hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-1030Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESВоспроизведение взмучивания и переноса донных осадков в Невской губе на основе трехмерной модели циркуляцииSimulation of the Resuspension and Transport of Bottom Sediments in the Neva Bay Using a 3D Circulation ModelМартьяновС. Д.MartyanovS. D.

Санкт-Петербург 

РябченкоВ. А.RyabchenkoV. A.

Санкт-Петербург 

vla-ryabchenko@yandex.ruРоссийский государственный гидрометеорологический университетРоссияСанкт-Петербургский филиал Института океанологии им. П.П.Ширшова РАНРоссия201327112022643243Copyright © Мартьянов С.Д., Рябченко В.А., 20222022Мартьянов С.Д., Рябченко В.А.Martyanov S.D., Ryabchenko V.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1030

Трехмерная модель Невской губы, описывающая процессы взмучивания донных и переноса взвешенных осадков, дополнена включением в нее переменной скорости гравитационного опускания взвешенных частиц и новой методики расчета суммарного придонного напряжения за счет течений и ветровых волн. При расчете критического придонного напряжения учитываются эффекты когезии. Ветровое волнение рассчитывается по модели SWAN. Наилучшее соответствие между спутниковыми и модельными данными о концентрации взвешенных частиц достигается при задании коэффициента поправки на когезию донных иловых осадков, равного 1.5, а также нулевого и 10 %- ного содержания глины соответственно в песчаных и иловых осадках.

.

взмучиваниедонные осадкимоделированиеНевская губаРабота выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом университете в рамках гранта Правительства РФ (договор № 11.G34.31.0078) для поддержки исследований под руководством ведущих ученыхReferencesGrant W.D., Madsen O.S. Combined wave and current interaction with a rough bottom // J. Geophys. Res. 1979. V.84. P.1797-1808.Grant W.D., Madsen O.S. Combined wave and current interaction with a rough bottom // J. Geophys. Res. 1979. V.84. P.1797-1808.Soulsby R.L. Dynamics of marine sands: a manual for practical applications. London: Tomas Telford Services, 1997. 253 p.Soulsby R.L. Dynamics of marine sands: a manual for practical applications. London: Tomas Telford Services, 1997. 253 p.Soulsby R.L., Clarke S. Bed shear stresses under combined waves and currents on smooth and rough beds. Report TR 137, HR Wallingford, 2005. 52 p.Soulsby R.L., Clarke S. Bed shear stresses under combined waves and currents on smooth and rough beds. Report TR 137, HR Wallingford, 2005. 52 p.van Rijn L.C. Unified view of sediment transport by currents and waves. II: Suspended transport // J. Hydraul. Eng. 2007. V.133, N 6. P.668-689.van Rijn L.C. Unified view of sediment transport by currents and waves. II: Suspended transport // J. Hydraul. Eng. 2007. V.133, N 6. P.668-689.Lesht B.M. Climatology of sediment transport on Indiana Shoals, Lake Michigan // J. Great Lakes Res. 1989. V.15. P.486-497.Lesht B.M. Climatology of sediment transport on Indiana Shoals, Lake Michigan // J. Great Lakes Res. 1989. V.15. P.486-497.Lou J., Schwab D.J., Beletsky D., Hawley N. A model of sediment resuspension and transport dynamics in southern Lake Michigan // J. Geophys. Res. 2000. V.105, N C3. P.6591-6610.Lou J., Schwab D.J., Beletsky D., Hawley N. A model of sediment resuspension and transport dynamics in southern Lake Michigan // J. Geophys. Res. 2000. V.105, N C3. P.6591-6610.Schwab D.J., Eadie B.J., Assel R.A., Roebber P.J. Climatology of large sediment resuspension events in southern Lake Michigan // J. Great Lakes Res. 2006. V.32. P.50-62.Schwab D.J., Eadie B.J., Assel R.A., Roebber P.J. Climatology of large sediment resuspension events in southern Lake Michigan // J. Great Lakes Res. 2006. V.32. P.50-62.Pleskachevsky A., Gunther H. Modeling of suspended particulate matter transport in coastal areas // Proc. US/EU-Baltic International Symposium, IEEE/OES, 2008. P.1-8.Pleskachevsky A., Gunther H. Modeling of suspended particulate matter transport in coastal areas // Proc. US/EU-Baltic International Symposium, IEEE/OES, 2008. P.1-8.Shields A. Anwendung der Aehnlichkeitsmechanik und der Turbulenzforschung auf die Geschiebebewegung. Berlin, 1936. Mitteilungen der Preussischen Versuchsanstalt fur Wasserbau und Schiffbau. 26 p.Shields A. Anwendung der Aehnlichkeitsmechanik und der Turbulenzforschung auf die Geschiebebewegung. Berlin, 1936. Mitteilungen der Preussischen Versuchsanstalt fur Wasserbau und Schiffbau. 26 p.Miller M.C., Mc Cave I.N., Komar P.D. Threshold of sediment motion under unidirectional current // Sedimentology. 1977. V.24. P.507-527.Miller M.C., Mc Cave I.N., Komar P.D. Threshold of sediment motion under unidirectional current // Sedimentology. 1977. V.24. P.507-527.NOGAT Offshore Pipeline; report on erodibility tests. Rep. N H1050. The Netherlands, Delft: Delft Hydraulics, 1989.NOGAT Offshore Pipeline; report on erodibility tests. Rep. N H1050. The Netherlands, Delft: Delft Hydraulics, 1989.Roberts J., Jepsen R., Gotthard D., Lick W. Effects of particle size and bulk density on erosion of quartz particles // J. Hydraul. Eng. 1998. V.124 (12). P.1261-1267.Roberts J., Jepsen R., Gotthard D., Lick W. Effects of particle size and bulk density on erosion of quartz particles // J. Hydraul. Eng. 1998. V.124 (12). P.1261-1267.Van Rijn L.C. Unified view of sediment transport by currents and waves. I: Initiation of motion, bed roughness and bed-load transport // J. Hydraul. Eng. 2007. V.133, N 6. P. 649-667.Van Rijn L.C. Unified view of sediment transport by currents and waves. I: Initiation of motion, bed roughness and bed-load transport // J. Hydraul. Eng. 2007. V.133, N 6. P. 649-667.Li J. The rule of sediment transport on the Nanhui tidal flat in the Changjiang Estuary // Acta Oceanol. Sinica. 1991. V.10, N 1. P.117-127.Li J. The rule of sediment transport on the Nanhui tidal flat in the Changjiang Estuary // Acta Oceanol. Sinica. 1991. V.10, N 1. P.117-127.Li J., Qing H. Q., Zhang L., Shen H. Sediment deposition and resuspension in mouth bar area of the Yangtze Estuary // China Ocean Eng. 2000. V.14, N 3. P.339-348.Li J., Qing H. Q., Zhang L., Shen H. Sediment deposition and resuspension in mouth bar area of the Yangtze Estuary // China Ocean Eng. 2000. V.14, N 3. P.339-348.Shi Z., Zhou H.J. Controls on effective settling velocities of mud flocs in the Changjiang Estuary, China // Hydrol. Process. 2004. V.18. P.2877-2892.Shi Z., Zhou H.J. Controls on effective settling velocities of mud flocs in the Changjiang Estuary, China // Hydrol. Process. 2004. V.18. P.2877-2892.Vinzon S.B., Mehta A.J. Lutoclines in high concentration estuaries: Some observations at the mouth of the Amazon // J. Coastal Res. 2003. V.19, N 2. P.243-253.Vinzon S.B., Mehta A.J. Lutoclines in high concentration estuaries: Some observations at the mouth of the Amazon // J. Coastal Res. 2003. V.19, N 2. P.243-253.Thorn M.F.C. Physical processes of siltation in tidal channels // Proc. Hydraulic Modeling of Maritime Engineering Problems, Institution of Civil Engineers. London, 1981. P.47-55.Thorn M.F.C. Physical processes of siltation in tidal channels // Proc. Hydraulic Modeling of Maritime Engineering Problems, Institution of Civil Engineers. London, 1981. P.47-55.Richardson J.F., Zaki W.N. Sedimentation and fluidization: Part I // Trans. Inst. Chem. Eng. 1954. V.32. P.35-50.Richardson J.F., Zaki W.N. Sedimentation and fluidization: Part I // Trans. Inst. Chem. Eng. 1954. V.32. P.35-50.Richardson J.F., Meikle R.A. Sedimentation and fluidization: Part II // Trans. Inst. Chem. Eng. 1961. V.39. P.348-356.Richardson J.F., Meikle R.A. Sedimentation and fluidization: Part II // Trans. Inst. Chem. Eng. 1961. V.39. P.348-356.Winterwerp J.C. On the dynamics of high-concentrated mud suspensions. Doctoral thesis. The Netherlands, Delft: Delft University of Technology, 1999. 190 p.Winterwerp J.C. On the dynamics of high-concentrated mud suspensions. Doctoral thesis. The Netherlands, Delft: Delft University of Technology, 1999. 190 p.Шишкин Б.А. Современное состояние экосистемы Невской губы и восточной части Финского залива // Тр. ГГИ, 1988. Вып.1. С.89-97.Шишкин Б.А. Современное состояние экосистемы Невской губы и восточной части Финского залива // Тр. ГГИ, 1988. Вып.1. С.89-97.Финский залив в условиях антропогенного воздействия / Под ред. В.А.Румянцева и В.Г.Драбковой. СПб.: Институт озероведения РАН, Северо-Балтийский морской фонд, 1999. 341 с.Финский залив в условиях антропогенного воздействия / Под ред. В.А.Румянцева и В.Г.Драбковой. СПб.: Институт озероведения РАН, Северо-Балтийский морской фонд, 1999. 341 с.Мартьянов С.Д., Рябченко В.А., Рыбалко А.Е. Моделирование процесса взмучивания донных осадков в Невской губе // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2011. № 20. С.13-26.Мартьянов С.Д., Рябченко В.А., Рыбалко А.Е. Моделирование процесса взмучивания донных осадков в Невской губе // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2011. № 20. С.13-26.Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. A third-generation wave model for coastal regions: Part 1. Model description and validation // J. Geophys. Res. 1999. V.104, N C4. P.7649-7666.Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. A third-generation wave model for coastal regions: Part 1. Model description and validation // J. Geophys. Res. 1999. V.104, N C4. P.7649-7666.Ris R.C., Holthuijsen L.H., Booij N. A third-generation wave model for coastal regions, Part 2. Verification // J. Geophys. Res. 1999. V.104, N C4. P.7667-7681.Ris R.C., Holthuijsen L.H., Booij N. A third-generation wave model for coastal regions, Part 2. Verification // J. Geophys. Res. 1999. V.104, N C4. P.7667-7681.Rusu L., Bernardino M., Guedes Soares C. Influence of wind resolution on the prediction of waves generated in an estuary // J. of Coastal Research. 2009. Special Issue V.56. P.1419-1423.Rusu L., Bernardino M., Guedes Soares C. Influence of wind resolution on the prediction of waves generated in an estuary // J. of Coastal Research. 2009. Special Issue V.56. P.1419-1423.Wood D.J., Muttray M., Oumeraci H. The SWAN model used to study wave evolution in a flume // Ocean Engineering. 2001. V.28. P.805-823.Wood D.J., Muttray M., Oumeraci H. The SWAN model used to study wave evolution in a flume // Ocean Engineering. 2001. V.28. P.805-823.Ryabchenko V., Dvornikov A., Haapala J., Myrberg K. Modelling ice conditions in the easternmost Gulf of Finland in the Baltic Sea // Continental Shelf Research. 2010. V.30. P.1458-1471.Ryabchenko V., Dvornikov A., Haapala J., Myrberg K. Modelling ice conditions in the easternmost Gulf of Finland in the Baltic Sea // Continental Shelf Research. 2010. V.30. P.1458-1471.Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of a three-dimensional coastal ocean circulation model // ThreeDimensional Coastal Ocean Models. American Geophysical Union / Ed.: N.Heaps. Washington, D.C., 1987. P.208.Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of a three-dimensional coastal ocean circulation model // ThreeDimensional Coastal Ocean Models. American Geophysical Union / Ed.: N.Heaps. Washington, D.C., 1987. P.208.Rogers W.E., Kaihatu J.M., Booij N., Holthuijsen L. Improving the numerics of a third-generation wave action model. Naval Research Laboratory, Stennis Space Center, 1999. 84 p.Rogers W.E., Kaihatu J.M., Booij N., Holthuijsen L. Improving the numerics of a third-generation wave action model. Naval Research Laboratory, Stennis Space Center, 1999. 84 p.Soulsby R.L. Bed shear-stresses due to combined waves and currents // Advances in coastal morphodynamics / Eds.: M.J.F.Stive, H.J.De Vriend, J.Fredsoe, L.Hamm, R.L.Soulsby, C.Teisson, Winterwerp J.C. Delft, NL: Delft Hydraulics, 1995. P.4-20–4-23. ISBN 90-9009026-6.Soulsby R.L. Bed shear-stresses due to combined waves and currents // Advances in coastal morphodynamics / Eds.: M.J.F.Stive, H.J.De Vriend, J.Fredsoe, L.Hamm, R.L.Soulsby, C.Teisson, Winterwerp J.C. Delft, NL: Delft Hydraulics, 1995. P.4-20–4-23. ISBN 90-9009026-6.Blaas M., Dong C., Marchesiello P., McWilliams J.C., Stolzenbach K.D. Sediment transport modeling on Southern Californian shelves: A ROMS case study // Cont. Shelf Res. 2007. V.27. P.832-853.Blaas M., Dong C., Marchesiello P., McWilliams J.C., Stolzenbach K.D. Sediment transport modeling on Southern Californian shelves: A ROMS case study // Cont. Shelf Res. 2007. V.27. P.832-853.Усанов Б.П., Викторов С.В., Сухачева Л.Л. Новый удар по Невской губе // Транспорт Российской Федерации. 2008. № 3-4 (16-17). С.70-74.Усанов Б.П., Викторов С.В., Сухачева Л.Л. Новый удар по Невской губе // Транспорт Российской Федерации. 2008. № 3-4 (16-17). С.70-74.Спиридонов М.А., Рябчук Д.В., Сухачева Л.Л., Жамойда В.А., Григорьев А.Г. Воздействие гидротехнических работ на седиментационные процессы в восточной части Финского залива // Создание искусственных пляжей, островов и других сооружений в береговой зоне морей, озер и водохранилищ. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. ISBN 978-5-7692-1075-4. С.1-9.Спиридонов М.А., Рябчук Д.В., Сухачева Л.Л., Жамойда В.А., Григорьев А.Г. Воздействие гидротехнических работ на седиментационные процессы в восточной части Финского залива // Создание искусственных пляжей, островов и других сооружений в береговой зоне морей, озер и водохранилищ. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. ISBN 978-5-7692-1075-4. С.1-9.Усанов Б.П., Викторов С.В., Сухачева Л.Л. Новый удар по Невской губе // Транспорт Российской Федерации. 2008. № 5(18). С.60-63.Усанов Б.П., Викторов С.В., Сухачева Л.Л. Новый удар по Невской губе // Транспорт Российской Федерации. 2008. № 5(18). С.60-63.[Электронный ресурс] Сервер «Погода России». http://meteo.infospace.ru/.[Электронный ресурс] Сервер «Погода России». http://meteo.infospace.ru/.Гидрологические наблюдения на речных станциях и постах Северо-Западного УГМС. Период наблюдений: 2004 г. Северо-Западное межрегиональное территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, 2005.Гидрологические наблюдения на речных станциях и постах Северо-Западного УГМС. Период наблюдений: 2004 г. Северо-Западное межрегиональное территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, 2005.[Электронный ресурс] Ocean color. http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/.[Электронный ресурс] Ocean color. http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/.Korosov A.A., Pozdnyakov D.V., Folkestad A., Pettersson L.H., Sorensen K., Shuchman R. Semi-empirical Algorithm for the Retrieval of Ecology-Relevant Water Constituents in Various Aquatic Environments // Algorithms. 2009. V.2, N 1. P.470-497.Korosov A.A., Pozdnyakov D.V., Folkestad A., Pettersson L.H., Sorensen K., Shuchman R. Semi-empirical Algorithm for the Retrieval of Ecology-Relevant Water Constituents in Various Aquatic Environments // Algorithms. 2009. V.2, N 1. P.470-497.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.