ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРИБРЕЖНОЙ РЕКРЕАЦИОННОЙ ЗОНЕ ЦИМЛЯНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

В настоящей работе представлены результаты расчетов гидрофизических характеристик волнового режима в районе аккумулятивного берега северо-западной части Цимлянского водохранилища. Для проведения расчетов использовалась, разработанная в авторском коллективе, гидродинамическая модель волновых процессов, базирующаяся на 3D математической модели, включающей три уравнения движения Навье-Стокса, уравнения неразрывности для несжимаемой жидкости. Дискретизация уравнений гидродинамики выполнена при использовании метода поправки к давлению. Численные алгоритмы и реализующий их комплекс программ использованы для определения поля давления, поля вектора скорости водной среды и построения эпюры давления при разных фазах волнения для заданного участка акватории водохранилища. Результаты исследования могут быть использованы при исследовании гидрофизических процессов, оценки гидродинамического воздействия на формирование береговой линии и рельефа дна крупных водохранилищ Юга России равнинного типа.

1. Vakhitov R.R., Karimova L.Z. Some aspects of the impact of reservoirs on the geoecological environment // Problems of life support for large cities. - Naberezhnye Chelny. ‒ 2002. ‒ P. 360-361 (in Russian).

2. Usmanov B., Nicu I.C., Gainullin I., Khomyakov P.V. Monitoring and assessing the destruction of archaeological sites from Kuibyshev reservoir coastline. Tatarstan Republic, Russian Federation. A case study // Journal of Coastal Conservation. ‒ 2018. ‒ Vol. 22, № 2. – P. 417–429. DOI:10.1007/s11852-017-0590-9.

3. Vuglinsky V.S. Water resources and water balance of large reservoirs of the USSR // Moscow: Gidrometeoizdat. – 1991, p. 222.

4. Su X., Nilsson C., Pilotto F., Liu S., Shi S., Zeng B. Soil erosion and deposition in the new shorelines of the Three Gorges Reservoir // Sci. Total Environ. ‒ 2017, 599 –600. ‒ P. 1485–1492. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.05.001.

5. Nikanorov A.M., Horuzhaya T.A., Minina L.I., Martysheva N.A. The danger of "blooming" of the Tsimlyansk reservoir // Vodoochistka. Water treatment. Water supply. ‒ 2011. ‒ Vol. 2, № 38. – P. 70– 74.

6. Khoruzhaya T.A., Minina L.I. Assessment of the ecological state of the Tsimlyanskoye, Proletarskoye and Veselovskoye reservoirs // Meteorology and Hydrology. ‒ 2017. ‒ Vol. 5. – P. 117–122.

7. Bakaeva E.N., Ignatova N.Akh. Water quality in the dam part of the Tsimlyansk Vodoksranilish under conditions of the color of blue-green microalgae // Global nuclear safety. ‒ 2013. ‒ Vol. 1, № 6. – P. 23-28.

8. Lobchenko E.E., Minina L.I., Nichiporova I.P., Pervysheva O.A. Dynamics of water quality in the Tsimlyansk reservoir (for the period from 1979 to 2014) // Water management of Russia: problems, technologies, management. ‒ 2016. ‒ Vol. 6. – P. 74-92.

9. Monin A.S. Turbulence and microstructure in the ocean // Physics-Uspekhi. ‒ 1973. ‒ Vol. 109, № 2. – P. 333-354.

10. Shokin Yu.I., Chubarov L.B., Marchuk An.G., Simonov K.V. Vychislitelnyi eksperiment v probleme tsunami // Novosibirsk: Nauka. Sib. otd. ‒ 1989, ‒ p 164.

11. Belotserkovskiy O.M. Turbulentnost: novye podkhody // M.: Nauka. ‒ 2003, p 286.

12. Belotserkovskii O.M., Gushchin V.A., Shchennikov V.V. Use of the splitting method to solve problems of the dynamics of a viscous incompressible fluid USSR // Computational Mathematics and Mathematical Physics. ‒ 1975. ‒ Vol. 15, № 1. – P. 190-200. DOI:10.1016/0041-5553(75)90146-9.

13. Belotserkovskiy O.M., Gushchin V.A., Kon'shin V.N. The splitting method for investigating flows of a stratified liquid with a free surface // USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics. ‒ 1987. ‒ Vol. 27, № 2. – P. 181-191.

14. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Protsenko E.A., Sidoryakina V.V., Protsenko S.V. Accounting method of filling cells for the hydrodynamics problems solution with complex geometry of the computational domain // Matem. Mod. ‒ 2019. ‒ Vol. 31, № 8. – P. 79–100. DOI: https://doi.org/10.1134/S0234087919080057.

15. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Protsenko E.A., Sidoryakina V.V., Protsenko S.V. Set of coupled suspended matter transport models including three-dimensional hydrodynamic processes in the coastal zone // Matem. Mod. ‒ 2020. ‒ Vol. 32, № 2. – P. 3–23. DOI: https://doi.org/10.20948/mm-2020-02-01.

16. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E., Protsenko E.A., Sidoryakina V.V., Protsenko S.V. Parallel algorithms for solving the problem of coastal bottom relief dynamics // Num. Meth. Prog. ‒ 2020. ‒ Vol. 21, № 3. – P. 196–206. DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v21r318.

17. Sukhinov A.I., Chistyakov A.Ye., Fomenko N.A. Metodika postroyeniia raznostnykh skhem dlia resheniia zadach diffuzii-konvektsii- reaktsii, uchityvaiushchikh stepen zapolnennosti kontrolnykh yacheek // Izvestiia YUFU. Tekhnicheskie nauki. ‒ 2013. ‒ Vol. 4, № 141. – P. 87-98.

18. Sidoryakina V.V., Sukhinov A.I. Well-posedness analysis and numerical implementation of a linearized two-dimensional bottom sediment transport problem // Comput. Math. Math. Phys. ‒ 2017. ‒ Vol. 57, № 6. – P. 978–994. DOI:https://doi.org/10.1134/S0965542517060124.

19. Sukhinov A.I., Sukhinov A.A. 3D Model of Diffusion-Advection-Aggregation Suspensions in Water Basins and Its Parallel Realization // Parallel Computational Fluid Dynamics, Multidisciplinary Applications, Proceedings of Parallel CFD 2004 Conference, Las Palmas de Gran Canaria, Spain, ELSEVIER, Amsterdam-Berlin-London-New York-Tokyo. ‒ 2005. – P. 223-230.

20. Samarskii A.A. The Theory of Difference Schemes // New York, Basel, Marcel Dekker Inc. ‒ 2001, p. 761.

21. Samarskiy A.A., Nikolayev Ye.S. Metody resheniia setochnykh uravnenii // M.: Nauka. ‒ 1978, p. 592.

22. Sukhinov A.I., Chistyakov A.E. Adaptive Modified Alternating Triangular Iterative Method for Solving Grid Equations with a Non-Self-Adjoint Operator // Mathematical Models and Computer Simulations. – 2012. ‒ Vol. 4, № 4. – P. 398-409.