Введение к работе
Актуальность темы. Изучение процессов тепло-, солэ-, массопо-реноса во взаимосвязашшх водных средах имеет важное научное, природоохранное и экологическое значение. Вынос солей из догашх отложений водоемов, распространение радиоактивних загрязнений из мест захорояепия отходов и при случайных выбросах, перераспределение стока между поверхностными и подземными водами могут оказывать решающее влияние на качество водных ресурсов. Тепловые процессы в мелких водоемах являются опроделящим фактором функциоттровапия водных экосистем, изменения суммарного испарения и , как следствие, колебаний уровня водоемов. Математическое моделировапив подобных процессов - один из важнейших методов их изучения. В диссертации поставленные задачи изучаются с помощью аналитических методов, которые позволяют выделить основные (качественные и количественные) закономерности, получить относительно простое описание полей скорости, температуры, концентрации загрязпявдих веществ.
Цель работы состоит в необходимом для прогнозирования качества водных ресурсов изучении закономерностей, процессов, происходл-іцях во взаимосвязанных грунтовых и водных потоках, в том число в исследовании* тепло-соло переноса в этих средах. В соответствии с этой целью ставятся задачи: построить математическое описание процессов, сформулировать краевые задачи, обосновать улрощопия математических моделей-, сохраняя физическую сущность процессов, получить аналитические решения некоторых задач тепло-, соло-, массообменв между грунтовыми и поверхностными водами, интерпретировать полученные результаты.
Научная новизна. В двумерной профильной гидродинамической постановке рассмотрено нестационарное течение жидкости со свободной поверхностью и получено аналитическое решение задачи с подвижной границей. Рассмотрены как единый процесс течение в открытом русле п подрусловой фильтрационный поток, их взаимодействие п зависимости от различных конфигураций водных объектов. Аналятичос-. ки решены задачи выноса растворимых солей из дойных отлогопий, распространения радиоактивной примеси от источника на боковой границе потока. Найдена зависимость температуры и скорости испарения водоема от его глубины.
Обоснованность и достоверность научных гголожэний и розулътп-
тов работы подтверздается сравнением результатов с материалами натурних наблвдоїшй, численными расчетами аналогичных задач. Оценены границы применимости приближенных аналитических решений.
Практическое значение работы. Результаты могут быть полезны для описания представленных в работе природных процессов, при решении обратных задач (управления, определения коэффициентов переноса и др.), при проверке точности числеиных расчетов на модельных примерах. Найденные распределения скорости могут быть использованы для пахоадения поля концентрации диффундирующих веществ, планирования природоохранных мероприятий, выбора параметров конструкций. Рошоїшя тепловых задач применимы для оценки теплообмена и испарения. Полученные распределения концентраций позволяет оценить масштабы загрязнений на различном удалении от источника.
Апробация работ. Основные результаты докладывались и обсуж-дались на конференции "Гидрология 2000 года" (Москва, 1986 г.), 12 школе-семинаре "Математическое моделирование в проблемах рационального природоігользования" (Ростов-на-Дону, 1988 г.), 3 Всесотеном симпозиуме "Изотопы в гидросфере" (Каунас, 1989 г.), 3 школе "Математические проблемы экологии" (Чита, 1990 г.), на семинарах лаборатории теоретических проблем водоохраны ИВП РАН.
Публтсащт. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.
Объел и структура диссертации- Работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 126 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 4 таблицы и список литературы из 107 наименований.