Влияние гидродинамических режимов на смешение вод сливающихся рек

Авторы

  • Татьяна Петровна Любимова Институт механики сплошных сред УрО РАН; Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Анатолий Павлович Лепихин Горный институт УрО РАН; Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Янина Николаевна Паршакова Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Карло Гуалтьери University of Napoli Federico II, Napoli, Italy
  • Стюарт Николас Лэйн Institute of Earth Surface Dynamics, University of Lausanne, Lausanne, Switzerland
  • Бернард Ру Aix-Marseille Université and Ecole Centrale Marseille, Marseille, France

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2018.11.3.26

Ключевые слова:

слияние двух рек, вторичные течения, трехмерное численное моделирование, ослабление поперечного перемешивания

Аннотация

В настоящее время широко обсуждается наблюдаемое в ряде случаев значительное ослабление интенсивности поперечного перемешивания вод при слиянии крупных рек. Поскольку особенности смешения крупных водотоков имеют не только познавательный интерес, но и значительное хозяйственное значение, исследованию этой проблемы посвящено большое число работ. Эксплуатация водных ресурсов требует проведения на водных объектах мер по организации водопользования, которое может быть рациональным только при понимании происходящих в водоемах процессов. Для объяснения интересного и важного с точки зрения экологии «подавления» поперечного перемешивания предлагается весьма широкий спектр гипотез, вплоть до отрицания турбулентности в реках. Одним из возможных механизмов, вызывающих это явление, может быть поперечная циркуляция, проявляющаяся как вторичные течения второго рода по Прандтлю. Характерная скорость циркуляционных потоков очень мала и трудно поддается прямому инструментальному измерению, однако, по мнению авторов настоящей работы, циркуляционные потоки могут значительно затруднить поперечное перемешивание при слиянии. Выдвигаемая гипотеза апробирована в вычислительных экспериментах в рамках трехмерной постановки для размеров реального водного объекта - реки Кама, при впадении в нее реки Вишера. Расчеты показали, что при достаточно больших расходах на протяжении больших расстояний от места слияния воды рек практически не перемешиваются в горизонтальном направлении по всей глубине. Обнаружено, что ниже места слияния формируется двухвихревое течение, которое и служит причиной ослабления перемешивания; при этом движение жидкости в вихрях таково, что вблизи свободной поверхности она перемещается от берегов к середине русла.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

Аполлов Б.А. Учение о реках. М.: Изд-во МГУ, 1951. 522 с.

https://www.tripadvisor.ru/ShowUserReviews-g303235-d5554183-r229755948 (дата обращения: 12.10.1018).

Маккавеев В.М. О распространении растворов в турбулентном потоке и о химическом методе измерения расхода // Зап. ГГИ. 1933. Т. X. С. 229-246.

Schmidt W. Der massenaustausch in freier luft und verwandte erscheinugen. Hamburg ,1926. 127 c.

Караушев А.В., Меерович Л.Н., Серков Н.К. Моделирование зон распространения неконсервативных загрязняющих веществ в водоемах // Труды ГГИ. 1982. Вып. 283. С. 116-125.

Taylor G. Dispersion of soluble matter in solvent flowing slowly through a tube // Proc. Roy. Soc. 1953. Vol. 219. No. 1137. P. 186‑203. DOI

Прандтль Л. Гидроэромеханика. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. 576 с.

Fisher H.В. Dispersion predictions in natural streams // J. Sanitary Eng. Div. ABSE. 1968. Vol. 94. No. 5. P. 927-944.

Bansal M.K. Dispersion in natural streams // J. Hydr. Div. 1971. Vol. 97. No. 11. P. 1867-1886.

Best J.L. Sediment transport and bed morphology at river channel confluences // Sedimentology. 1988. Vol. 35. No. 3. P. 481–498. DOI

Leite Ribeiro M., Blanckaert K., Roy A.G., Schleiss A.J. Flow and sediment dynamics in channel confluences // J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117. No. F1. F01035. DOI

Constantinescu G., Miyawaki Sh., Rhoads B., Sukhodolov A., Kirkil G. Structure of turbulent flow at a river confluence with momentum and velocity ratios close to 1: Insight provided by an eddy-resolving numerical simulation // Water Resour. Res. 2011. Vol. 47. No. 5. W05507. DOI

Лепихин А.П., Любимова Т.П., Паршакова Я.Н., Тиунов А.А. Численное моделирование разбавления и переноса высокоминерализованных рассолов в турбулентных потоках // Вычисл. мех. сплош. сред. 2010. Т. 3, № 4. С. 68-79. DOI

Lyubimova T., Lepikhin A., Konovalov V., Parshakova Ya., Tiunov A. Formation of the density currents in the zone of confluence of two rivers // J. Hydrol. 2014. Vol. 508. P. 328-342. DOI

Любимова Т.П., Лепихин А.П., Паршакова Я.Н., Циберкин К.Б. Численное моделирование инфильтрации жидких отходов из хранилища в прилегающие грунтовые воды и поверхностные водоёмы // Вычисл. мех. сплош. сред. 2015. Т. 8, № 3. С. 310-318. DOI

Launder B.E., Spalding D.B. Lectures in mathematical models of turbulence. London, England: Academic Press, 1972. 169 p.

Загрузки

Опубликован

2018-10-23

Выпуск

Раздел

Статьи

Как цитировать

Любимова, Т. П., Лепихин, А. П., Паршакова, Я. Н., Гуалтьери, К., Лэйн, С. Н., & Ру, Б. (2018). Влияние гидродинамических режимов на смешение вод сливающихся рек. Вычислительная механика сплошных сред, 11(3), 354-361. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2018.11.3.26