196105, ул. Севастьянова, д. 9, г. Санкт-Петербург
196105, Sevastyanova Str., 9, St. Petersburg
196105, ул. Севастьянова, д. 9, г. Санкт-Петербург
196105, Sevastyanova Str., 9, St. Petersburg
196105, ул. Севастьянова, д. 9, г. Санкт-Петербург
196105, Sevastyanova Str., 9, St. Petersburg
196105, ул. Севастьянова, д. 9, г. Санкт-Петербург
196105, Sevastyanova Str., 9, St. Petersburg
196105, ул. Севастьянова, д. 9, г. Санкт-Петербург
196105, Sevastyanova Str., 9, St. Petersburg
Выполнено экспериментальное исследование по оценке траекторий распространения в акватории Невы вод одного из наиболее загрязненных притоков — реки Ижоры. Идентификация воды притока в русле Невы производилась на основе оценки величины общей минерализации (TDS), а также дополнительной интегральной характеристики качества воды — окислительно-восстановительного потенциала (Eh). На основе анализа результатов проведенного натурного эксперимента показано, что воды притоков (возможно загрязненные) после поступления в русло Невы прижимаются основным потоком к берегу и распространяются вдоль него в направлении течения, при этом поперечная турбулентная диффузия, способствующая перемешиванию водных масс, крайне незначительна. Для математического описания процесса массопереноса в русле Невы использована сопряженная математическая модель движения воды, транспорта наносов и растворенных примесей в открытом русле IL_MTRiver, разработанная в Институте озероведения РАН. В модели реализован взаимосвязанный расчет переменных состояния водного потока и потока твердого вещества. Единая система расчета движения воды и взвешенных частиц с физически обоснованной аппроксимацией процесса позволяет проследить перемещение взвешенного вещества по длине русла и оценить скорость осаждения частиц в случае уменьшения транспортирующего потенциала потока в соответствии со своей гидравлической крупностью и исходной скоростью перемещения. Взаимодействие движущегося потока и подстилающей поверхности в модели представлено физически обоснованными параметрами — коэффициентом внутреннего трения грунта и параметром сцепления грунта при сдвиге. Показано, что модель адекватно оценивает вдольбереговое распространение примеси при отсутствии перемешивания по сечению основного потока. В дальнейшем модель IL_MTRiver может быть использована для решения задач оценки возможного загрязнения невской воды в районе городских водозаборов и прогноза последствий возникновения аварийных ситуаций, связанных со сбросом загрязненных стоков, на близлежащих предприятиях, в том числе и на полигоне Красный Бор.
An experimental study of the distribution paths in the Neva River aquatic area one of the most polluted tributaries the Izhora River was carried out. Identification of tributary water in the Neva River was made based on the measurements of total dissolved solids values (TDS), as well as additional integral characteristic of water quality — redox potential (Eh). Based on the analysis of the results of the field experiment, it is shown that the waters of the tributaries (possibly polluted), after entering the Neva River, are pressed by the main stream to the shore and spread along it in the direction of the current. The effect of transverse turbulent diffusion, which contributes to the mixing of water masses, is insignificant. For the mathematical description of the mass transfer process in the Neva River, a conjugate mathematical model IL_MTRiver of the water flow, sediment transport and dissolved impurities in the open channel, developed at the на Institute of Limnology of the Russian Academy of Sciences, is used. The model implements an interconnected calculation of the variables of the state of the water flow and solid flow. A unified model allows to track the movement of water and suspended matter along the river channel and estimate the particles deposition rate. The interaction in the model of the moving stream and the river channel is represented by physically justified parameters — the coefficient of internal friction of the soil and the adhesion parameter of the soil particles in case of displacement. It is shown that the model adequately estimates the coastal distribution of impurities in the absence of mixing over the main flow cross section. In the future, the IL_MTRiver model can be used to solve the problems of assessing the possible pollution of Neva water in the area of urban water intakes and to predict the consequences of emergencies associated with the discharge of contaminated effluents at nearby enterprises, including the Krasny Bor toxic waste landfill.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.