СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Глава 1 Обзор результатов исследований стратифицированных течений.
I I Результаты натурных исследований придонных и промежуточ- 9 ных плотностных течений.
1.2 Теоретические подходы к описанию стратифицированных иото- 32 ков.
1.3 Аппаратура и методы структурных исследований плотностных 42 течений.
Заключение по обзору 49
Глава 2 Объекты исследований и методика измерений.
2.1 Описание опорных полигонов. 50
2.2 Измерительные системы. 60
Глава 3 Циркуляционный и гравитационный плотностные потоки с внутренней волной.
3.1 Циркуляционное плотностное течение. 61
3.1.1 Анализ изменений характеристик потока во времени 64
3.1.2 Особенности массобмена в плотностном потоке на 66 Можайском водохранилище
3.1.3 О природе течения. 68
3.1.4 Влияние внуї ренней волны на распределение скорости 71 течения.
3.2 Структура нестационарного гравитационного потока. 73
3.2.1 Особенности структуры и динамики плотностного пото- 73 ка в зоне его формирования.
3.2.2 Вихреволновые преобразования плотностного потока. 75
3.2.3 Вертикальная структура ноля возмущений 78
3.3 Основные результаты. 81
Глава 4 Плотностные потоки, индуцированные ветром и внутренней волной.
4.1 Анализ экспериментальных данных о стратифицированных те- 82
чениях с ветровым энергообеспечением.
4.1.1 І Іромежуточное страт ифицированное течение струйного 83
типа.
Содержание 1
4.1.2 Придонный плотност ной поток, индуцированный ветром 88
и внутренней волной.
4.2 Эволюция волнового придонного плотностного потока от его 93
зарождения до затухания.
4.2.1 Изменения средних характеристик течения во времени. 93
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- 113
ренней волной.
4.3.1 Структурные преобразования нолей температуры, элек- 113 тропроводности воды и концентрации взвеси.
4.3.2 Вертикальная структура течения и ее эволюция. 119
4.3.3 Расчет скоростей промежуточного и придонного течений. 126
4.3.4 Механизм развития плотностного течения, индуцирован- 129 ного ветром и внутренней волной.
4.4 Основные результаты. 133
Глава 5 Воздействие стратифицированных течении с внутренней волной на формирование качества воды в водохранилищах
5.1 О взаимосвязи изменений характеристик плотностного потока с
параметрами качества воды 134
5.2 Влияние илотностных течений с внутренними волнами на перенос примесей. 140
5.3 Основные результаты.
Заключение 142
Литература 143
Содержание
2
диффузии примесей в потоке. Выявлению этих закономерностей посвящена целая серия публикаций.
В особую группу можно выделить влияние геострофических эффектов на плотностныс потоки [12, 18, 19. 71]. В лабораторных условиях установлено существование 2-х режимов плотностного течения: гсострофического и волновихревого. Показано, что плотностиое и вол но-вихревое течения легко преодолевают хребты и каньоны с пологими склонами, однако препятствия с отвесными стенками могу г быть для них мало преодолимыми.
В работе [76], исследовался перенос радиоактивных загрязнений придонными плотностными течениями на примере о. Биел (Швейцария). В качестве трассера был выбран Со, содержащийся в сгоках Мюхлсбсргской АЭС и переносимый водами р. Аар, впадающей в исследуемое озеро. Для анализа распространения выбранного изотопа предложена интрузионная модель, основанная на оценке плавучести. Предполагается, что в теплый период времени (летом) стратификация определяется температурой. В холодное время года, когда тем-иерагура воды близка к 4°С, концентрация (плотность) повышается, увеличивая время осаждения и, соответственно, время необходимое для адсорбции. Пригодность модели для прогнозов распространения примесей была подтверждена практическими исследованиями. Предложенная комбинация геофизических и физических подходов может применяться для моделирования распространения любых элементов органических или неорганических происхождения в водной среде.
В монографии [30] обобщены результаты детального исследования геохимической миграции и взаимодействия более 50 элементов, включая радиоактивные изотопы стоков Кольской АЭС, в водохранилище и донных отложений одного из крупнейших водоемов в Заполярье - оз. Имандра. Выделенные авторами основные механизмы переноса и седиментацию элементов (горизонтальный перенос течениями, осаждение взвешенных фракций, вовлечение элемен-
Глава 1 14
тов в редокс цикл и т.д.) позволили провести анализ исторического тренда геохимических преобразований озера и его связи с состоянием экосистемы. Из анализа этих данных следует вывод о высокой вероятности существования придонных плотностных потоков, играющих существенную роль в динамике озера [14].
В исследованиях, представленных в [44], на примере Иваньковского и Рыбинского водохранилищ дана оценка воздействия бытовых и промышленных сточных вод крупных городов на близлежащие участки и водоем в целом. Предпринята попытка районирования водохранилища с учетом данных о реакции планктоноценоза на воздействие сточных вод, при л ом выделяются области относительного экологического благополучия, токсичная и эвтрофная зоны, и производится сопоставление данных районов с состоянием экосистемы. В ходе анализа установлены размеры этих зон, оценена слепень нарушения биоты, зависимость ес составляющих от гидромстеоусловий, а также определено сочетание антропогенных и природных факторов, при которых на этих акваториях складываются критические системы [45]. Установлено, что повышенные температуры, минерализация, органическая взвесь, другие загрязнения вещества и токсинаты создают среду, в которой естественная биота угнетена. Критические системы возникают при экстремальных метеоусловиях, залповых выбросах, авариях и т.п. Большую роль в тепловой циркуляции и эволюции водных масс играют придонные стратифицированные потоки.
Анализу закономерностей эволюции водных масс в равнинных водохранилищах (рассмотрено более 80 объектов) посвящена также работа [73]. В монографии содержатся уникальные данные систематических измерений за 1960-81 г.г. на водохранилищах Волжского бассейна и бассейна Москвы реки. Во всех слабопроточных водохранилищах обнаружены млотностные течения, которые оказывают большое влияние на устойчивость водных масс. В «речных» водохранилищах наряду с рельефом дна существенное влияние на динамику
Глава I 15
- Київ+380960830922