Моделирование тепло- и массопереноса в системе "водосбор - водоток - водоем"

Сергей Алексеевич Кондратьев, Марина Валентиновна Шмакова, Сергей Дмитриевич Голосов, Илья Сергеевич Зверев, Sergey Kondratyev, Marina Shmakova, Sergey Golosov, Ilya Zverev

Аннотация


Цель исследования: создание системы моделей, описывающих процессы тепло- и массопереноса в системе водосбор – водоток – водоем и, обеспечивающих выполнение вычислительного эксперимента по оценке возможного воздействия на состояние водных объектов хозяйственной деятельности и изменений климата. Методы: компоновка модели водной системы с использованием разработанных и отлаженных моделей процессов выполняется в соответствии со следующими определяющими факторами: (1) требованиями поставленной задачи; (2) особенностями строения объекта исследования; (3) наличием и размещением пунктов измерительной сети, являющимися источником исходной информации для моделирования; (4) возможностями потребителя при реализации модели. Результаты: в состав разработанной системы моделей входят шесть детерминированных моделей и одна стохастическая. К числу детерминированных относятся модель формирования стока на водосборе ILHM, модель выноса химических веществ с водосбора ILLM, модель движения воды, транспорта наносов и растворенных примесей в открытом русле (1D, 2D, 3D), 1D модель теплового режима и перемешивания водоёма FLake, 1D модель динамики неконсервативной примеси в водоеме FLakeEco, 2D модель течений и транспорта наносов в мелководном водоеме, 3D модель тепло и массопереноса в водоеме. Стохастической компонентой системы является модель погоды SWM, представляющая собой стохастический генератор метеоэлементов с заданными характеристиками.


Ключевые слова


система моделей; водосбор; водоток; водоем; антропоген- ное воздействие; климатические факторы

Полный текст:

PDF

Литература


Бикбулатов Э.С., Бикбулатова Е.М., Литвинов А.С., Поддубный С.А. Гидрология и гидрохимия озера Неро. Рыбинск: Изд-во ОАО «Рыбинский дом печати», 2003. 192 с.

Брюханов А.Ю. Методы проектирования и критерии оценки технологий утилизации навоза, помета, обеспечивающие экологическую безопасность: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Санкт-Петербург, 2016. 39 с

Зверев И.С., Ушаков К.В., Шипунова Е.А., Голосов С.Д., Ибраев Р.А. Оценка влияния основных притоков Ладожского озера на формирование водной массы бухты Петрокрепость (исток р. Невы) по результатам математического моделирования - Материалы I Международной конференции «Озера Евразии: проблемы и пути решения» (Петрозаводск, 11–15 сентября 2017 г.), 2017. С. 228–233.

Кондратьев С.А. Формирование внешней нагрузки на водоемы: проблемы моделирования. СПб.: Наука. 2007. 253 с.

Кондратьев С.А., Голосов С.Д, Зверев И.С., Рябченко В.А., Дворников А.Ю. Моделирование абиотических процессов в системе водосбор-водоем (на примере Чудско-Псковского озера). СПб.: Нестор-История, 2010. 116 с.

Кондратьев С.А., Казмина М.В., Шмакова М.В. Метод оценки выноса биогенных веществ с водосборов и биогенной нагрузки на водные объекты Северо – западного региона Российской Федерации. СПб.: Изд-во ЛЕМА, 2011. 20 с.

Кондратьев С.А., Шмакова М.В. Математическое моделирование массопереноса в системе водосбор – водоток – водоем. СПб.: Нестор-История, 2019. 246 с.

Кондратьев С.А., Шмакова М.В., Игнатьева Н.В., Иванова Е.В., Гузиватый В.В. Экспериментальные и модельные исследования распространения вод реки Ижоры в русле реки Невы // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 3. С. 83-92.

Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Капотова Н.И., Ливанова Н.А. Опыт разработки и применения математических моделей бассейнов малых рек. Л.: Гидрометеоиздат. 1985. 93 с.

Шмакова М.В. Теория и практика математического моделирования речных потоков. СПб.: Лема. 2013. 142 с.

Шмакова М.В., Кондратьев С.А. Стохастическая модель погоды в системе детерминировано-стохастического моделирования стока и биогенной нагрузки // Метеорология и гидрология, 2014, №9. С. 74 – 84.

Becker A., Pfutzner B., EGMOSystem approach and subroutines for river basin modelling // ActaHydrophys. 1987. V. 31. N 3 – 4. P. 125 – 141.

Behrendt H., Dannowski R. (eds.) Nutrients and heavy metals in the Odra River system: emissions from point and diffuse sources, their loads, and scenario calculations on possible changes. Weissensee Verlag, Berlin, Germany, 2005. 353 p.

Golosov S, Maher OA, Schipunova E, Terzhevik A, Zdorovennova G, Kirillin G. Physical Background of Oxygen Depletion Development in Ice-Covered Lakes / Oeсologia, Springer 2007.Verlag, 151. P 331-340

Golosov S, Tolmachev A, Kirillin G, Shipunova E. Dimension analysis as applied to the lake ecosystem modeling. Proc. 10th European Workshop on Physical Processes in Natural Waters, June 26-28 2006, University of Granada, Spain (Ed.: Francisco J. Rueda Valdivia). P. 209-215

Guidelines for the compilation of waterborne pollution to the Baltic Sea (PLC-water). HELCOM, Helsinki, 2005. 80 p.

HELCOM Baltic Sea Action Plan. Helsinki Commission Publ. Helsinki, 2007. 103 p.

HELCOM Copenhagen Ministerial Declaration: Taking Further Action to Implement the Baltic Sea Action Plan - Reaching Good Environmental Status for a healthy Baltic Sea - Copenhagen, Denmark, 2013 a. 19 p.

Kirillin G., Hochschild J., Mironov D., Terzhevik A., Golosov S., Nützmann G. FLake-Global: Online lake model with worldwide coverage/ Environmental Modelling & Software, V. 26, Issue 5, 2011. P. 683-685.

Kondratyev S.A., Ignatyeva N.V., Shmakova M.V., Ershova A.A., Minakova E.A., Terekhov A.V. Model-Based Assessment of Nutrient Load into Water Bodies from Different Landscape Types. In: Mirschel W., Terleev V., Wenkel KO. (eds) Landscape Modelling and Decision Support. Innovations in Landscape Research. Springer, 2020. P. 299-310.

Lake Peipsi. Meteorology, Hydrology, Hydrochemistry. Ed. Т Nõges. Tartu: Sulemees Publ. 2001. 163 p.

Motovilov Y.G., Golosov S.D., Datsenko Y.S. et al. Information–Modeling Complex for Assessing the Hydroenvironmental Conditions of Reservoirs. Water Resource 47, 751–762 (2020). https://doi.org/10.1134/S0097807820050139

Nutrient loads to Lake Peipsi. Environmental monitoring of Lake Peipsi/Chudskoe 1998-1999. - Norwegian Centre for Soil and Environmental Research, Jordforsk Report N4/01, 1999. 66 p.

Terzhevik A., Golosov S., Mitrokhov A., Palshin N., Potakhin M., Zdorovennov R., Zdorovennova G. Some features of the vertical dissolved oxygen structure in shallow ice-covered lakes / Proc. 11th Symp. Physical Processes in Natural Waters( Eds. L. Umlauf, G. Kirillin), Warnemunde, Germany, 3-6 September, 2007. P. 147-156




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim1390

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019