ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФУЗИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В РЕКАХ: ОДНО- И ДВУМЕРНАЯ ЗАДАЧИ

Работа посвящена актуальной проблеме моделирования и таким образом впоследствии прогнозирования распространения загрязнений потоком воды в реках. Особенно актуальна данная задача в аспекте учета стока в основное русло притоков рек. Рассмотрены общие вопросы моделирования экологических систем, показана важность методологического подхода. Далее проблема декомпозирована на исследование речного русла, поскольку в реках присутствуют значительные скорости течения воды и распространение загрязняющих веществ может носить взрывной характер. В настоящей статье рассматривается диффузия загрязняющих веществ в реках в рамках одно- и двумерной задач. В качестве исходных используются уравнения переноса веществ вдоль траекторий – для одномерного случая и нестационарное уравнение конвекции-диффузии в дивергентном виде – для двумерного случая с соответствующими граничными условиями. Уравнения решены численно с использованием программного продукта Matlab. Построены профили распределения концентраций загрязняющих веществ для скоростей потока воды в реке в диапазоне 1-10 м. Показано, что для небольших скоростей наблюдается плавное повышение концентрации, далее с увеличением скорости возникает резкий скачок с наступлением насыщения, и затем для больших скоростей потока наблюдаются осцилляции, связанные с релаксационными процессами.

1. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. СПб.: Наука, 2001. – 147 с.

2. Быков А.А. Моделирование природоохранной деятельности: учебное пособие. М.: Изд-во НУМЦ Госкомэкологии России, 1998. – 182 с.

3. Куракина Н.И., Емельянова В.Н., Коробейников С.А., Никанорова Е.С. Пространственное моделирование загрязнения водных объектов. // http://www.dataplus.ru/Arcrev/Number_36/12_cvall.html

4. Вишневецкий В.Ю. Метод и система интегральной оценки показателей качества стока горных рек : дис. … канд. техн. наук. – Таганрог, 2006. – С. 49-50.

5. Самарский, А.А., Численные методы решения задач конвекции – диффузии / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич – М.: Эдиториал УРСС. – 1999. – 248 с

6. Курбатова, Е.А. MATLAB 7. Самоучитель [Текст] / Е.А. Курбатова – Вильямс, 2005. – 256 с.

7. Поршнев, С.В. MATLAB 7. Основы работы и программирования. Учебник. [Текст] / С.В. Поршнев. Изд-во Бином. Лаборатория знаний, – 2006. – 320 с.