в других случаях воды сливающихся рек сохраняют свои свойства на протяжении десятков километров от места слияния. Математическое моделирование слияния рек с близкими свойствами вод в рамках полного трехмерного подхода в негидростатическом приближении показало, что причиной ослабления поперечного смешения может быть формирование вторичных вихрей в поперечном сечении. Трехмерное численное моделирование для случая сливающихся рек с сильно различающимися свойствами, находящимися в зоне подпора, показало формирование значительной вертикальной неоднородности плотности и крупномасштабного вихря солености и возникающей вследствие этого устойчивой слоистой структуры. Эти результаты имеют принципиальное значение для обеспечения устойчивого питьевого водоснабжения г. Перми, поскольку основной питьевой водозабор г. Перми расположен непосредственно ниже места слияния рек Чусовая и Сылва, характеризующихся значительно различающимися гидрохимическими характеристиками. 

В настоящее время все более актуальным становится анализ возможных последствий от прохождения экстремально высоких паводков. Математическое моделирование с использованием принципиально нового, комбинированного подхода, сочетающего модели в одно- двух- и полном трехмерном негидростатическом приближении, показало, что расположенные в зоне затопления водных объектов пруды-отстойники, шламохранилища и загрязненные озера, совершенно безопасные при малых и средних расходах, при их попадании в зону затопления могут стать источником интенсивного загрязнения, существенно лимитирующим режим водопользования

• Назад
• Вперед