|
DOI: 10.14489/vkit.2018.06.pp.012-019
Никитина А. В., Леонтьев А. Л.
ГИДРОФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАСПИЙСКОГО МОРЯ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТИ
(pp. 12-19)
Аннотация. Разработана и исследована математическая модель гидродинамики глубоководного водоема, которая позволяет отслеживать движение водного потока, учитывать силу Кориолиса, горизонтальную и вертикальную турбулентности водной среды, а также сложную геометрию береговой линии и дна, трение о дно и ветровые течения, испарение, отклонение значения поля давления от гидростатического приближения. Проведено исследование влияния пространственного распределения температуры, солености, ионного состава и гидростатического давления на плотность морской воды. Осуществлена локализация точки проведения измерений для проверки адекватности модели «Тюлений остров». Приведен анализ и графическая интерпретация погрешности расчета плотности воды почти за 15 лет. Численная реализация разработанной модели гидродинамики Каспийского моря проведена на основе алгоритма модифицированного попеременно-треугольного метода. Представленная модель гидродинамики может быть адаптирована для других водоемов при использовании соответствующих геоинформационных систем.
Ключевые слова: Каспийское море; математическое моделирование; поле скоростей водного потока; переменная плотность; соленость; ионный состав; температура; попеременно-треугольный метод.
Nikitina A. V., Leontyev A. L.
HYDROPHYSICAL MODELING OF THE CASPIAN SEA BASED ON THE MODEL OF VARIABLE DENSITY
(pp. 12-19)
Abstract. This article is devoted to the development and research of a mathematical model of hydrodynamics of a deepwater pond, which allows you tracking water flow movements, takes into account Coriolis force, horizontal and vertical turbulences of water environment, also it takes into account composite geometry of the coastline and bottom, friction on the bottom and wind currents, evaporation, deviation of the pressure field from hydrostatic approximation. In the article studies influence of temperature and salinity distributions, ion composition and hydrostatic pressure on the density of seawater. The water body (lake) – Caspian Sea was chosen as the object of modeling. For numerical experiments, calibration and verification of hydrodynamic models used geo-information system “Unified state system of information about the situation in the world ocean” (“ESIMO ”). The localization of the measuring point to check the model adequacy: “Tyuleny Island ”. Calculation error analysis and graphical interpretation made for water density in period of 15 years. This model will improve the accuracy of forecasting changes in the ecological situation at the Caspian Sea. Presented hydrodynamic model can be adapted for other water bodies using appropriate geo-information systems. On the basis of the developed hydrodynamic model, including observation models, it is possible to study pollutants distribution in the pond, water density distribution fields at different points of the water body to estimate sag of ships.
Keywords: Caspian Sea; Math modeling; Field of water flow rates; Variable density; Salinity; Ion composition; Temperature; Alternating-triangular method.
А. В. Никитина, А. Л. Леонтьев (Южный федеральный университет, Таганрог, Россия) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
A. V. Nikitina, A. L. Leontyev (Southern Federal University, Taganrog, Russia) E-mail:
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
1. Силантьев Ю. Б. Особенности геологического строения и нефтегазоносности северо-западной части Каспийского моря // Научно-технический сборник – Вести газовой науки. 2014. № 3(19). С. 49 – 55.
2. Гулиев И. С., Кулаков С. И., Федоров Д. Л. Нефтегазоносность Каспийского региона. Баку: Nafta-Press, 2009. 409 c.
3. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука, 1982. 319 c.
4. ГСССД 76–84. Таблицы стандартных справочных данных. Морская вода. Плотность в диапазонах температур –2...40 °C, давлений 0...1000 бар и соленостей 0...42 / CNTD.ru – Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/ document/1200105587 (дата обращения: 10.04.2018).
5. Алекин О. А., Ляхин Ю. И. Химия океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 344 с.
6. Режимообразующие факторы Каспийского моря / Физическая география: сайт ЕСИМО – Единая система информации об обстановке в Мировом океане [Электронный ресурс]. URL: http://esimo.oceanography.ru/ esp2/index/index/esp_id/2/section_id/2/menu_id/779 (дата обращения: 15.04.2018).
7. Каспийское море. Гидрологический режим: сайт ЕСИМО – Единая система информации об обстановке в Мировом океане [Электронный ресурс]. URL: http://esimo.oceanography.ru/esp1/index.php?sea_code=2& section=6&menu_code=836 (дата обращения: 15.04.2018).
8. Сухинов А. И., Чистяков А. Е. Адаптивный модифицированный попеременно-треугольный итерационный метод для решения сеточных уравнений с несамосопряженным оператором // Матматическое моделирование. 2012. Т. 24, № 1. С. 3 – 20.
9. Никитина А. В., Семенякина А. А., Чистяков А. Е. Параллельная реализация задачи диффузии-конвекции на основе схем повышенного порядка точности // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 7. С. 3 – 8. doi: 10.14489/vkit. 2016.07.pp.003-008
10. Чистяков А. Е., Никитина А. В., Сумбаев В. В. Решение задачи Пуассона на основе многосеточного метода // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 8. С. 3 – 7. doi: 10.14489/vkit. 2016.08.pp.003-007
11. Математическое моделирование процессов эвтрофикации в мелководных водоемах на многопроцессорной вычислительной системе / А. И. Сухинов и др. // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Сер.: Вычислительная математика и информатика. 2016. Т. 5, № 3. С. 36 – 53. doi: 10.14529/cmse160303
12. Оптимальное управление устойчивым развитием при биологической реабилитации Азовского моря / А. В. Никитина и др. // Математическое моделирование. 2016. Т. 28, № 7. С. 96 – 106.
1. Silant'ev Yu. B. (2014). Peculiarities of the geological structure and oil and gas potential of the northwestern part of the Caspian Sea. Nauchno-tekhnicheskiy sbornik – Vesti gazovoy nauki, 19(3), pp. 49-55. [in Russian language]
2. Guliev I. S., Kulakov S. I., Fedorov D. L. (2009). Oil and gas potential of the Caspian region. Baku: Nafta-Press. [in Russian language]
3. Marchuk G. I. (1982). Math modeling of the environmental problem. Moscow: Nauka. Glavnoe izdatel'stvo fiziko-matematicheskoi literatury. [in Russian language]
4. Tables of standard reference data. Sea water. Density in the temperature range -2 ... 40 ° C, pressure 0 ... 1000 bar and salinity 0 ... 42. Standard Tables No. GSSSD 76-84. CNTD.ru - Electronic Fund of Legal and Normative-Technical Documentation. Available at: http://docs.cntd.ru/ document/1200105587 (Accessed: 10.04.2018). [in Russian language]
5. Alekin O. A., Lyahin Yu. I. (1984). Chemistry of the ocean. Leningrad: Gidrometeoizdat. [in Russian language]
6. Regulatory factors of the Caspian Sea. Physical geography. ESIMO web site - Unified system of information about the situation in the World Ocean. Available at: http://esimo.oceanography.ru/ esp2/index/index/ esp_id/2/section_id/2/menu_id/779 (Accessed: 15.04.2018). [in Russian language]
7. Caspian Sea. Hydrological regime. ESIMO web site - Unified system of information about the situation in the World Ocean. Available at: http://esimo. oceanography.ru/esp1/index.php?sea_code=2& section=6&menu_ code=836 (Accessed: 15.04.2018).
8. Sukhinov A. I., Chistiakov A. E. (2012). Adaptive modified alternately-triangular iterative method for solving difference equations with non-selfadjoint operator. Matematicheskoe modelirovanie, 24(1), pp. 3-20. [in Russian language]
9. Nikitina A. V., Semeniakina A. A., Chistiakov A. E. (2016). Parallel implementation of diffusion-convection problem on the basis schemes of high order accuracy. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (7), pp. 3-8. doi: 10.14489/vkit.2016.07. pp.003-008 [in Russian language]
10. Chistiakov A. E., Nikitina A. V., Sumbaev V. V. (2016). Solution of the Poisson problem based on multigrid method. Vestnik komp'iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, (8), pp. 3-7. doi: 10.14489/vkit.2016.08.pp.003-007 [in Russian language]
11. Suhinov A. I. (2016). Mathematical modeling of eutrophication processes in shallow water reservoirs on a multiprocessor computer system. Vestnik Yuzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Vychislitel'naya matematika i informatika, 5(3), pp. 36- 53. doi: 10.14529/cmse160303 [in Russian language]
12. Nikitina A. V. et al. (2016). Optimal management of sustainable development in the process of the biological rehabilitation of the Azov Sea. Matematicheskoe modelirovanie, 28(7), pp. 96-106. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/vkit.2018.06.pp.012-019
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/vkit.2018.06.pp.012-019
and fill out the form
.
|
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»