Особенности численного моделирования плотностных стратификационных эффектов в динамике крупных водохранилищ pdf

Авторы

Лепихин Анатолий Павлович, д-р геогр. наук, профессор, заведующий лабораторией проблем гидрологии суши, ФГБУН «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук» (ГИ УрО РАН), Россия; директор Камского филиала ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (КамНИИВХ), Россия, г. Пермь;
Любимова Татьяна Петровна, д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий лабораторией вычислительной гидродинамики, ФГБУН «Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук» (ИМСС УрО РАН), Россия, г. Пермь;
Паршакова Яна Николаевна, канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник, ФГБУН «Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук» (ИМСС УрО РАН), Россия, г. Пермь;
Ляхин Юрий Сергеевич, инженер, лаборатория проблем гидрологии суши, ФГБУН «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук», Россия, г. Пермь
Богомолов Андрей Владимирович, младший научный сотрудник, лаборатория проблем гидрологии суши, ФГБУН «Горный институт Уральского отделения Российской академии наук», Россия, г. Пермь.

Аннотация

Плотностные стратификационные эффекты, обуславливаемые неоднородностью распределения температурных полей и полей минерализации, могут играть существенную роль в формировании как гидрологического, так и гидрохимического режима поверхностных водных объектов. При этом они не могут быть описаны в рамках гидродинамических моделей в постановке мелкой воды. Рассмотрено описание данных процессов в рамках комбинированного подхода, основанного на сопряжении моделей в 1D,2D,3D постановках на конкретных примерах: формирование качества воды ниже слияния находящихся в подпоре от Камской ГЭС рек Чусовой и Сылвы; особенности структуры и характер формирования зон теплового загрязнения Камского водохранилища вследствие работы Пермской ГРЭС; особенности распространения в водных объектах сточных вод высокой плотности. Показано, что предложенная схема расчетов позволяет эффективно воспроизвести процессы подтекания в зимний период более плотных водных масс р. Сылвы под воды р. Чусовой, что имеет принципиальное значение для обеспечения устойчивого питьевого водоснабжения г. Перми. На примере расчета формируемых под воздействием сброса термальных стоков Пермской ГРЭС зон теплового загрязнения показано, что предложенный подход значительно более объективно воспроизводит и оценивает характер рассматриваемых температурных полей, чем традиционная гидродинамическая модель мелкой воды в 2D постановке. Оценка воздействия поступающих в Камское водохранилище избыточных рассолов предприятий калийной промышленности показала более высокую эффективность предложенной методики расчетов по сравнению с зафиксированными в действующих нормативно-методических документах.

Ключевые слова

стратификация водных масс, водные объекты, формирование качества воды водохранилища, тепловое загрязнение водохранилищ, комбинированные схемы гидродинамических расчетов в 1D-2D-3D постановке, Камское водохранилище, динамика водохранилищ, гидрохимический режим водохранилища, избыточные рассолы.

Ссылка для цитирования

Лепихин А.П., ЛюбимоваТ.П., Паршакова Я.Н., Ляхин Ю.С., Богомолов А.В. Особенности численного моделирования плотностных стратификационных эффектов в динамике крупных водохранилищ // Водное хозяйство России. 2016. № 4. С. 32-46.
DOI: 10.35567/1999-4508-2016-4-3