Численное моделирование распространения заглубленного стока в прибрежной зоне Гераклейского полуострова

В.А. Иванов, В.В. Фомин✉

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: fomin.dntmm@gmail.com

Аннотация

На основе трехмерной численной модели исследуется проблема распространения сточных вод в прибрежной зоне Гераклейского п-ова от подводного источника, имитирующего прорыв магистрали основного выпуска г. Севастополя. Расчеты проведены для трех типов плотностной стратификации, полученных в рейсах НИС «Бирюза» в сентябре 2015 г. и мае 2016 г. Глубина выпуска изменялась от 15 до 30 м. Выявлено, что выход загрязненных вод на поверхность зависит от особенностей плотностной стратификации. Основная причина, препятствующая подъему загрязненных вод, – наличие слоев скачка плотности выше источника выпуска. Прослеживается общая тенденция, заключающаяся в увеличении площади загрязненных слоев с ослаблением плотностной стратификации и уменьшением скорости течений. Установлено, что поле сточных вод вблизи выпуска состоит из факела и струи, ориентированной вдоль направления фонового течения. С увеличением скорости течения происходит опускание вершины факела и заглубление струи с одновременным уменьшением ее поперечных размеров.

Ключевые слова

прибрежная зона Крыма, сточные воды, подводный выпуск, плотностная стратификация, численное моделирование

Для цитирования

Иванов В.А., Фомин В.В. Численное моделирование распространения заглубленного стока в прибрежной зоне Гераклейского полуострова // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 6. С. 89-103. EDN XGXUMZ. doi:10.22449/0233-7584-2016-6-89-103

Ivanov, V.A. and Fomin, V.V., 2016. Numerical Simulation of Underwater Runoff Propagation in the Heraklean Peninsula Coastal Zone. Physical Oceanography, (6), pp. 82-95. doi:10.22449/1573-160X-2016-6-82-95

DOI

10.22449/0233-7584-2016-6-89-103

Список литературы

  1. Бондур В.Г., Гребенюк Ю.В. Дистанционная индикация антропогенных воздействий на морскую среду, вызванных заглубленными стоками: моделирование, эксперименты // Исследование Земли из космоса. – 2001. – № 6. – C. 49 – 67.
  2. Моделирование процессов самоочищения вод шельфовой зоны моря / Под ред. Г.А. Гольдберга, В.И. Заца, Ж.М. Ациховской и др. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 230 c.
  3. Bondur V. Complex satellite monitoring of coastal water areas // 31st International Symposium on Remote Sensing of Environment, June 20 – 24, 2005. – Saint Petersburg, 2005. – 7 p.
  4. Bondur V.G. Satellite Monitoring and Mathematical Modelling of Deep Runoff Turbulent Jets in Coastal Water Areas // Waste Water - Evaluation and Management. – http://www.intechopen.com.
  5. Keeler R., Bondur V., Vithanage D. Sea truth measurements for remote sensing of littoral water // Sea Technol. – April, 2004. – P. 53 – 58.
  6. Бондур В.Г., Филатов Н.Н., Гребенюк Ю.В. и др. Исследования гидрофизических процессов при мониторинге антропогенных воздействий на прибрежные акватории (на примере бухты Мамала, о. Оаху, Гавайи) // Океанология. – 2007. – 47, № 6. – С. 827 – 846.
  7. Blumberg A., Ji Z., Ziegler C. Modeling outfall plume behavior using far field circulation model //J. Hydraul. Engineer. – 1996. – 122, № 11. – P. 610 – 616.
  8. Zhang X., Adams E. Prediction of near field plume characteristics using far field circulation model // Ibid. – 1999. – 125, № 3. – P. 233 – 241.
  9. Бондур В.Г., Журбас В.М., Гребенюк Ю.В. Математическое моделирование турбулентных струй глубинных стоков в прибрежные акватории // Океанология. – 2006. – 46, № 6. – С. 805 – 820.
  10. Бондур В.Г., Гребенюк Ю.В., Ежова Е.В. и др. Поверхностные проявления внутренних волн, излучаемых заглубленной плавучей струей. Ч. 3. Поверхностные проявления внутренних волн // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 2010. – 46, № 4. – С. 519 – 529.
  11. Совга Е.Е., Пасынков А.А., Андреева О.А. Экологическое состояние прибрежно-морских районов Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2011. – Вып. 25. – С. 169 – 180.
  12. Иванов В.А., Фомин В.В. Математическое моделирование динамических процессов в зоне море – суша. – Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2008. – 363 с.
  13. Фомин В.В., Полозок А.А., Фомина И.Н. Моделирование циркуляции вод Азовского моря с учетом речного стока // Морской гидрофизический журнал. – 2015. – № 1. – С. 16 – 28.
  14. Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Трехмерная негидростатическая модель субмаринной разгрузки в прибрежной зоне моря // Там же. – 2014. – № 4. – С. 28 – 50.
  15. Smagorinsky J. General circulation experiments with primitive equations, I. The basic experiment // Mon. Wea. Rev. – 1963. – 91, № 3. – P. 99 – 164.
  16. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. – 1982. – 20, № 4. – P. 851 – 875.
  17. Фомин В.В. Применение TVD-схем для численного моделирования фронтальных зон солености в мелком море // Метеорология и гидрология. – 2006. – № 2. – С. 59 – 68.
  18. Harten A. On a class of high resolution total-variation-stable finite-difference schemes // J. Numer. Analys. – 1984. – 21, № 1. – P. 1 – 23.
  19. Морозов А.Н., Иванов В.А., Шутов С.А. и др. Пространственная структура течений у Гераклейского полуострова по данным ADCP наблюдений 2015 г. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. – Севастополь: Морской гидрофизический институт РАН, 2016. – Вып. 1. – С. 73 – 79.

Скачать статью в PDF-формате