Автореферат диссертации на соискание ученой
степени доктора технических наук. Барнаул: ГБУН Институт водных и
экологических проблем СО РАН, 2014. — 45 с.
Специальность 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы,
гидрохимия.
Целью работы является разработка комплекса
математических моделей малой размерности для описания
гидрологических процессов в водохранилищах и нижних бьефах ГЭС и их
применение для изучения изменения состояния водной среды при
строительстве крупных водохранилищ на реках Сибири для решения
научных и научно-практических задач.
Автором получены следующие новые научные результаты. Разработан комплекс математических моделей малой размерности для описания гидрологических процессов на зарегулированных участках рек при строительстве крупных гидроузлов в условиях Сибири. Основу комплекса составляют усовершенствованные одномерные (1D) модели гидроледотерми-ческих процессов в глубоких стратифицированных водохранилищах и нижних бьефах высоконапорных ГЭС. Модель гидроледотермических процессов в глубоких водохранилищах описывает в одномерном вертикальном (1DV) приближении формирование плотностной стратификации в замерзающих проточных водоемах в годовом и многолетнем временных масштабах. Данная модель включает уточненные описания вертикального турбулентного обмена и зоны селективного оттока и учитывает средние расходы в горизонтальных направлениях водохранилища. Развитая одномерная горизонтальная (1DH) модель гид-роледотермических процессов в нижних бьефах ГЭС позволяет учесть видовое разнообразие шугового материала и влияние изменения толщины ледяного по-крова на гидравлику речного потока. На основе уточненной гидроледотермиче-ской 1DV-модели построены модели переноса взвешенных наносов, раство-ренных примесей и растворенного кислорода в глубоких стратифицированных водохранилищах с учетом специфики гидростроительства в Сибири.
Практическая значимость и реализация результатов. С использованием разработанного комплекса гидрологических 1D-моделей дана оценка воздействия строительства проектируемых крупных гидроузлов на изменение гидрологического режима сибирских рек Катунь, Томь, Тимптон и Нижняя Тунгуска на стадии предпроектных исследований. В том числе рассмотрено применение селективного водозабора для уменьшения негативных воздействий гидрострои-тельства на состояние водной среды. Рассчитанные количественные характери-стики гидроледотермического режима нижнего бьефа Новосибирской ГЭС мо-гут быть использованы для обоснования режима попусков из Новосибирского водохранилища в зимние периоды маловодных лет в целях обеспечения устой-чивого водоснабжения г. Новосибирска.
На основе математических моделей гидроледотермических процессов в во-дохранилищах и нижних бьефах ГЭС созданы и зарегистрированы в РОСАПО 4 программных комплекса. Ядро программного комплекса «Гидроледотермика-1DH (Полынья)», созданного на основе 1DH-модели, использовано для разработки учебно-научной установки по тематике работ Алтайского научно-образовательного центра информационных технологий (АНОЦ ИТ).
Автором получены следующие новые научные результаты. Разработан комплекс математических моделей малой размерности для описания гидрологических процессов на зарегулированных участках рек при строительстве крупных гидроузлов в условиях Сибири. Основу комплекса составляют усовершенствованные одномерные (1D) модели гидроледотерми-ческих процессов в глубоких стратифицированных водохранилищах и нижних бьефах высоконапорных ГЭС. Модель гидроледотермических процессов в глубоких водохранилищах описывает в одномерном вертикальном (1DV) приближении формирование плотностной стратификации в замерзающих проточных водоемах в годовом и многолетнем временных масштабах. Данная модель включает уточненные описания вертикального турбулентного обмена и зоны селективного оттока и учитывает средние расходы в горизонтальных направлениях водохранилища. Развитая одномерная горизонтальная (1DH) модель гид-роледотермических процессов в нижних бьефах ГЭС позволяет учесть видовое разнообразие шугового материала и влияние изменения толщины ледяного по-крова на гидравлику речного потока. На основе уточненной гидроледотермиче-ской 1DV-модели построены модели переноса взвешенных наносов, раство-ренных примесей и растворенного кислорода в глубоких стратифицированных водохранилищах с учетом специфики гидростроительства в Сибири.
Практическая значимость и реализация результатов. С использованием разработанного комплекса гидрологических 1D-моделей дана оценка воздействия строительства проектируемых крупных гидроузлов на изменение гидрологического режима сибирских рек Катунь, Томь, Тимптон и Нижняя Тунгуска на стадии предпроектных исследований. В том числе рассмотрено применение селективного водозабора для уменьшения негативных воздействий гидрострои-тельства на состояние водной среды. Рассчитанные количественные характери-стики гидроледотермического режима нижнего бьефа Новосибирской ГЭС мо-гут быть использованы для обоснования режима попусков из Новосибирского водохранилища в зимние периоды маловодных лет в целях обеспечения устой-чивого водоснабжения г. Новосибирска.
На основе математических моделей гидроледотермических процессов в во-дохранилищах и нижних бьефах ГЭС созданы и зарегистрированы в РОСАПО 4 программных комплекса. Ядро программного комплекса «Гидроледотермика-1DH (Полынья)», созданного на основе 1DH-модели, использовано для разработки учебно-научной установки по тематике работ Алтайского научно-образовательного центра информационных технологий (АНОЦ ИТ).