Моделирование последствий аварийного загрязнения поверхностных водных объектов на основе метода Монте-Карло

• Автор: Козлинских, Алексей Егорович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 171 с.

Содержание

Введение

1. Процессы переноса примесей в естественных водных объектах

1.1. Общие представления

1.2. Турбулентность русловых потоков

1.3. Описание процессов переноса

1.3.1. Молекулярная диффузия

^ 1.1.2. Турбулентная диффузия

1.1.3. Продольная дисперсия

1.1.4. Особенности описания «мертвых зон» в водотоках
Выводы
2. Модели течений и переноса загрязняющих веществ в естественных водных объектах
2.1. Модели адвективно-диффузионного переноса вещества в водных • объектах и методы их решения
2.2. Модели описания течений в водных объектах
2.2.1. Прямое численное моделирование турбулентности
2.2.2. Обзор прикладных моделей
2.2.3. Одномерная модель
2.2.4. Двухмерная модель
2.2.5. Квазитрехмерная модель
ф 2.3. Описание переноса примеси в водных объектах
2.3.1. Аналитические решения
2.3.2. Численные модели
2.3.3. Описание распространения примеси в водных объектах на
основе метода Монте-Карло
Выводы
% 3. Коэффициенты дисперсии примеси в естественных водных объектах
3.1. Осредненные уравнения переноса примеси

3.2. Оценка коэффициентов дисперсии на основе гидравлических характеристик потока
3.2.1. Общие оценки
3.1.2. Коэффициент вертикальной дисперсии
3.1.3. Коэффициент поперечной дисперсии
3.1.4. Коэффициент продольной дисперсии
Выводы
4. Численное моделирование процесса дисперсии примеси в водотоках на основе метода Монте - Карло
4.1. Экспериментальные методы определения коэффициента продольной дисперсии
4.2. Начальный период смешения
4.3. Численная схема определения коэффициента продольной дисперсии
4.4. Продольное рассеяние примеси в прямолинейном канале и
реках
4.5. Продольная дисперсия в неоднородных по длине потоках
Выводы
5. Особенности моделирования переноса нефтяного загрязнения в поверхностных водотоках
5.1. Актуальность задачи
5.2. Основные физико-химические процессы, определяющие скорость трансформации нефтяных углеводородов в водной среде
5.3. Характерные особенности переноса нефтяного загрязнения в поверхностных водотоках
5.4. Математическая модель описания распространения нефтяного загрязнения в поверхностных водотоках
5.4.1. Расчет поля скорости
5.4.2. Расчет переноса нефтяного загрязнения

5.5. Верификация модели
Выводы
6. Особенности построения имитационных компьютерных моделей аварийных ситуаций на водных объектах
6.1. Особенности компьютерного моделирования
6.2. Требования к прикладным имитационным моделям прогнозирования аварийных ситуаций, связанных с попаданием ЗВ в водный объект
6.3. Модели, используемые при анализе аварийных ситуаций на водных объектах
6.3.1. Одномерные модели
6.1.2. Двухмерные модели
6.1.3. Трехмерные Модели
6.4. Информационное обеспечение математических моделей
6.5. Примеры создания компьютерных имитационных моделей переноса ЗВ в естественных водных объектах
6.5.1. Анализ последствий аварийных ситуаций на шламохранилищах ОАО «Уралкалий»
6.5.2. Описание разливов нефти на переходе нефтепроводов через р. Тулва
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

задачи при значительном превышении продольных размеров над поперечными. Кроме того, в большинстве практических задач прогноза качества воды диффузия в вертикальном направлении происходит значительно быстрее, чем в поперечном и продольном направлении, поэтому есть возможность рассматривать равномерное распределение примеси по вертикали. При этом следует отметить, что пренебрежение вертикальной проекцией градиента концентрации не упрощает существенно решение самой задачи, поскольку граничные условия всегда зависят от морфологических особенностей водоемов и водотоков. При схематизации процесса адвективно-диффузионного переноса примесей следует учитывать:
^ размерность исследуемой области и процесса
• модель одномерная
• двухмерная в плане
• двухмерная в вертикальном сечении
• трехмерная;
^ тип режима адвективно-диффузионного переноса
• стационарный
• нестационарный;
^ граничные условия (I, II, III рода);
^ описание адвективно-диффузионного процесса
• по связи с направлением диффузии (изотропная,
анизотропная, смешанная)
• по степени неоднородности (однородная, неоднородная)
• по типу загрязняющих веществ (консервативные,
неконсервативные).
Такая схематизация учитывает основные определяющие факторы процесса переноса загрязняющих веществ, характер водного режима, его гидравлические, морфологические и гидрохимические характеристики, условия выпуска сточных вод и самоочищения для различных фаз водного состояния и так далее. При выборе частных модельных схем для водоемов