Численное моделирование изменения рельефа дна водоема при наличии гравитационных волн

Аннотация

Обсуждаются вопросы построения и адаптации к переменным природно-климатическим условиям и географическим особенностям прецизионных математических моделей гидродинамики волновых процессов и рельефообразования. Для новых по постановкам задач, рассматриваемых в статье, характерна проблема неполноты исходной информации, которая разрешается за счет привлечения данных дистанционного зондирования и кадастровой съемки. Вследствие этого комплекс созданных авторами алгоритмов включает растровые модели динамически изменяющегося рельефа дна с учетом результатов кадастровых съемок, дистанционного зондирования и результатов численного моделирования. При этом математическая модель транспорта донных материалов позволяет предсказывать динамику рельефа дна вследствие движения воды и многокомпонентных твердых частиц, учитывает пористость грунта, критическое значение касательного напряжения, при котором начинается перемещение наносов, турбулентный обмен, трансформацию геометрии дна, ветровые течения и трение о дно. С использованием программ, разработанных на основе комплекса алгоритмов, выполнены прогностические расчеты процессов эрозии берега и перестроения рельефа дна. Программы дают возможность задавать сложную геометрию дна в виде растровой модели, отвечающей сведениям кадастровых съемок и дистанционного зондирования, виду и характеристикам источника колебаний воды, направлению и скорости ветра. При анализе состояния водного объекта в целом принимаются во внимание характерные особенности природных процессов, одну из которых стоит отметить особо – это пространственно-временная изменчивость донного рельефа. Моделирование транспорта наносов показало, что с течением времени происходит их образование вблизи береговой зоны и, как следствие, уменьшение уклона ее дна и постепенное обмеление водоема.