Эволюция стратифицированных течений в водохранилищах

• Автор: Кременецкий, Вячеслав Вячеславович
• Шифр специальности: 04.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил

Глава 1 Обзор результатов исследований стратифицированных течений.

1.1 Результаты натурных исследований придонных и промежуточ

ных плотностных течений.

1.2 Теоретические подходы к описанию ст ратифицированных пото

ков.

1.3 Аппаратура и методы структурных исследований плотностных

течений.

Заключение по обзору

Глава 2 Объекты исследований и методика измерений.

2.1 Описание опорных полигонов

2.2 Измерительные системы

Глава 3 Циркуляционный и гравитационный плотностные
потоки с внутренней волной.
3.1 Циркуляционное плотностное течение
3.1.1 Анализ изменений характеристик потока во времени
3.1.2 Особенности массобмена в плотностном потоке на
Можайском водохранилище
3.1.3 О природе течения
3.1.4 Влияние внутренней волны на распределение скорости
течения.
3.2 Структура нестационарного гравитационного потока
3.2.1 Особенности структуры и динамики плотностного пото
ка в зоне его формирования.
3.2.2 Вихреволновые преобразования плотностного потока
3.2.3 Вертикальная структура поля возмущений
3.3 Основные результаты
Глава 4 Плотностные потоки, индуцированные ветром и
внутренней волной.
4.1 Анализ экспериментальных данных о стратифицированных те
чениях с ветровым энергообеспечением.
4.1.1 Промежуточное стратифицированное течение струйного
типа.
4.1.2 Придонный плотностной поток, индуцированный ветром
и внутренней волной.
4.2 Эволюция волнового придонного плотностного потока от его
зарождения до затухания.
4.2.1 Изменения средних характеристик течения во времени
4.2.2 Преобразования термогидродинамических полей и рас- 97 пределений концентраций примесей.
4.2.3 Вертикальная структура течения, механизм ее образова- 100 ния и теоретическое описание.
4.2.4 Теоретическое описание развития волнового бароклинно- 108 го придонного плотностного течения.
4.3 Результаты исследований одновременного развития промежуточного и придонного течений, генерируемых ветром и внут
ренней волной.
4.3.1 Структурные преобразования полей температуры, элек- 113 тропроводности воды и концентрации взвеси.
4.3.2 Вертикальная структура течения и ее эволюция
4.3.3 Расчет скоростей промежуточного и придонного течений
4.3.4 Механизм развития плотностного течения, индуцирован- 129 ного ветром и внутренней волной.
4.4 Основные результаты
Глава 5 Воздействие стратифицированных течений с внутренней волной на формирование качества воды в водохранилищах
5.1 О взаимосвязи изменений характеристик плотностного потока с
параметрами качества воды
5.2 Влияние плотностных течений с внутренними волнами на пе-
ренос примесей
5.3 Основные результаты.
Заключение
Литература

Диссертация посвящена комплексным гидрофизическим экспериментальным и теоретическим исследованиям стратифицированных течений. Основное внимание уделяется особенностям динамики и механизмам развития течений по глубине и во времени в равнинных водохранилищах. Разрабатываются и проверяются математические модели придонных и промежуточных стратифицированных потоков, индуцированных ветром и внутренними волнами. Рассматриваются экологические аспекты решаемых задач.
Динамика придонных стратифицированных течений определяется тангенциальной составляющей силы тяжести, градиентами давления и напряжения трения, которыми обусловлены эти потоки, движущиеся под слоями вод меньшей плотности. Распространение таких течений в водохранилищах, озерах и морях сопровождается эффективным переносом естественных и техногенных примесей, загрязнениями гидросферы, формированием отложений наносов и донной эрозией, разрушениями гидросооружений и подводных коммуникаций. Плотностные потоки вносят существенный вклад в крупномасштабные динамические явления в природных бассейнах. К особенно важным относятся эффекты воздействия плотност-ных течений на процессы формирования качества воды.
Несмотря на необходимость построения теории стратифицированных течений, механизмы многих явлений, определяющих закономерности распространения этих потоков, еще не раскрыты. Основные физические проблемы связаны с многообразием структурных форм течений и видов энер-гомассообмена. Эволюция течения по мере его распространения зависит от устойчивости и типа стратификации, а также от параметров водоема, в котором распространяется поток (уклон дна, глубина, интенсивность общего

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОБЗОРУ
На основании представленного обзора можно сделать следующие выводы:
• Результаты комплексных натурных гидрофизических исследований придонных стратифицированных течений в равнинных водохранилищах остаются уникальными, несмотря на значительную роль этих потоков в процессах внутриводоемного энергомассообмена.
• Моделирование эволюции распределений скорости придонных стратифицированных потоков проводилось преимущественно в рамках одномерных моделей без учёта волновых флуктуаций продольного градиента давления.
• К нераскрытым механизмам развития плотностных течений относятся эффекты взаимодействия этих потоков с дрейфовыми. Существующая информация о таких процессах носит в основном качественный характер, что резко ограничивает возможности математического моделирования.
В соответствии с этими выводами сформулированы задачи, решаемые в
диссертационной работе:
1) Провести натурные исследования и анализ структурных преобразований плотностных течений в равнинном водохранилище.
2) Выявить закономерности эволюции термогидродинамических полей, распределений концентрации взвеси и растворённых солей в водоеме при наличии в нём плотностного потока.
3) Построить математические модели развивающихся нестационарных придонных и промежуточных струйных стратифицированных течений.
4) Выявить закономерности воздействия стратифицированных потоков на распределения параметров состава воды.