Применение математических методов для моделирования гидродинамических процессов в шельфовой области океана

Б.В. Архипов, В.Н. Котеров, В.В. Солбаков, Д.А. Шапочкин

     В последние годы во всем мире существенно возрастает активность в области реализации технических проектов на шельфе океана. Эта активность касается как сооружения различных объектов на берегу, таких как терминалы по отгрузке нефтепродуктов, портовые сооружения или энергетические станции, так и строительства и эксплуатации объектов в море - буровых платформ, подводных трубопроводов и т.п. При реализации таких проектов одним из направлений исследований является получение информации о характеристиках окружающей среды, знание которых необходимо при определении параметров технических сооружений для обеспечения их эффективного и безопасного функционирования. Другим важным направлением является оценка воздействия проектируемого объекта на окружающую среду.

     При реализации обоих перечисленных направлений исследований важную роль играют методы математического моделирования. С одной стороны, это связано с тем, что ссуществующие натурные наблюдения за характеристиками окружающей среды не обладают полнотой и не дают возможность должным образом оценивать эти характеристики, особенно их экстремальные величины, которые характеризуются большим периодом повторяемости (порядка 1 раза в 100 или даже в 1000 лет). А именно подобные экстремальные значения необходимо учитывать при проектировании сооружений. С другой стороны, математическое моделирование необходимо при оценке величины воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду с целью выявления технических решений, удовлетворяющих природоохранным нормативным требованиям.

     В докладе рассматриваются следующие три класса задач, так или иначе связанных друг с другом.

     1. Задачи и математические модели, связанные с получением гидрометеорологической информации. К ним относятся модель приземного ветра и гидродинамическая модель приливов и штормовых нагонов. Приводятся результаты моделирования природных процессов в Охотском море и Индийском океане.

     2. Задачи связанные с распространением различных загрязняющих субстанций в морской среде. Сюда включены модели распространения сбросов с морских буровых платформ (буровых отходов, хозбытовых или нефтесодержащих вод), модели распространения нефтяных пятен при аварийных разливах нефти, а также модели, описывающие распространение тепловых воздействий, относящиеся к проектированию системы охлаждения береговых АЭС.

     3. Задачи переноса наносов, связанные с вопросами заносимости гидротехнических сооружений. В этих задачах необходимо рассматривать сложный комплекс гидродинамических процессов в прибрежной прибойной области, в которой перенос, аккумуляция и эрозия донного материала могут особенно усилиться в результате нарушения существующего равновесия при сооружении гидротехнических объектов.