Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Пространственно-временная изменчивость качества вод Саратовского водохранилища в условиях неустановившегося гидродинамического режима

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временная изменчивость качества вод Саратовского водохранилища в условиях неустановившегося гидродинамического режима"

На правах рукописи

Рахуба Александр Владимирович

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ КАЧЕСТВА ВОД САРАТОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В УСЛОВИЯХ НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА (натурные эксперименты и численное моделирование)

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗОТОТТ5

Екатеринбург - 2007

003070775

Работа выполнена в Институте экологии Волжского бассейна РАН

Научный руководитель

доктор технических наук Селезнев Владимир Анатольевич

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор Веницианов Евгений Викторович

доктор географических наук, профессор Лепихин Анатолий Павлович

Ведущая организация

Московский государственный университет им М В Ломоносова

Защита диссертации состоится « 30 » мая 2007 г в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 216 013 01 в Федеральном государственном унитарном предприятии «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГУП РосНИИВХ) по адресу 620049, г Екатеринбург, ул Мира, 23

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ФГУП РосНИИВХ Автореферат разослан апреля 2007 г

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу 620049, г Екатеринбург, ул Мира, 23 Факс (343)374-26-79,374-27-15

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Ю С Рыбаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Процессы урбанизации и рост масштабов хозяйственной деятельности в последнее время приводят к заметному ухудшению качества вод рек, озер и водохранилищ В отличие от естественных природных водоемов, водохранилища являются сложными природно-техническими системами с неустановившимся гидродинамическим режимом, который определяет изменчивость пространственной структуры качества "вод во времени Интенсивные колебания скорости и разнонаправленность течений на водохранилищах, обусловленные режимом работы гидроэлектростанций, непосредственно влияют на процессы накопления и распространения в воде примесей, осложняя наблюдения и контроль экологического состояния природных вод Особенно неблагоприятная обстановка складывается на акваториях водохранилищ в районах крупных промышленных городов, где формируются зоны загрязнения с повышенным содержанием в воде химических веществ

При планировании ряда водохозяйственных мероприятий, особенно в питьевом водоснабжении, важное практическое значение имеет оценка и прогноз пространственно-временной изменчивости качества вод Существующий в настоящее время традиционный способ проведения мониторинга на Саратовском водохранилище не позволяет достаточно эффективно отслеживать эти изменения в условиях постоянного регулирования стока Поэтому, для успешного решения данной проблемы необходимо совместное применение, как целенаправленных наблюдений, так и методов численного моделирования

Указанные обстоятельства обуславливают актуальность сформулированной темы исследования, направленной на решение конкретных задач водопользователей и, в целом, на повышение эффективности эксплуатации Саратовского водохранилища

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является оценка особенностей гидродинамического режима Саратовского водохранилища и его влияния на процессы формирования качества вод в условиях суточного и недельного регулирования стока

Для достижения цели были поставлены следующие задачи

1 Провести натурные исследования, направленные на изучение особенностей гидродинамического режима и пространственно-временной изменчивости качества вод Саратовского водохранилища

2 Создать разномасштабные компьютерные модели Саратовского водохранилища для численного моделирования качества вод в условиях неустановившегося режима

3 Провести адаптацию построенных моделей к реальным условиям водохранилища по данным натурных измерений

4 Провести эксперименты по численному моделированию влияния гидродинамического режима на процессы формирования качества вод на всем протяжении Саратовского водохранилища

Методика исследований и материал наблюдений. Решение поставленных задач осуществлялось путем проведения экспедиционных наблюдений, организованных автором и выполненных при его непосредственном участии на Саратовском водохранилище в период 1993-2006 гг Натурные исследования велись на судах "Наука" и "Биолог", оборудованных современной автоматизированной информационно-измерительной системой гидрохимического зондирования "Хитон" и системой спутниковой навигации GPS На основе собранных данных проводилось детальное моделирование изучаемых процессов Численные эксперименты на моделях осуществлялись на персональном компьютере IBM с использованием программ "CARDINAL" и "ВОЛНА", написанных на языке Pascal в системах Delphi и Kylix

Научная новизна. Впервые на примере долинного водохранилища на основе совместно проведенных натурных наблюдений и численного моделирования выявлены следующие особенности гидродинамического режима и формирования качества вод

1 Суточйая изменчивость скорости и направления течения в зоне выклинивания подпора под влиянием режима сбросов ГЭС

2 Цикличный водообмен на границе впадения боковых притоков в водохранилище

3 Суточная изменчивость гидрохимических показателей качества воды в русловой части водохранилища в результате взаимодействия аккумуляционных вод поймы с руслом

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1 Определяющим фактором в формировании разномасштабных пространственных неоднородностей качества вод является суточный, недельный и сезонный режимы регулирования стока Саратовского водохранилища

2 Особенности формирования качества вод для долинного водохранилища обусловлены режимом взаимодействия водных масс боковой приточности и поймы с основной водной массой водохранилища

3 Разработана система иерархических моделей территориального и локального масштаба Саратовского водохранилища, позволяющая осуществить оценку и прогнозирование качества вод при типичных и чрезвычайных ситуациях Практическая значимость Результаты, представленные в настоящей

диссертации, нашли практическое применение в области природоохранных мероприятий, связанных с совершенствованием мониторинга качества вод и улучшением экологической ситуации на Саратовском водохранилище Проведенные исследования выполнялись в соответствии с планами научно-исследовательских работ ИЭВБ РАН в рамках программ, утвержденных отделениями РАН (Влияние гидродинамических процессов на формирование качества вод водохранилищ, Совершенствование методологии экологического мониторинга на основе изучения структуры и динамики водных масс водохранилищ Средней и Нижней Волги), где нашли отражение результаты

исследований автора Данное направление работ поддержано в 2007 г в рамках гранта РФФИ № 07-05-96608 «Разработка теории и методов локального мониторинга водных объектов»

Разработанные гидроэкологические модели Саратовского водохранилища использовались при изучении экологического состояния водных объектов в бассейне Волги (Заказчик - ИБП РАН в рамках Федеральной Целевой Программы «Возрождение Волги»), при оценке влияния сточных вод г Тольятти на качество вод Саратовского водохранилища в районе питьевого водозабора НФС-2 г Самара (заказчики - Администрации г Самары и г Тольятти), при прогнозировании изменения качества воды Саратовского водохранилища в районе питьевого водозабора г Самара при возникновении возможных неблагоприятных условий или чрезвычайных ситуаций (заказчик - СамНЦ РАН в рамках Федеральной Целевой Программы «Интеграция науки высшего образования России на 2002-2006 гг») В настоящее время модели используются в ИЭВБ РАН для оценки и прогнозирования качества вод при возникновении аварийных и чрезвычайных ситуаций

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации представлены на III Международном конгрессе «Вода экология и технология» (Москва, 1998), Международной конференции «Экологические проблемы бассейнов крупных рек» (Тольятти, 1998, 2003), IV конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ, внутренних и окраинных морей" (Москва, 1994) По теме диссертации опубликовано 6 работ

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений Основной текст изложен на 129 страницах

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, научная новизна и практическая значимость работы

Глава 1. Формирование неоднородностей качества вод Саратовского

водохранилища

В данной главе приводится характеристика и общие сведения об объекте исследования Рассмотрены гидрометеорологические и антропогенные факторы формирования качества вод Саратовского водохранилища Представлены результаты экспедиционных исследований пространственной неоднородности и временной изменчивости качества вод в районах сброса сточных вод, устьевых участков притоков и поймы, испытывающих высокую антропогенную нагрузку загрязняющими веществами

Саратовское водохранилище расположено на территории среднего и частично нижнего Поволжья Входным створом водохранилища служит створ Жигулевской ГЭС (г Тольятти), замыкающим - створ Балаковской ГЭС (г Балаково) Протяженность водохранилища 336 км по главному судовому ходу, площадь

акватории при НПУ 1831 км2, объем 12,9 км3, ширина изменяется от 1 до 12 км, глубина на верхнем участке от г Самара до п Печерское составляет 3 м, ниже г Сызрани - 8,6 м, а наибольшая составляет 26 м Коэффициент условного водообмена Саратовского водохранилища равен 18 [Куйбышевское и Саратовское водохранилища, 1978]

Гидродинамический режим На формирование качества вод Саратовского водохранилища существенное влияние оказывает суточная и недельная изменчивость гидродинамических процессов, обусловленная неравномерным режимом работы Куйбышевского и Саратовского гидроузлов На всем протяжении водохранилища прослеживаются интенсивные разнопериодные колебания уровня воды Во время половодья эти колебания сглаживаются Типичным для режима уровня Саратовского водохранилища является более значительные суточные колебания в верхней части (1,5 — 2,0 м) и небольшие — в нижней его части (0,5 — 0,9 м) В результате, на водохранилище образуются длинные прямые и обратные волны, которые усложняют режим стокового течения Наличие волн подобного рода также отмечено на Рыбинском [Белых Ф И , 1959], Горьковском [Ярославцев Н А , 1967] водохранилищах, Днестровском каскаде ГЭС [Векслер А Б , 1985]

Результатом распространения прямых волн попуска является возникновение подпоров в боковых притоках и пойме, что вызывает изменения не только скорости, но и направления течения на водохранилище Измерения скорости течения показали, что на участке Зольное - Самара она может изменяться в интервале 0,3 - 1,3 м/с и на участке Сызрань - Балаково в интервале 0,03 - 0,8 м/с При прохождении гребня прямой волны часть воды аккумулируется в пойме и в притоках Накопленная вода возвращается в водохранилище, когда ГЭС работает на малых нагрузках - это, в основном, в ночные часы и в выходные дни

Показано, что такой цикличный водообмен боковых притоков и поймы с русловой частью водохранилища формирует пространственную неоднородность качества основной водной массы на всей его акватории

Антропогенная нагрузка По данным Госкомстата в бассейн Волги ежегодно сбрасывается около 22 млн тонн загрязняющих веществ, что составляет 20-80% всего сброса по России Расчеты показали, что содержание в волжской воде химических элементов антропогенного происхождения по отдельным показателям может достигать 4-79 % (табл 1)

По бассейнам водохранилищ Волжско-Камского каскада антропогенная нагрузка распределена неравномерно На Саратовском водохранилище свой вклад в загрязнение Волги вносят городские сбросы таких городов как Жигулевск, Тольятти, Самара, Новокуйбышевск, Чапаевск, Сызрань, а так же воды притоков Сок, Самара, Чапаевка, Сызранка, Чагра и Малый Иргиз Так, например, качественный состав воды этих боковых притоков по многим гидрохимическим показателям в 1,5-20 раз превышает фоновую концентрацию в водохранилище Самый загрязненный приток — река Чапаевка, гидрохимические показатели которого в десятки раз выше, чем в водохранилище

Таблица 1 - Антропогенная нагрузка загрязняющими веществами в бассейне Волги

Название N33 Сфон N3

вещества мг/л мг/л %

Б ПК 0,59 2,05 28,8

Нефтепродукты 0,02 0,04 50

Взвешенные вещества 0,77 2,5 30,8

Сульфаты 4,48 68 6,6

Хлориды 6,80 31 21,9

Фосфор общий 0,071 - -

Азот общий 0,05 - -

Железо 0,087 0,11 79,1

Медь 0,002 0,013 15,4

Цинк 0,002 0,05 4

СПАВ 0,007 0,013 53,8

Примечание N33 - масса загрязняющего вещества, приходящаяся на годовой объем стока Волги, Сф0Н — средняя фоновая концентрация вещества, N3 = (Ызв / Сф0„ )100%

— антропогенная составляющая загрязняющих веществ в стоке Волги

Пространственно-временная изменчивость качества вод Для изучения пространственной неоднородности и временной изменчивости качества вод Саратовского водохранилища автором были организованы и выполнены при его непосредственном участии серии экспедиционных исследований и проведены наблюдения на стационарных пунктах в п Зольное, п Печерск, ст Лесобиржа (устье р Сок), п Студеный овраг в периоды летне-осенней межени (1995-2006 гг)

До начала экспедиционных работ намечались створы наблюдений, по которым осуществлялось зондирование вод по ширине и глубине водоема с борта судна при помощи информационно-измерительной системы «Хитон», разработанной НПЦ «ПЛАС» [Рубцов и др , 1989] В качестве критериев неоднородности качества вод Саратовского водохранилища были выбраны температура (Т) и удельная электропроводность (УЭП) воды, погрешность измерения которых составляет по Т

- 0,01 С, а по УЭП - 0,001 мкСм/см Обнаруженные при зондировании неоднородности природного и антропогенного происхождения в дальнейшем идентифицировались на основе химического анализа воды На рис 1 показаны УЭП и Т воды в створах проведенного зондирования по всей длине Саратовского водохранилища в июле 1996 г

Проведенные исследования показали, что на всем протяжении Саратовского водохранилища можно выделить зоны пространственной неоднородности качества вод различного масштаба Крупномасштабные неоднородности (более 10 км2) образуются в результате попусков Жигулевской ГЭС Мезомасштабные

неоднородности ( от 1 до 10 км2) образуются водными массами боковых притоков Сок, Самарка, Чапаевка Мелкомасштабные неоднородности (менее 1 км2) образуются от малых притоков и точечных источников загрязнения Границы таких зон непостоянны Их динамика, прежде всего, обусловлена особенностями гидродинамического режима Саратовского водохранилища

Номер створа Номер створа

Рис.1. Средняя УЭП и Т воды в поверхностном горизонте в створах Саратовского

водохранилища I — п Федоровка (нижний бьеф), II - п Зольное, III - район впадения р Сок, IV - район впадения р Самара, V - район впадения р Чапаевка, VI - п Печерск, VII - ниже г Сызрань, VIII - п Алексеевка, IX - г Хвалынск, X -район впадения р Малый Иргиз (верхний бьеф)

Наряду с многолетними и сезонными изменениями показателей качества вод особое внимание в диссертации уделено суточной и недельной изменчивости Суточные наблюдения проводились в районе впадения притока Сок (ст Лесобиржа), в районе водозабора г Самара (п Студеный овраг) и в средней части водохранилища (п Печерское)

На рис 2 показано распределение УЭП в разные фазы колебания уровня в створе IIIA (ст Лесобиржа), расположенного ниже впадения реки Сок Так, в дневные и вечерние часы, когда на водохранилище наблюдается максимальный уровень воды, разница УЭП в поперечном сечении потока незначительная и не превышает 40 мкСм/см (рис 2а) В ночные и утренние часы (рис 2 б и 2 в) при снижении уровня разница УЭП воды между придонными и поверхностными слоями достигает максимума и составляет 435 мкСм/см

Исследования в этом районе показали, что во время снижения расхода воды на ГЭС водные массы р Сок (УЭП 1250 мкСм/см), попадая в водохранилище и частично смешиваясь с волжскими (УЭП 370 мкСм/см), опускаются на глубину и распространяются по дну самостоятельным потоком, достигая водозабора г Самара в часы прохождения максимального стока (рис 2 и рис 3)

[

а

I

i

Рис.2. Распределение УЭ11 воды и поперечном сечемии потока й створе 111 А:

а 19:00, б -2:00. и 6:00

Расстояние от левого бсрсгл н метрах

Расстояние от левого 6cpci íi в метрах б

Расстояние от .какого берега в метрах в

so 1м 1í1! 2110 2MI 300 эм 410

УЭП мкСм/см

УЭП мкСм/см

17(1-400 400- SOO 500 ■ 600 600- 700 700- 800

370 - 40У 400-410 410- 500 500 - 600 600 - 700

УЭП мкСм/см

368-370 370- 3S0 360 - 390 .190 - 400 -too - 4Ш

см со ю со г^-ю о см со та- ю •ч-ююг--ооспт-с\|соот-см ч— т— т— г— т— СМ СМ см

■ч- ю иэ -ч- о со О -г- см со ю ю ^ Л Ю N И 0)

Рис. 3. Суточный ход УЭП и температуры воды в придонных слоях в районе водозабора г Самара (НФС-2) 24-25 08 06

Похожий цикличный процесс, как и с притоками, наблюдается и в случае взаимодействия основного русла и поймы Волги в районе р Чапаевка При прохождении гребня прямой волны часть воды задерживается в пойме, которая потом возвращается, когда нагрузка на ГЭС снижается Как правило, вода притоков и поймы более минерализованная, чем воды основной водной массы Волги, поэтому колебания значений УЭП и расхода воды в этом районе носят несимметричный, противофазный характер (рис 4) Сопоставляя графики ежечасного

15 00 18 00 21 00 0 00 3 00 6 00 9 00 12 00 15 00

Рис. 4. УЭП в среднем сечении потока и расход воды в створе п Печерское 1112 1001

изменения расхода воды и, соответственно, ежечасных изменений гидрохимических показателей можно увидеть, что при увеличении расхода воды в вечерние часы в п Печерск значения УЭП пропорционально снижается, а при

снижении расхода воды в ночные и утренние часы наблюдается повышение УЭП

В связи с полученными результатами натурных наблюдений следующей задачей исследования явилось создание системы компьютерных моделей для проведения численных экспериментов и более детального изучения особенностей гидродинамических и гидрохимических процессов

Глава 2. Выбор математических моделей для описания движения воды и переноса примесей применительно к условиям водохранилища

Исходя из поставленных задач, в данной главе приведен краткий анализ опыта математического моделирования процессов движения воды и переноса примесей Обоснован выбор уравнений в длинноволновом приближении для построения моделей Саратовского водохранилища

Разработка моделей водохранилища осуществлялась на основе программной системы «CARDINAL», созданной Клеванным К А (Управление «Морзащита» мэрии Санкт-Петербурга) и программной системы «ВОЛНА», разработанной автором

Математическая модель движения воды В созданных программных системах для описания движения воды используются уравнения теории длинных волн, так называемые уравнения "мелкой воды" Эти уравнения в двумерной постановке имеют вид

уравнения количества движения

а.. Л/"

- Iv = Fx , (1)

ди dt + «i-дх дС

dv dt dv + и 5л: ду b ду

+ /" = /> (2)

Преобразованное уравнение сохранения массы с учетом кинематических условий на свободной поверхности и на дне

дС дС д£ _ ...

ж + и ж + = г = (3)

и проинтегрированное по глубине будет иметь вид

д£+ 5[и(й+0] д|у(А+0] = 0

дt дх ду

где и(х,у,/) и у(х,у,1) - усредненные по глубине продольная и поперечная скорости, 1г(х,у,1) - невозмущенная глубина, £(х,у,1) - уровень на свободной поверхности, Н=(1г+0 — полная глубина, % - ускорение свободного падения,

Жигуле век

Приложение 1

. Модельный расчет концентрации хлоридов в верхне!!

N

\ Саратовского водохранилища (Самарская лука) на момент 20 часов.

I - 2ы$ищ - параметр Кориолиса, со = 2л/сут — угловая скорость вращения земли, <р — географическая широта

Компоненты внешней силы Рх и учитывают касательные напряжения,

связанные с ветром турбулентный обмен

Гх - са Щ ^(х)

донной поверхностью, а также горизонтальный

-

/дно . . , „ ^1Ги\\\+Кь

/ л

д2и ! д2и дх2 ду2

Р, = с,

Ра

У ~ а рН (У)

XV

/дч

н

V [VI + К,

1д2у , д2уЛ

дх ду'

1 дРа

р дх

1 дРа

р ду

(6)

Для касательного напряжения ветра са — безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления водной поверхности, назначаемый с использованием зависимости, например, Банкера и Смита

са = 10 ~3 ( 0,63 + 0,066 IV) (7)

или по экспериментальным данным ГГИ

са = 10 ~3 ( 0,80 + 0,05 (8)

ра/р = 0 001 — отношение плотностей воздуха и воды, №(Х) и ^(у) ~ компоненты составляющей скорости ветра, \У - результирующий вектор скорости ветра

Для касательного напряжения, обусловленного трением о донную поверхность V - результирующий вектор скорости течения, Гднс^/С2 — безразмерный коэффициент придонного трения, g - ускорение свободного падения, С - коэффициент Шези, определяемый, например, по формуле Маннинга

С = ^НУ\ (9)

п

где п — коэффициент шероховатости, зависящий от размеров и состава донного грунта

Горизонтальный турбулентный обмен задается коэффициентом Л"/, а изменение атмосферного давления задается Ра.

В двумерной постановке уравнения для полных потоков, где

¿Г С

и = \ ийг и V = \ хйъ имеют вид -А -Л

и1 +

VI)

уц н

цу н

+ К,У2и +

I- рдх

\¥

/дн

Н )

' 1

\У -

Я2

/дно #2

и\У\ +

У |У| +

+ К1у2у + К^! (10)

С, + их + уу = о, (11)

Уравнения решаются при задании следующих граничных условий для и, V, С На твердых боковых границах нормальная компонента скорости и„ равна нулю Для тангенциальной компоненты ит вводится квадратичный закон трения, аналогичный придонному Таким образом, граничное условие на твердых боковых границах имеет вид

и„ = 0,

= (12)

/ь - коэффициент бокового трения

На открытых боковых границах одним из граничных условий является равенство нулю касательной к границе составляющей скорости ит = 0, второе граничное условие может быть разных типов Для первого типа задается нормальная компонента скорости как функция времени щ =/(1) Для второго типа задается уровень воды С = СО) Для третьего типа задается линейная зависимость между нормальной компонентой скорости и уровнем

ип=±(8//1)'лС (13)

Математическая модель конвективно-диффузионного переноса примеси Известно, что изменение концентрации загрязняющего вещества С в воде происходит в результате действия трех основных факторов рассеивания (молекулярная и турбулентная диффузия), адвекции (перенос загрязняющего вещества основным течением) и биохимической реакции (превращения вещества в воде) В двумерной постановке и усредненной по глубине концентрации растворенного вещества уравнение конвективно-диффузионного переноса записывается в следующем виде

+идс_ ас =_а_

5/ дх ду дх

Е.дС 5

/ _ \

где С - концентрация, Е - коэффициент горизонтальной диффузии, г коэффициент неконсервативности, С5 - концентрация примеси в воде, поступающей из источника, - объем воды, поступающий в единичный объем за единицу времени из внутренних источников

Уравнение (14) для полных потоков запишется следующим образом

осн), + (ис)х + (УС)у = ЕНУ \СН) - гСН + С>,, (15)

Это уравнение решается при задании следующих граничных условий На боковой поверхности П расчетной области примем

е,С+ е(х,у,1), (16)

Функция £ задает источники и стоки на £1, £1 = е = 0 соответствует случаю непроницаемой для примеси стенки, е, = со, е ~ 0 - случаю поглощения примеси стенкой Начальное состояние характеризуется фоном С 0 = С \, = 0 Таким образом, при отсутствии внешних факторов решение уравнения (15) осуществляется с краевым условием р• дС .

дп I п = гДе п ~ нормаль к боковой поверхности П На открытых границах, через которые вода поступает в расчетную область, задается временный ход концентрации примеси С((). На открытых границах, через которые вода вытекает из расчетной области, граничные условия для С не задаются

Глава 3. Адаптация компьютерной модели Саратовского водохранилища

В последнее время существует множество разработанных математических моделей, позволяющих описывать широкий диапазон гидроэкологических явлений В связи с этим, важной и совершенно необходимой частью математического моделирования процессов движения и загрязнения вод является задание коэффициентов уравнений, характеризующих гидродинамические, гидрохимические, биологические и другие особенности водоемов Погрешность результатов математического моделирования неустановившегося движения воды и примесей в значительной мере зависит от правильного определения параметров модели

Часы суток

Рис. 5. Измеренный и расчетный ход уровня относительно отметки дна в п Федоровка 02 - 03 09 05

Определение коэффициентов модели осуществлялось на отдельных участках водохранилища в районе сброса сточных вод г Тольятти, в районе п Зольное и в районе п Печерск По данным измерений и модельным экспериментам были определены следующие коэффициенты, используемые в модели 1дно -коэффициент придонного трения, используемый для параметризации сил трения донной поверхности, Гбок - коэффициент бокового трения, используемый для параметризации сил трения на твердых боковых границах, — коэффициент

горизонтального турбулентного обмена, используемый для параметризации турбулентности в вихрях, меньших масштаба сетки, са — коэффициент аэродинамического сопротивления водной поверхности, связывающий касательное напряжение на поверхности воды со скоростью ветра w, Е - коэффициент горизонтальной турбулентной диффузии

Проверка адекватности модели производилась путем сравнения результатов моделирования с натурными данными (рис 5) Статистическая обработка результатов расчета на модели показала, что модельное и измеренное среднеквадратичное отклонение равно ах/ау = 0,10/0,08 и коэффициент корреляции равен R^ = 0,78

Выполненные качественные и количественные оценки результатов моделирования неустановившегося движения воды в Саратовском водохранилище позволяют сделать вывод о том, что построенная модель, в целом, может быть использована для расчета динамического режима, а так же для решения задач, связанных с распространением примеси

Глава 4. Численное моделирование гидродинамического и гидрохимического режимов Саратовского водохранилища

В главе представлены результаты исследования процессов формирования качества вод на моделях Саратовского водохранилища территориального (GMRsar) и локального (LMRsar) масштаба

Для оценки пространственной неоднородности и временной изменчивости качества вод на модели GMRsar было выполнено численное моделирование на примере распространения хлоридов в условиях суточного режима попусков на ГЭС Построение модели осуществлялось в программной среде «CARDINAL» Вычислительная область модели водохранилища имеет криволинейную сетку с шагом 150-500 м, состоящую из 10125 расчетных узлов Все расчеты проводились с шагом по времени, равным 60 сек

Моделирование гидродинамики проведено для всей акватории водохранилища от Жигулевской ГЭС до Балаковской ГЭС протяженностью в 336 км по судовому ходу Рассматривались условия, когда гидроэлектростанции этих гидроузлов работают в синхронном суточном режиме Распространение хлоридов рассчитывалось для верхней части водохранилища протяженностью в 145 км (прил 1), которая наиболее перегружена сбросами, как сточных вод городов, так и подвержена влиянию крупных загрязняющих притоков В качестве сосредоточенных источников загрязнения в модели была задана интенсивность водовыпусков г Жигулевск расход Q= 0,3 м3 и концентрация С= 100 мг/л, г Тольятти (сброс в п Федоровка) Q= 5,6 м3/с и С = 100 мг/л, г Самара Q= 7,9 м3/с и С = 80 мг/л, п Зольное Q= 0,008 м3/с и С = 50 мг/л Расход и концентрация хлоридов в притоках задавалась равными р Сок Q= 11,9 м3/с и С= 43 мг/л, р Самарка Q= 11,9 м3/с и С= 42 мг/л, р Чапаевка Q= 0,1 м3/с и С= 40 мг/л Фоновый показатель по хлоридам на Саратовском водохранилище составил 20 мг/л

Модельные расчеты показали, что в ночные часы суток, когда скорость течения на водохранилище не высока (с 0 до 4 часов), происходит значительное повышение концентрации хлоридов в местах сброса сточных вод, впадения боковых притоков и прилегающей поймы В это время здесь формируются зоны загрязнения, которые вытягиваются широкой полосой вдоль левого берега В дневные и вечерние часы суток скорости течения намного выше, в результате чего происходит интенсивный снос этих зон вниз по течению

Для количественной оценки распределения хлоридов в данной модели выбрано шесть поперечных створов (прил 1) Так, на участке от II до IV створа максимальная концентрация С1~ отмечается возле левого берега и равна 20,6-21,3 мг/л, превышая фоновый показатель на 3 - 6,5 % На участке от V до VI створа максимум концентрации С1 ~ достигает 22,5 — 25 мг/л, что выше фона на 12,5-25 %

В створе II и III Б (рис 6 и рис 7) наблюдается почти синхронный суточный ход изменения расхода воды и концентрации хлоридов

12000

Створ II п Зольное

а бооо

4000

1 00 300 500 700 900 11 00130015001700190021 002300 1 00

Рис 6. Графики расчетного расхода воды и концентрации хлоридов в створе II

Створ III Б Водозабор г Самара

Рис.7. Графики расчетного расхода воды и концентрации хлоридов в створе III Б

Ниже по течению в районе поймы в створах IV и V (рис 8 и рис 9) такого явного синхронного хода не прослеживается Примечательно то, что в створе VI (рис 10) наступает противофазный ход концентрации и расхода воды Максимальный уровень хлоридов здесь держится в дневные часы (с 8 до 23 часов), тогда как расходы воды в это время минимальные Напротив, снижение содержания в воде

хлоридов почти до фоновых значений наступает в ночные часы (с 1 до 5 часов), когда в этом районе наблюдается максимальный сток

Створ IV Ниже впадения р Самарка

1 00 300 500 700 9 00 11 0013 0015 0017 0019 0021 0023 00 1 00

Рис.8. Графики расчетного расхода воды и концентрации хлоридов в створе IV

юооо

о 7000 6000

Створ V Ниже впадения р Чапаевка

1 00 3 00 500 700 900 11 00130015001700190021 002300 1 00

Рис.9. Графики расчетного расхода воды и концентрации хлоридов в створе V

1 00 3 00 5 00 7 00 9 00 11 0013 0015 0017 0019 0021 0023 00 1 00

Рис.10. Графики расчетного расхода воды и концентрации хлоридов в створе VI

Надо отметить, что расчеты на модели в створе VI хорошо согласуются с натурными измерениями суточного хода расхода воды и УЭП, которые показаны на рис 4 Максимальные неоднородности качества вод (среднего масштаба) начинают формироваться выше по течению, на участке г Самара - п Переволоки, за короткий период ночного времени, а ниже, на участке п Печерск - г Сызрань,

неоднородности уже существуют более продолжительный период времени, щ течение всего дня и вечера.

Таким образом, волновой (суточный) неустановившийся гидродинамический режим не только не способствует равномерному распределению загрязняющих веществ, а наоборот, создает условия для формирования зон с ярко выраженной неоднородностью качества иол При таких условиях может возникнуть ситуация загрязнения городских водозаборов, попадающих под воздействие таких зон, как при штатном, так и аварийном режиме сброса сточных вод. ■

В Следующем примере данной главы анализируются результаты моделирования воздействия р. Сок на качество вод Саратовского водохранилища в районе питьевого водозабора г. Самара ¡; услЬвиях суточного и недельного режимов работы ГЭС. расчета* использовалась локальная модель ЬМКкаг, построенная с помощью программного комплекса " ВОЛНА". Модель реализована на прямоугольной сетке с шагом 50 м и представляет собой двухмерный плановый участок Саратовского водохранилища и устьевой части реки Сок, сориентированной в северном направлении но оси V протяженностью ¡6 км и в восточном направлении но осп X протяженностью 3,4 км (рис. II). Расчетная область модели состоит из 15340 узлов. Устойчивость вычислений обеспечивалась временным шагом, равным I сек.

Время 12:51:34

/\ Контрольный 4 спюр

Время 16:01:08

Время 20:01:03

\1 Л

_Л Вмггзйбор

с Симпра

15(>1н| ш) - 4к0

и 447 - Ш> 430 - -Ы7 □ ЗВД - 4.5(1 мкСм/см

[ I 370 мкСм/см

Рие.11. Модельный расчет распространения вод р. Сок на исследуемом участке Саратовского водохранилища

Разработанная модель позволила смоделировать изменчивость скорости и направления течения в зоне выклинивания подпора (устье р Сок) и количественно оценить интенсивность поступления водных масс реки Сок в Саратовское водохранилище в зависимости от гидродинамического режима На рис 11 и рис 12 показано суточное распределение УЭП на участке Саратовского водохранилища от створа впадения р Сок до створа питьевого водозабора г Самара и изменение концентрации сульфатов в течение недели в створе водозабора г Самара

6000 -

О 5000

е 4000 \ ¿г \ ^/л.

^ зооо \ / \у \у \

О юоо \ /

0 ---1----------I -

0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 ооо пн вт ср чт пт сб вс

¿5 68 -,---,---,-1-1---------

0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 12 00 0 00 пн ВТ ср чт пт сб вс

Рис.12. Рассчитанные по модели расход воды и концентрация Б042 в 200 метрах от левого берега в створе II (водозабор г Самара)

Проведенные численные эксперименты показали, что акватория водозабора г Самара находится под периодическим влиянием вод р Сок, связанным с волновым характером гидродинамического режима Саратовского водохранилища преимущественно с суточным и недельным диапазоном колебаний Поступающие водные массы р Сок, смешиваясь с волжскими, распространяются вниз по течению, достигая водозабора в вечерние часы Показано, что в рабочие дни недели превышение концентрации сульфатов над фоновыми значениями в створе водозабора может достигать 18-19 %

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1 На примере Саратовского водохранилища показаны основные гидродинамические факторы, влияющие на формирование качества вод в условиях суточно-недельного режима работы ГЭС Проанализирован механизм возникновения обратных уклонов (в сторону ГЭС) и течений в центральной части водохранилища (переволокский плес), образующихся в

результате аккумуляции и отдачи значительных объемов воды поймой в зависимости от фазы колебания уровня Для зоны выклинивания подпора в районах боковых притоков водохранилища исследованы и определены гидродинамические особенности пространственной и временной изменчивости скорости и направления течения

2 Изучена пространственная неоднородность качества воды на всем протяжении Саратовского водохранилища В районе сброса сточных вод г Жигулевск, г Тольятти, п Зольное, г Самара, г Сызрань и устьев притоков Сок, Самара, Чапаевка выявлены неоднородности различного масштаба Показано, что мелкомасштабная неоднородность прослеживается в районах сброса сточных вод, мезомасштабная неоднородность наблюдается в районах впадения в водохранилище боковых притоков и макромасштабная неоднородность создается попусками Жигулевской ГЭС

3 В работе рассмотрены многолетние, сезонные, недельные, суточные изменения качества вод и выполнена оценка антропогенной нагрузки Саратовского водохранилища Показано, что после создания Куйбышевского и Саратовского водохранилища произошло внутригодовое распределение минерализации воды в водохранилище, и ионный сток в паводок значительно вырос При этом, содержание в волжской воде химических элементов антропогенного происхождения по отдельным показателям достигает 4-79 %

4 Установлено, что в отдельных районах Саратовского водохранилища (нижний и верхний бьефы ГЭС, русловые и пойменные участки, участки впадения боковых притоков и районы сброса сточных вод) формируются зоны с различной степенью изменчивости показателей качества воды Определены закономерности изменения их границ и размеров в суточном и недельном диапазоне На основе данных натурных наблюдений и компьютерного моделирования проведена количественная оценка интенсивности поступления и распространения загрязняющих веществ через боковые притоки в зависимости от колебания уровня воды на водохранилище Показано, что при высоком стоянии уровня воды в дневные часы воздействие боковых притоков на водохранилище незначительно или вообще отсутствует, а в ночные часы и выходные дни оно резко возрастает с понижением уровня Ярко выраженные неоднородности прослеживаются и в районах сброса сточных вод, динамика распространения которых определяется в основном направлением и скоростью существующего течения

5 Для прогностических расчетов течений и распространения загрязняющих веществ при возможных вариантах изменения гидродинамического и гидрохимического режимов Саратовского водохранилища предложена система компьютерных моделей территориального и локального масштаба

Определены параметры этих моделей и выполнена верификация, результаты которой удовлетворительно согласуются с результатами натурных наблюдений

6 Проведено численное моделирование распространения хлоридов в акватории Саратовского водохранилища при типичном суточном режиме изменения расхода воды По результатам моделирования на рассматриваемой акватории Саратовского водохранилища построены карты поля скоростей течения и распределения хлоридов в суточном диапазоне

7 Выполнено прогнозирование изменения УЭП воды и концентрации сульфатов в районе водозабора г Самара в течение недели Расчеты показали, что на качество воды водозабора г Самара оказывает влияние сток реки Сок, который связан с суточно-недельным гидродинамическим режимом Саратовского водохранилища, а превышение концентрации загрязняющих веществ (выше фонового на 18-19 %) приходится как раз на фазу максимальных расходов

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1 Рахуба А В , Селезнев В А , Махиня А П Натурные исследования и численное моделирование процесса смешения водных масс рек Камы и Белой по длине Нижнекамского водохранилища IV конференция "Динамика и термика рек, водохранилищ, внутренних и окраинных морей" Том 1, М , 1994 - С 136-137

2 Рахуба А В, Селезнев В А Моделирование качества вод Саратовского водохранилища с учетом суточной изменчивости гидродинамических процессов // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-2 Тольятти, 1998 -С 161-162

3 Рахуба А В Численное моделирование качества воды санитарных зон Саратовского водохранилища на основе его мониторинга Тезисы докладов III международного конгресса "Вода экология и технология" ЭКВАТЭК - 96, Москва, "СИБИКО Интернэшнл", 1996 -С 441-442

4 Рахуба А В Оценка качества вод Саратовского водохранилища в районе питьевого водозабора г Самара // Водное хозяйство России, Том 7, №6, Екатеринбург, РосНИИВХ, 2005 -С 601-611

5 Рахуба А В Использование математического моделирования в задачах контроля качества воды в районе питьевого водозабора г Самара Тезисы докладов VII международного конгресса "Вода экология и технология" ЭКВАТЭК - 2006, Москва, "СИБИКО Интернэшнл", 2006 -С 44-45

6 Рахуба А В Опыт совместного использования численных моделей и автоматизированной измерительной системы в мониторинге качества воды (на примере Саратовского водохранилища) Статьи и тезисы IX международного симпозиума "Чистая вода России - 2007", Екатеринбург, 2007 - С 211

7 Селезнев В А , Селезнева А В , Рахуба А В От мониторинга к регулированию антропогенного воздействия на качество вод водохранилищ Волжско-Камского каскада // ИЭВБ РАН Основные итоги и перспективы научных исследований Тольятти, 2003 - С 55-69

23

Подписано к печати 23 04 07 Объем 1 п л Тираж 100 экз Заказ №57 Издательство ИЭВБ РАН 445003, г Тольятти, ул Комзина, 10

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Рахуба, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФОРМИРОВАНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ КАЧЕСТВА

ВОД САРАТОВСКОГО ВОДОХРАНИИЩА.

1.1. Физико-географические условия формирования качества

1.2. Антропогенная нагрузка и основные источники загрязнения Саратовского водохранилища.

1.3. Пространственная неоднородность и временная изменчивость качества вод.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ВЫБОР МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ВОДЫ И ПЕРЕНОСА ПРИМЕСЕЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ВОДОХРАНИЛИЩА.

2.1. Обоснование выбора используемых в расчетах моделей.

2.2. Математическая модель гидродинамики.

2.3. Математическая модель конвективно-диффузионного переноса примеси.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. АДАПТАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ

САРАТОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (GMRsar).

3.1. Определение коэффициента придонного трения.

3.2. Определение коэффициента горизонтального турбулентного обмена.

• 3.3. Идентификация коэффициента трения на твердых боковых границах.

3.4. Расчет параметра аэродинамического сопротивления.

3.5. Идентификация коэффициента горизонтальной турбулентной диффузии.

3.6. Верификация модели по данным натурных наблюдений.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО И ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМОВ САРАТОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА.

4.1. Моделирование гидродинамики и распространения загрязняющих веществ при суточной периодичности попусков воды на ГЭС.

4.1.1. Разработка компьютерной модели Саратовского водохранилища (GMRsar).

4.1.2. Моделирование поля скоростей течения.

4.1.3. Моделирование динамики распространения хлоридов.

4.2. Моделирование распространения вод реки Сок на участке Саратовского водохранилища в районе водозабора г.Самара.

4.2.1. Разработка компьютерной модели участка Саратовского водохранилища (LMRsar).

4.2.2. Идентификация параметров модели (LMRsar) и расчет распределения УЭП при суточном режиме попусков ГЭС.

4.2.3. Моделирование распределения сульфатов при суточнонедельном режиме попусков на ГЭС.

Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Пространственно-временная изменчивость качества вод Саратовского водохранилища в условиях неустановившегося гидродинамического режима"

Актуальность темы. Процессы урбанизации и рост масштабов хозяйственной деятельности в последнее время приводят к заметному ухудшению качества вод рек, озер и водохранилищ. В отличие от естественных природных водоемов, водохранилища являются сложными природно-техническими системами с неустановившимся гидродинамическим режимом, который определяет изменчивость пространственной структуры качества вод во времени. Интенсивные колебания скорости и разнонаправленность течений на водохранилищах, обусловленные режимом работы гидроэлектростанций, непосредственно влияют на процессы накопления и распространения в воде примесей, осложняя наблюдения и контроль экологического состояния природных вод. Особенно неблагоприятная обстановка складывается на акваториях водохранилищ в районах крупных промышленных городов, где формируются зоны загрязнения с повышенным содержанием в воде химических веществ.

При планировании ряда водохозяйственных мероприятий, особенно в питьевом водоснабжении, важное практическое значение имеет оценка и прогноз пространственно-временной изменчивости качества вод. Существующий в настоящее время традиционный способ проведения мониторинга на Саратовском водохранилище не позволяет достаточно эффективно отслеживать эти изменения в условиях постоянного регулирования стока. Поэтому, для успешного решения данной проблемы необходимо совместное применение, как целенаправленных наблюдений, так и методов численного моделирования.

Указанные обстоятельства обуславливают актуальность сформулированной темы исследования, направленной на решение конкретных задач водопользователей и, в целом, на повышение эффективности эксплуатации Саратовского водохранилища.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является оценка особенностей гидродинамического режима Саратовского водохранилища и его влияния на процессы формирования качества вод в условиях суточного и недельного регулирования стока.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести натурные исследования, направленные на изучение особенностей гидродинамического режима и пространственно-временной изменчивости качества вод Саратовского водохранилища.

2. Создать разномасштабные компьютерные модели Саратовского водохранилища для численного моделирования качества вод в условиях неустановившегося режима.

3. Провести адаптацию построенных моделей к реальным условиям водохранилища по данным натурных измерений.

4. Провести эксперименты по численному моделированию влияния гидродинамического режима на процессы формирования качества вод на всем протяжении Саратовского водохранилища.

Методика исследований и материал наблюдений. Решение поставленных задач осуществлялось путем проведения экспедиционных наблюдений, организованных автором и выполненных при его непосредственном участии на Саратовском водохранилище в период 19932006 гг. Натурные исследования велись на судах "Наука" и "Биолог", оборудованных современной автоматизированной информационно-измерительной системой гидрохимического зондирования "Хитон" и системой спутниковой навигации GPS. На основе собранных данных проводилось детальное моделирование изучаемых процессов. Численные эксперименты на моделях осуществлялись на персональном компьютере IBM с использованием программ "CARDINAL" и "ВОЛНА", написанных на языке Pascal в системах Delphi и Kylix.

Научная новизна. Впервые на примере долинного водохранилища на основе совместно проведенных натурных наблюдений и численного моделирования выявлены следующие особенности гидродинамического режима и формирования качества вод:

1. Суточная изменчивость скорости и направления течения в зоне выклинивания подпора под влиянием режима сбросов ГЭС.

2. Цикличный водообмен на границе впадения боковых притоков в водохранилище.

3. Суточная изменчивость гидрохимических показателей качества воды в русловой части водохранилища в результате взаимодействия аккумуляционных вод поймы с руслом.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Определяющим фактором в формировании разномасштабных пространственных неоднородностей качества вод является суточный, недельный и сезонный режимы регулирования стока Саратовского водохранилища.

2. Особенности формирования качества вод для долинного водохранилища обусловлены режимом взаимодействия водных масс боковой приточности и поймы с основной водной массой водохранилища.

3. Разработана система иерархических моделей территориального и локального масштаба Саратовского водохранилища, позволяющая осуществить оценку и прогнозирование качества вод при типичных и чрезвычайных ситуациях.

Практическая значимость. Результаты, представленные в настоящей диссертации, нашли практическое применение в области природоохранных мероприятий, связанных с совершенствованием мониторинга качества вод и улучшением экологической ситуации на Саратовском водохранилище. Проведенные исследования выполнялись в соответствии с планами научно-исследовательских работ ИЭВБ РАН в рамках программ, утвержденных отделениями РАН (Влияние гидродинамических процессов на формирование качества вод водохранилищ; Совершенствование методологии экологического мониторинга на основе изучения структуры и динамики водных масс водохранилищ Средней и Нижней Волги), где нашли отражение результаты исследований автора. Данное направление работ поддержано в 2007 г. в рамках гранта РФФИ № 07-05-96608 «Разработка теории и методов локального мониторинга водных объектов».

Разработанные гидроэкологические модели Саратовского водохранилища использовались: при изучении экологического состояния водных объектов в бассейне Волги (Заказчик - ИВП РАН в рамках Федеральной Целевой Программы «Возрождение Волги»); при оценке влияния сточных вод г. Тольятти на качество вод Саратовского водохранилища в районе питьевого водозабора НФС-2 г. Самара (заказчики -Администрации г. Самары и г. Тольятти); при прогнозировании изменения качества воды Саратовского водохранилища в районе питьевого водозабора г. Самара при возникновении возможных неблагоприятных условий или чрезвычайных ситуаций (заказчик - СамНЦ РАН в рамках Федеральной Целевой Программы «Интеграция науки высшего образования России на 2002-2006 гг.»). В настоящее время модели используются в ИЭВБ РАН для оценки и прогнозирования качества вод при возникновении аварийных и чрезвычайных ситуаций.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации представлены на III Международном конгрессе «Вода: экология и технология» (Москва, 1998); Международной конференции «Экологические проблемы бассейнов крупных рек» (Тольятти, 1998, 2003); IV конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ, внутренних и окраинных морей" (Москва, 1994). По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 129 страницах.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Рахуба, Александр Владимирович

Основные результаты исследования состоят в следующем:

1. На примере Саратовского водохранилища показаны основные гидродинамические факторы, влияющие на формирование качества вод в условиях суточно-недельного режима работы ГЭС. Проанализирован механизм возникновения обратных уклонов (в сторону ГЭС) и течений в центральной части водохранилища (переволокский плес), образующихся в результате аккумуляции и отдачи значительных объемов воды поймой в зависимости от фазы колебания уровня. Для зоны выклинивания подпора в районах боковых притоков водохранилища исследованы и определены гидродинамические особенности пространственной и временной изменчивости скорости и направления течения.

2. Изучена пространственная неоднородность качества воды на всем протяжении Саратовского водохранилища. В районе сброса сточных вод г. Жигулевск, г. Тольятти, п. Зольное, г. Самара, г. Сызрань и устьев притоков Сок, Самара, Чапаевка выявлены неоднородности различного масштаба. Показано, что мелкомасштабная неоднородность прослеживается в районах сброса сточных вод, мезо-масштабная наблюдается в районах впадения в водохранилище боковых притоков и макромасштабная неоднородность создается попусками Жигулевской ГЭС.

3. В работе рассмотрены многолетние, сезонные, недельные, суточные изменения качества вод и выполнена оценка антропогенной нагрузки Саратовского водохранилища. Показано, что после создания Куйбышевского и Саратовского водохранилища произошло внутригодовое распределение минерализации воды в водохранилище, и ионный сток в паводок значительно вырос. При этом, содержание в волжской воде химических элементов антропогенного происхождения по отдельным показателям достигает 4-79 %.

4. Установлено, что в отдельных районах Саратовского водохранилища (нижний и верхний бьефы ГЭС, русловые и пойменные участки, участки впадения боковых притоков и районы сброса сточных вод) формируются зоны с различной степенью изменчивости показателей качества воды. Определены закономерности изменения их границ и размеров в суточном и недельном диапазоне. На основе данных натурных наблюдений и компьютерного моделирования проведена количественная оценка интенсивности поступления и распространения загрязняющих веществ через боковые притоки в зависимости от колебания уровня воды на водохранилище. Показано, что при высоком стоянии уровня воды в дневные часы воздействие боковых притоков на водохранилище незначительно или вообще отсутствует, а в ночные часы и выходные дни оно резко возрастает с понижением уровня. Ярко выраженные неоднородности прослеживаются и в районах сброса сточных вод, динамика распространения которых определяется в основном направлением и скоростью существующего течения.

5. Для прогностических расчетов течений и распространения загрязняющих веществ при возможных вариантах изменения гидродинамического и гидрохимического режимов Саратовского водохранилища предложена система компьютерных моделей территориального и локального масштаба. Определены параметры этих моделей и выполнена верификация, результаты которой удовлетворительно согласуются с результатами натурных наблюдений.

6. Проведено численное моделирование распространения хлоридов в акватории Саратовского водохранилища при типичном суточном режиме изменения расхода воды. По результатам моделирования на рассматриваемой акватории Саратовского водохранилища построены карты поля скоростей течения и распределения хлоридов в суточном диапазоне.

7. Выполнено прогнозирование изменения УЭП воды и концентрации сульфатов в районе водозабора г. Самара в течение недели. Расчеты показали, что на качество воды водозабора г. Самара оказывает влияние сток реки Сок, который связан с суточно-недельным гидродинамическим режимом Саратовского водохранилища, а превышение концентрации загрязняющих веществ (выше фонового на 18-19 %) приходится, как раз на фазу максимальных расходов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Рахуба, Александр Владимирович, Екатеринбург

1. Авакян А.Б., Лебедева И.П. Проблемы Эксплуатации водохранилищ Волжско-Камского каскада // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-2. Тольятти, 1998. с. 6 - 7.

2. Акопян М.А., Демин Ю.Л. Численное моделирование течений озера Севан.//Метеорология и гидрология, 1982, № 8, с.68-74.

3. Аргучинцева А.В., Аргучинцев В.К. Численное моделирование загрязнения поверхностных вод суши // Оптика атмосферы и океана Оптика атмосф..- 1998.- 11, № 4. С. 406-409.

4. Архипов Б.В., Корявов П.П. Трехмерная нестационарная модель динамики вод и изменения солености в водоеме/ В кн.: Моделирование и экспериментальные исследования гидрологических процессов в озерах. Л.: Наука, 1986, с. 10-13.

5. Атанов Г.А., Воронин С.Т., Толстых В.К. О задаче идентификации параметров открытых русел //Водные ресурсы. 1986. - №4, с. 69 - 18.

6. Беликов В.В., Глотко А.В. Компьютерное моделирование паводковых и меженных течений в чебоксарском водохранилище с применением различных численных методов. -http://www.msuee.ru/science/l/tom%20 lZl47.doc

7. Беликов В.В., Глотко А.В. Математическое моделирование сложных русловых течений на участке Чебоксарского водохранилища между Нижегородским гидроузлом и Нижним Новгородом. -http://www.msuee.ru/science/1 /tom%201/1 48.doc

8. Беликов В.В., Зайцев А.А., Милитеев А.Н. Численное моделирование кинематики потока на участке неразмываемого русла. //Водные ресурсы. 2001, Т. 28. №6. С.701-710

9. Беликов В.В., Семенов АЛО. Численный метод распада разрыва для решения уравнений теории мелкой воды //Журнал вычисл. матем. и матем. физ. 1997. Т.37.№8.С.1006-1019.

10. Белых Ф.И. О методике расчета уровня Рыбинского водохранилища // Сборник работ Рыбинской ГМО, 1959, вып. 1. с. 25-50.

11. Бреховских В.Ф., Былиняк Ю.А., Перекальский В.М. Моделирование процесса распространения загрязняющих веществ в Северной Двине // Водные ресурсы. 2000. Т. 27. №5. С. 574 578.

12. Бреховских В.Ф., Волкова З.В., Колиснеченко Н.Н. Проблемы качества поверхностных вод в бассейне Северной Двины. М.: Наука, 2003. 233с.

13. Бреховских В.Ф., Дебольская Е.И., Дебольский В.К., Мордасов М.А. Исследование процессов распространения загрязняющих веществ в приливных устьях северных рек // Водные ресурсы. 1997. Т. 24. №5. С. 532-536.

14. Буторин Н.В. О водных массах континентальных водоемов. В кн.: Динамика водных масс водохранилищ. Л.: Наука, 1965. С. 3-9.

15. Буторин Н.В. Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах Волжского каскада. Л.: Наука, 1969. 322с.

16. Васильев О.Ф., Воеводин А.Ф. Математическое моделирование качества воды в системах открытых русел //Динамика сплошной среды. 1975. -Вып.22.-С.73-88.

17. Васильев О.Ф., Еременко Е.В. Моделирование трансформации соединений азота для управления качества воды в водотоках //Водные ресурсы. 1980. № 5. - С. 110-117.

18. Ведерников А.Б., Холодов А.С. Численное моделирование течений двух-и трехслойной жидкости в рамках модели мелкой воды //Математическое моделирование. 1990. №6. С. 12-18.

19. Векслер А. Б., Квасова И.Г., Мануйлов B.JI. Неустановившиеся течения в нижнем бассейне ГАЭС, работающей совместно с гидроэлектростанциями //Гидрофизические процессы в реках и водохранилищах. М.: Наука, 1985. с.22-25.

20. Водные ресурсы СССР и их использование, государственный водный кадастр. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1987, с.300.

21. Вольцингер Н.Е. , Клеванный К.А., Пелиновский Е.Н. Длинноволновая динамика прибрежной зоны. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. 271 с.

22. Вольцингер Н.Е., Клеванный К.А. Интегрирование уравнений трехмерного движения в произвольной области для расчета наводнений. -Изв. АН СССР, ФАО, 1987, т.23, №5, с. 462-469.

23. Вольцингер Н.Е., Пясковский Р.В. Теория мелкой воды. Океанологические задачи и численные методы. Л.: Гидрометиздат, 1977. 207с.

24. Вуглинский B.C. Водные ресурсы России (состояние, проблемы использования и пути их решения) //Труды Государственного гидрологического института. 1992. - №360. - с. 3-10.

25. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Куйбышевское и Саратовское водохранилища. Л.: Гидрометиздат, 1978, 269с.

26. Гиргидов А.Д. Квазитрехмерная модификация модели мелкой воды //Водные ресурсы. 1993.Т.20.№1. С. 98-103.

27. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Самарской области в 1995 году. Экологическая безопасность и устойчивое развитие Самарской области. Вып. 2.- Самара, 1996. 98 с.

28. Горюнов А.А. Электропроводность воды реки Волги. Труды ГГИ, вып. 3, 1936. С. 79-85.

29. Гохман В., Андрианов В. Что такое ГИС и как с ним подружиться //ArcRrview. -1998. -№4. С.2-3.

30. ЗЬДаценко Ю.С., Иваненко С.А., Корявов П.П., Эдельштейн К.К. Математическая модель динамики вод и распространения згрязняющих примесей в Иваньковском водохранилище //Водные ресурсы, 2000, №3, с. 292-307.

31. Демин Ю.Л., Ибраев Р.А. Численный метод расчета течений и уровня в многосвязных областях. М., 1988. 26с. (Препринт/АН СССР. Отдел вычислительной математики; №183).

32. Джеймс А. Математические модели контроля загрязнения воды. Москва: Мир, 1981.243с.

33. Добровольская З.Н., Коряков П.П., Моисеев Н.Н. Математические модели для расчета динамики и качества сложных водных систем // Водные ресурсы. 1981. .№3. с.33-51.

34. Добровольская З.Н., Коряков П.П., Симонов А.И. Расчет течений в Онежском озере с учетом антропогенного воздействия //Водные ресурсы. 1981. №З.С. 126-134.

35. Долгов Г.И. Неоднородность состава воды в реках в связи с впадением притока и спуском сточных вод. Труды 2 Всесоюзн. (14) водопроводного и санитарно-технического съезда в г. Харькове в 1927 г., вып. 3, М., 1929. С. 63-94.

36. Долгов Г.И. Определение удельной электропроводности в практике водных исследований. Всесоюзн. н.-и. ин-т водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений инженерной гидрогеологии (ВОДГЕО), М., 1954.

37. Дружинин Н.И., Шишкин А. И. Математическое моделирование и прогнозирование загрязнения поверхностных вод суши. JT: Гидрометеоиздат, 1989. 390 с.

38. Еременко Е.В. Определение коэффициента продольной дисперсии в открытом потоке //Динамика и термика рек и водохранилищ. М., 1984.С.61-71.

39. Ершова М.Г., Заславская М.Б., Захарова Е.А., Эдельштейн К.К. Внутрисуточная трансформация состава воды в Можайском водохранилище // Водные ресурсы. 2000. Т. 27. №4. С. 485-497.

40. Ершова М.Г., Эдельштейн К.К. Расчет перемещения в водохранилище отдельных генетических типов вод // Материалы IV Всесоюз. симпозиума по современным проблемам самоочищения и регулирования качества воды. Таллин, 1972. С. 45-50.

41. Зенин А.А. Гидрохимия Волги и её водохранилищ. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1965. 258.

42. Знаменский В.А. Процессы водообмена и их роль в формировании качества воды в водоемах //Сборник "Проблемы современной гидрологии", 1979. с. 76-93.

43. Знаменский В.А. Гидрологические процессы и их роль в формировании качества воды. Л., 1981. 248 с.

44. Зырянов В.Н., Фролов А.П. К проблеме расчета течений в водохранилищах и озерах //Водные проблемы на рубеже веков. М.: Наука, 1999.-255 с.

45. Иваненко С.А. Расчет течений в водоемах на криволинейных сетках. М., 1991. С. 66

46. Ивлентиев B.C., Эткин В.А., Воронин В.Н., Калинин А.В., Янюшкин Ю.М. Математическое моделирование гидродинамики Волжского каскада гидросооружений. Тольятти: ИЭВБ РАН, 1999. - 109 с.

47. Идентификация моделей гидравлики/Г.Д. Бабе, Э.А. Бондарев, А.Ф. Воеводин, М.А. Каниболотский. Отв. ред. Г.В. Арцимович.- Новосибирск: Наука, 1980.-160с.

48. Казаровец Н.М. Применение кондуктометрического метода к изучению распределения водных Рыбинского водохранилища//Бюлл. Ин-та биол. водохр. АН СССР. 1960. № 7.

49. Канторович В.К. Численные расчеты распространения консервативных примесей в неустановившихся речных потоках //Водные ресурсы. 1986.-№5.-С. 93- 102.

50. Караушев А.В., Скакальский Б.Г. Оценка и моделирование качества воды в водоемах //Сборник "Проблемы современной гидрологии", 1979. с. 59-75.

51. Картвелишвили Н.А. Неустановившиеся открытые потоки. Ленинград: Гидрометиздат, 1968. 128с.

52. Квон Д.В., Квон В.И. Численный расчет стоковых и термогравитционных течений в Телецком озере // Метеорология и гидрология. 1998. №6. С. 6876.

53. Кереселидзе И.Б., Масс Е.И., Кантаржи И.Г., Метревели Т.И. Применение информационно-вычислительных комплексов и ЭВМ в гидрологических исследованиях. Тбилиси: Мецниерыба. 1988.

54. Китаев А.Б., Путина О.С. Разбавление сточных вод ОАО «Камкабель» в приплотинной части Камского водохранилища // Водное хозяйство России, Том 7, №6, Екатеринбург, РосНИИВХ, 2005. с. 620-627.

55. Клеванный К.А., Матвеев Т.В. Справочник пользователя программы CARDINAL. Санкт-Петербург: Издательство Невский Курьер. 1994. 72 с.

56. Клеванный К.А., Пелиновский Е.Н. Влияние нелинейной диссипации на распространениеволн цунами. Изв. АН СССР, ФАО, 1978, т. 14, №10, с. 1074-1078.

57. Коваленко В.В. Моделирование гидрологических процессов. Санкт-Петербург: Гидрометиздат, 1993. -255с.

58. Кожевникова Т.В., Окулов Н.А. Численное моделирование переноса неконсервативной примеси в реках // Методы численного анализа. Владивосток: Дальнаука, 1993г.

59. Козлинских А.Е. Лепихин А.П. Моделирование процессов диффузии загрязняющих веществ в русловых потоках: Учебное пособие/Перм. Ун-т. Перьмь, 2004.-102с.

60. Козлинских А.Е. Лепихин А.П. Садохина Е.Л. Моделирование переноса загрязняющих веществ в естественных водных объектах //ВОДА РОССИИ «Математическое моделирование в управлении водопользованием». Екатеринбург: АКВА-ПРЕСС 2001.С. 150-188.

61. Компьютерное моделирование течений в бьефах проектируемой Нижегородской ГЭС с учетом суточных попусков Горьковского гидроузла. НИИЭС, 2003.

62. Котляков В.М. Природа России испытывает двойную нагрузку. Вестник РАН, вып. 8, 1992, с.

63. Кудряшова Ж.Н. К решению о движении консервативной примеси в реке с руслом произвольной конфигурации // Журнал вычисл. матем. и матем. физики. 1993. Т. 33. №7. С. 1054 1065.

64. Литинская К.Д. Электропроводность воды некоторых озер Карелии как показатель неоднородности их водных масс // Водные ресурсы Карелии и пути их использования. Петрозаводск, 1970. С. 5-25.

65. Лятхер В.М. Прогноз гидравлического режима рек и водохранилищ //Водные ресурсы. 1982. - №6. -С. 118 -144.

66. Лятхер В.М., Милитеев А.Н., Тогунова Н.П. Исследование плана течений в нижнем бьефе гидротехнических сооружений численными методами // Гидротехническое строительство. 1978. - №6. - С. 27 -32.

67. Лятхер В.М., Милитеев А.Н. Гидравлические исследования численными методами // Водные ресурсы. 1981. №3. С. 60-79.

68. Лятхер В.М., Милитеев А.Н., Яшин В.Н. Исследования численными методами распространения примеси в неглубоких водоемах // Водные ресурсы. 1979. Т6. СЛ 52-161.

69. Марчук Г.И., Кочергин В.П., Саркисян А.С. и др. Математические модели циркуляции в океане. Новосибирск, 1980. 285с.

70. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики: Учеб. пособие. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Наука, гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1989. 608с.

71. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982. - 320 с.

72. Матарзин Ю.М., Китаев А.Б., Кузнецова Л.А. Гидрохимия водохранилищ (гидрологические аспекты формирования состава и качества вод). Пермь, 1987. 96 с.

73. Меоте Л.Б. Введение в гидродинамику и теорию волн на воде. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1974. С. 367.

74. Милитеев А.Н., Базаров Д.Р. Двумерные (в плане) уравнения для размываемых рсел. М.: ВЦ РАН, 1997. -17с (Сообщение по прикладной математике)

75. Милитеев А.Н., Школьников С .Я. Численные методы исследования планов течения в руслах со сложным рельефом дна // Всесоюз. Симпоз. «Численные методы в гидравлике». Телави, 14-18 апр. 1980.: Тез. Сообщ. -Л., 1980. -С. 124-125.

76. Мюрти С.Р., Филатов Н.Н. Изменчивость течений и коэффициенты горизонтального турбулентного обмена в озерах Ладожском, Гурон и Онтарио. //Океанология. Т.21, п.З, 1981. -с.447-451.

77. Назаров Н.А., Демидов В.Н. Методы и результаты численного моделирования переноса неконсервативной примеси в речном потоке // Водные ресурсы. 2001. Т. 28. №1. С. 38-46.

78. Некрасов А.В., Пелиновский Е.Н. (ред.) Практикум по динамике океана. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992.

79. Нетюхайло А.П., Шерепков И.А., Федько В.В., Назаренко С.А. // Динамика течений и литодинамические процессы в реках, водохранилищах и окраинных морях. / АН СССР. Институт водных проблем. М., 1991. - с. 246-253.

80. Никифоровская B.C. Идентификация коэффициента ветрового напряжения //Вопросы гидрологии Сибири. JL, 1980. - С. 86-88.

81. Новикова Е.В. Влияние водообмена на гидрологическую структуру долинного водохранилища// Водные ресурсы. 1994. №6. С. 595-603.

82. Отчет "Математическое моделирование и расчет разбавления сточных вод в р. Вятке в заречной части г.Кирова. Этап 1. Разработка двумерной стационарной математической модели распространения растворенных загрязняющих веществ в р. Вятке", СПБ, "ЭРИ", 1992.

83. Першин И.В., Соколов С.Б. Двумерная модель переноса растворенной примеси и тепла в неглубоких водоемах // в кн. ВОДА РОССИИ «Математическое моделирование в управлении водопользованием», Екатеринбург: АКВА-ПРЕСС, 2001.С.94-102.

84. Плинк H.JL, Кашарский М.В., Нгуен Хонг Лан. Методология учета колебаний уровня при комплексном управлении прибрежными зонами //Колебание уровня в морях. Спб.: РГГМУ, 2003.С.5-20.

85. Рахуба А.В., Селезнев В.А. Моделирование качества вод Саратовского водохранилища с учетом суточной изменчивости гидродинамических процессов // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-2. Тольятти, 1998. с. 161-162.

86. Рахуба А.В. Оценка качества вод Саратовского водохранилища в районе питьевого водозабора г. Самара // Водное хозяйство России, Том 7, №6, Екатеринбург, РосНИИВХ, 2005. с. 601-611.

87. Рогунович В.П. Автоматизация математического моделирования движения воды и примесей в системах водотоков. Ленинград: Гидрометиздат, 1989. 264с.

88. Рогунович В.П. Определение приведенного коэффициента шероховатости // Метерология и гидрология. 1986. - № 3. - С. 81 - 88.

89. Рогунович В.П., Войтеховская Э.А. Экспериментальные исследования переноса примесей в водотоке при нестационарном движении воды

90. Комплексное использование водных ресурсов.- М., 1975. Вып.З. - С. 154- 162.

91. Рохусаар Jl.JL, Пааль Л. Л. О результатах экспериментального исследования коэффициента продольной диффузии в открытых водотоках //Тр. Таллинн, политехи. ин-та.Сер. А.- 1970. Т. 298, №6. - С. 3-17.

92. Саркисян А.С., Демин Ю.Л., Бреховских А.Л., Шаханова Т.В. Методы и результаты расчета циркуляции вод Мирового океана.Л., 1986. 152с.

93. Селезнев В.А. Методология мониторинга регулирования антропогенного воздействия на качество вод водохранилищ Волжско-Камского каскада. Дис. д-ра геогр. наук, 1999, 335 с.

94. Селезнев В.А., Селезнева А.В., Рахуба А.В. От мониторинга к регулированию антропогенного воздействия на качество вод водохранилищ Волжско-Камского каскада // ИЭВБ РАН Основные итоги и перспективы научных исследований. Тольятти, 2003. с.55-69.

95. Скакальский Б.Г. Формирование химического состава речных вод в условиях антропогенного воздействия на природную среду. Труды V Всесоюзного гидрологического съезда, т. 5, Л., Гидрометеоиздат, 1991, с.151-162.

96. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1981. - с. 32-40.

97. Стокер Дж.Дж. Волны на воде. Москва: Издательство иностранной литературы, 1959. 617с.

98. Станкевич А.П. Уточнение Коэффициентов шероховатости для системы водотоков бассейна р. Припяти //Проблемы Полесья. 1982. - Вып. 8. - С. 149- 155.

99. Страшкраба М., Гнаук А. Пресноводные экосистемы. Математическое моделирование. М., 1989. 376 с.

100. Судольский А.С. Динамические явления в водоемах. Ленинград: Гидрометиздат, 1991.-263с.

101. Технический отчет "Схема регулирования реки Амур в районе г.Хабаровска". Заказчик Амурское водохозяйственное бассейновое объединение. Л., Акцеонерное общество "Речник", 1994.

102. Тушинский С.Г. Горизонтальное турбулентное перемешивание в мелком водохранилище // Гидрохим. материалы. 1981. - Т. 78. - С. 123 -129.

103. Тушинский С.Г. Пространственно-временные структуры гидрохимических полей как объект мониторинга состояния водных систем: Дис.д.г.н./ Моск. гос. ун-т (МГУ). Защищена 90.04.05; ГР 01870001081; 491 с.

104. Филатов Н.Н. Гидродинамика озер. Санкт-Петербург: "Наука" С.-Петербургское отделение, 1991. 196с.

105. Филатов Н.Н. Динамика озер. Ленинград: Гидрометиздат, 1983. 166с.

106. Хубларян М.Г. Водные потоки: модели течений и качества вод суши. М.: Наука, 1991.-192 с.

107. Цветова Е.А. Исследование численных гидродинамических моделей для исследования озер/ В кн.: Моделирование и экспериментальные исследования гидрологических процессов в озерах. JL: Наука, 1986, с. 3-5.

108. Цветова Е.А. Математическое моделирование циркуляции вод озера. В кн.: Течения в Байкале. Новосибирск, Наука, 1977, с. 63-81.

109. Чебаненко Б. Б. Влияние дальнего и ближнего переноса промышленных выбросов на загрязнения оз. Байкал.- География и природные ресурсы, 1988, №4, с. 79-83.

110. Чикин A.JI. Трехмерная задача расчета гидродинамики Азовского моря // Математическое моделирование. 2001. Т. 13.№2. С. 86-92.

111. Чубаренко Б.В., Чубаренко И. П. Двумерные модели в задачах гидродинамики прибрежной зоны, эстуариев и внутренних водоемов: обзор литературы. Деп. В ВИНИТИ 25.06.92, 2061 -В92. Атлантическое отделение института океанологии РАН. Калининград, 1992. -47с.

112. Шабас И.Н., Чикин A.J1. Трехмерная задача распространения примесей // Математическое моделирование. 2001. Т.13.№3. С.85-88.

113. Шеренков И.А. Прикладные плановые задачи гидравлики спокойных потоков. М.: Энергия, 1978. -240 с.

114. Школьников С.Я., Ли А.А. Опыт численного моделирования гидродинамических аварий //Водное хозяйство России, Том 6, №6, Екатеринбург, РосНИИВХ, 2004. с. 640-650.

115. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. С. 708.

116. Эббот М.Б. Гидравлика открытого потока. М: Энергоатомиздат. 1983.

117. Эдельштейн К.К. Структурная гидрология суши. М.: ГЕОС, 2005. 316 с.

118. Эдельштейн К.К. Водные массы долинных водохранилищ. Москва, Издательство Московского университета, 1991. 174с.

119. Эдельштейн К.К. Гидроэкологическая структура долинных водохранилищ // Вестник Моск. ун-та. Сер. география. 2000. №5. С. 23-28.

120. Эделыитейн К.К. Формирование, перемещение и трансформация водных масс Горьковского водохранилища. В кн.: Химизм внутренних водоемов и факторы их загрязнения самоочищения. JL: Наука, 1968. С. 3-71.

121. Эделыитейн К.К., Ивненко С.А., Патрик П.А. Пространственная структура ветровых течений в донном водохранилище //Метеорология и гидрология, №7, 2001. -С.89-100.

122. Ярославцев Н. А., Шмелева Е.А. Режим течений Горьковского водохранилища // Сборник работ Горьковской и Волжской ГМО, 1967, вып.4, с. 28-44.

123. Arc View GIS. Environmental Systems Research Institute. Inc., NY, 1997. 376 p.

124. Avenue. Environmental Systems Research Institute. Inc., NY, 1997. - 280 p.

125. Bakonyl P., Jozsa J. A coupled finite difference fluid element tracking method for modelling horizontal mass transport in shallow lakes.//Comput. Meth. Water Resour. Vol. 1. - Amsterdam etc.; Southampton; Boston, 1988.-C.289-294.

126. Bobba A.Ghosh, Singh Vijay P., Bengtsson Lars. Amicrocomputer model of contaminant transport in an aquatic system // Environ. Monit. and Assess. -1966.-42, '3.-C. 265-283.

127. Ferreira M. Fernanda, Chiu W.S., Cheok H.K., Cheang F., Sun W. Accumulation of nutrients and heavy metals in surface sediments hear Macao // Mar. Pollut. Bull.- 1996.- 32,1 5. C. 420-425.

128. Hydrodynamic and Water Pollution Model Computer Program CADINAL. -http://www.webcenter.ru/~klevanny.

129. Koh H.-L., Lim P.-E., Lee H.-L. Impact modeling of sewege discharge from Georgetown of Penang, Malaysia on coastal water quality // Environ. Monit. and Assess.- 1997.- 44,1 1-3. C.l99-209.

130. Mathematical modelling of water quality: streams, lakes and reservoirs / Ed. G.T. Orlob. Chichester; N.Y.: Wiley, 1983. 520 p.

131. Measuring and modelling flow and water quality in Finland. / Sarkkula Juna // VITUKI kozl. 1989. - '49. - c. 1-41.

132. MIKE 21 моделирующая система для эстуариев, прибрежных вод и морей - http://www.volgaltd.ru .

133. MIKE 21 software http://www.dhisoftware.com .

134. Miller В.М., Peirson W. L., Wang Y. C., Cox R.J., An overview of numerical modelling of the Sydney deepwater outfall plumes // Mar. Pollut. Bull. 1996.-33,17-12.-C.147-159.

135. Okubo A. Horizontal Diffusion from an instantaneons point source due to oceanic turbulence Chesapeake Bay. Inst. Techn.Rep. n. 32, The John Hopkins Univ., 1962.

136. Piasecki M., Katopodes N. D. Identification of stream dispersion coefficients by adjoint sensitivity method Journal of Hydraulic Engineering. 1999. V. 125. No. 7. P. 714-724.

137. Simons T. Circulations models of lakes and inland seas// Canad. Bull. Fish. Aquatic Sci. 1980. Vol. 203. P. 146.

138. SMS software Surface Water Modeling System. http://www.rockware.com /catalog/pages/sms.html

139. Svirezhev Yu. M., Voinov A.A., Tonkikh A.P., Lovas L. Simulation modelling of lake Balaton. // Publ. /Dep/ Math. Karl Marx Univ. Econ., Budapest. 1986.-1 2. - C.223-250.

140. Virtanen M., Kopponen J., Sarkkula J. Three dimensional water quality transport models compared with field observations // Ecol. Model. 1986. Vol. 31. P. 199-206.

141. Young Der-Liang, Lin Quain-Hsin. Modeling of thermally stratified lakes with free surfaces.//Hydraul. And Environ: 23rd Congr., Ottawa, 1989. C.137-144.