Модельный анализ термического и ледового режима крупного равнинного водохранилища (на примере Новосибирского водохранилища)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

На основе программного комплекса Дельфт3Д (Delft3D), дополненного ледовым модулем, создана трехмерная численная модель термических процессов в Новосибирском водохранилище. По результатам расчета за 1981 г. выполнен анализ термического и ледового режима водохранилища в годовом цикле. Результаты расчета температуры воды сопоставлены с данными наблюдений и усреднены для поверхностного, придонного и среднего слоев характерных районов водохранилища. Модель может быть использована как основа для моделирования экологических процессов и принятия управленческих решений по оптимизации использования водных ресурсов водохранилища.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Н. Семчуков

Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН

Author for correspondence.
Email: a.semchukov@inbox.ru
Russian Federation, Барнаул

А. А. Цхай

Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН; Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Email: a.semchukov@inbox.ru
Russian Federation, Барнаул; Барнаул

В. В. Кириллов

Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН

Email: a.semchukov@inbox.ru
Russian Federation, Барнаул

References

  1. Веселов В.М., Прибыльская И.Р. Специализированный архив метеоданных для климатических исследований. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2019. [Электронный ресурс]. http://aisori.meteo.ru/ClimateR (дата обращения: 09.09.2019)
  2. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Новосибирское водохранилище и озера бассейна Cредней Оби / Под ред. В.А. Знаменского, М.Я. Кунявского. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 156 с.
  3. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 1980 г. Ч. 1. Реки и каналы. Т. 6. Бассейн Карского моря (западная часть). Вып. 0–3. Река Обь и ее бассейн до устья р. Иртыш. Новосибирск: ЗСУГМС, 1982. 536 c.
  4. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 1980 г. Ч. 2. Озера и водохранилища. Т. 6. Бассейн Карского моря (западная часть). Вып. 0–3. Река Обь и ее бассейн до устья р. Иртыша. Новосибирск: ЗСУГМС, 1982. 109 с.
  5. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 1981 г. Ч. 1. Реки и каналы. Т. 1. Вып. 10. Бассейны Оби (без бассейна Иртыша), Надыма, Пура, Таза. Новосибирск: ЗСУГМС, 1984. 540 c.
  6. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. 1981 г. Ч. 2. Озера и водохранилища. Т. 1. Вып. 10. Бассейн Карского моря. Новосибирск: ЗСУГМС, 1983. 97 c.
  7. Зиновьев А.Т., Кошелев К.Б., Марусин К.В. Влияние Новосибирского водохранилища на уровни воды реки Оби в период весеннего половодья (территория города Камень-на-Оби) // Вод. хоз-во России: проблемы, технологии, управление. 2020. № 4. С. 6–18.
  8. Карта Новосибирского водохранилища. Новосибирск: Обское гос. бассейновое упр. вод. путей и судоходства, 2007.
  9. Квон В.И., Квон Д.В., Зонов С.Д., Карамышев В.Б., Филатова Т.Н. Численный расчет сезонных изменений термической структуры в равнинных водохранилищах // Совместный вып. журн. “Вычислительные технологии” и журн. “Региональный вестник Востока”. По материалам международ. конф. “Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании”. 2003. Ч. 4. C. 277–282.
  10. Комплексные исследования Новосибирского водохранилища / Под ред. Ю.И. Подлипского, Т.С. Чайковской. М.: Гидрометеоиздат, 1985. 134 с.
  11. Многолетняя динамика водно-экологического режима Новосибирского водохранилища / Отв. ред. О.Ф. Васильев. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. 393 с.
  12. Савкин В.М., Двуреченская С.Я., Орлова Г.А., Булычева Т.М. Формирование гидролого-гидрохимического режима верхней Оби на участке Новосибирского водохранилища в условиях изменения природно-техногенной ситуации // Сиб. экол. журн. 2003. Т. 10. № 2. С. 171–179.
  13. Федорова Е.А. Особенности осадконакопления в котловинах водохранилищ равнинного и предгорного типа на примере Новосибирского и Красноярского водохранилищ. Дис. … канд. геогр. наук. М.: МГУ, 2016. 178 с.
  14. Филатов Н.Н. Разработка новых моделей термогидродинамики и экосистемы Ладожского озера // Современное состояние и проблемы антропогенной трансформации экосистемы Ладожского озера в условиях изменяющегося климата / Под ред. С.А. Кондратьева. М.: РАН, 2021. С. 491–493.
  15. Филатов Н.Н., Исаев А.В., Савчук О.П. Оценка состояния и прогнозирование изменений гидрологического режима и экосистем крупных озер // Тр. КарНЦ РАН. 2019. № 3. С. 99–113.
  16. Davies A.M., Gerritsen H. An intercomparison of three-dimensional tidal hydrodynamic models of the Irish Sea // Tellus А. V. 46. № 2. P. 200–221.
  17. Delft3D-FLOW. User Manual. Version 4.05. Delft: Deltares, 2023. 701 p. [Электронный ресурс]. https://content.oss.deltares.nl/delft3d4/Delft3D-FLOW_User_Manual.pdf (дата обращения: 17.05.2023)
  18. Gill A.E. Atmosphere-ocean dynamics. New York: Acad. Press, 1982. 652 p.
  19. Goede E.D. de, Graaff R.F. de, Wagner T., Sheets B. Modelling of ice growth and transport on a regional scale, with application to Fountain Lake // Proc. 33rd Int. Conf. Offshore Mechanics Arctic Engineering. San Francisco: Am. Soc. Mechanical Engineers, 2014. V. 45561. P. V010T07A037.
  20. Graaff R.F. de, Lindfors A., Rasmus K., Morelissen R. Modelling of a Thermal Discharge in an Ice-covered Estuary in Finland // Proc. OTC Arctic Technol. Conf. Copenhagen: OTC, 2015. P. OTC–25521.
  21. Hunke E.C., Dukowicz J.K. An elastic-viscous-plastic model for sea ice dynamics // J. Physi. Oceanogr. 1997. P. 849–1867.
  22. Koshelev K.B., Goede E.D. de, Zinoviev A.T., Graaff R.F. de. Modelling of thermal stratification and ice dynamics with application to Lake Teletskoye, Altai Republic, Russia // Water Resour. 2021. V. 48. № 3. P. 368–377.
  23. Kravtchenko V.V. A 2D numerical model of Novosibirsk reservoir flows using a mixed finite element method // Bull. Novosibirsk Computing Center. Ser. Numerical modeling in atmosphere, ocean, and environment studies. 2016. № 19. P. 11–16.
  24. Kravtchenko V.V., Golubeva E.N., Tskhai A.A., Tarhanova M.A., Kraineva M.V., Platov G.A. The Novosibirsk reservoir hydrothermal regime model // Bull. Novosibirsk Computing Center. Seri. Numerical modeling in atmosphere, ocean, and environment studies. 2019. № 17. P. 31–50.
  25. Leendertse J.J. Aspects of a computational model for long-period water-wave propagation. Santa Monica: RAND, 1967. 187 p.
  26. Lietaer O., Fichefet T., Legat V. The effects of resolving the Canadian Arctic Archipelago in a finite element sea ice model // Ocean Modelling. 2008. P. 140–152.
  27. Millero F.J., Poisson A. International one atmosphere equation of state of seawater // UNESCO technical papers in marine science. 1981. V. 38. P. 13–18.
  28. Rayan P.J., Harleman D.R.F., Stolzenbach K.D. Surface heat loss from cooling ponds. // Water Resour. Res. 1974. V. 10. № 5. P. 930–938.
  29. Semtner A.J.Jr. Numerical simulation of the Arctic Ocean circulation // J. Phys. Oceanogr. 1976. P. 409–424.
  30. Stelling G.S., Leendertse J.J. Approximation of convective processes by cyclic AOI methods // Estuarine and coastal modeling. Proc. 2nd Conf. Estuarine Coastal Modelling. Tampa: ASCE, 1992. P. 771–782.
  31. Tskhai A.A., Ageikov V.Yu. Spatiotemporal Model of the Ecosystem of the Novosibirsk Reservoir // Geogr. Natural Resour. 2022. V. 43. Suppl. 1. P. S85–S91.
  32. Tskhai A.A., Ageikov V.Yu., Semchukov A.N. Ecohydrological mechanism of phytoplankton distribution in the water body // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. V. 866. Proc. 3rd Int. Sci. Conf. “Sustainable and Efficient Use of Energy, Water and Natural Resources”. St. Petersburg, 2021. [Электронный ресурс]. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/866/1/012040/pdf (дата обращения: 20.09.2023)
  33. Tskhai A.A., Ageikov V.Yu., Semchukov A.N. Modeling of the spatial distribution of the components for the ecosystem of the Novosibirsk reservoir // Proc. All-Russian Conf. Int. Participation “Spatial data processing for monitoring of natural and anthropogenic processes” (SDM–2021). Novosibirsk, 2021. P. 557–566. [Электронный ресурс]. http://ceur-ws.org/Vol-3006/66_regular_paper.pdf (дата обращения: 20.09.2023)
  34. Wake A., Rumer R.R. Modeling ice regime of Lake Erie // J. Hydraulics Division. 1979. V. 105. № 7. P. 827–844.
  35. Zhang Y.J., Wu C., Anderson J., Danilov S., Wang Q., Liu Y., Wang Q. Lake ice simulation using a 3D unstructured grid model // Ocean Dynamics. 2023. V. 73. P. 219–230.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Calculation grid, bottom level in its cells in relation to NPU (m), characteristic areas of the Novosibirsk reservoir. Circles - raid verticals, small digits - their numbers, big digits - numbers of districts

Download (82KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Estimated ice thickness (m) at the Novosibirsk reservoir on 7 April 1981

Download (50KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Surface (a) and bottom (b) estimated water temperature of the Novosibirsk reservoir at noon on 14 June 1981 (°C)

Download (59KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Vertical distribution of calculated (solid line) and measured (dots) water temperature at the raid vertical No. 14 (near the HPP dam) of the Novosibirsk reservoir for the moments of the highest stratification according to measurements. a - 10 June, b - 19 June, c - 1 July, d - 20 July, e - 10 August, f - 20 August

Download (86KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Estimated water temperature of the Novosibirsk reservoir for surface boxes of districts 1 (1), 9 (9) and 10 (10) for 1981

Download (82KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Estimated water temperature of the Novosibirsk reservoir for the surface (1), middle (2) and bottom (3) boxes of area 8 for 1981

Download (65KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».