Проект “Управління якістю води у Проект “Управління якістю води у Дніпровсько- Бузькому лимані” Дніпровсько- Бузькому лимані”

Розділ “ Математичне моделювання якості Розділ “ Математичне моделювання якості води у Дніпровсько- Бузькому лимані і води у Дніпровсько- Бузькому лимані і

Нижньому Дніпрі “Нижньому Дніпрі “

Виконавці: фахівці Інституту проблем математичних Виконавці: фахівці Інституту проблем математичних машин і систем НАН України, керівник групи машин і систем НАН України, керівник групи

М.ЖелезнякМ.Железняк

Розділ “ Математичне моделювання якості води у Розділ “ Математичне моделювання якості води у Дніпровсько- Бузькому Естуірії (ДБЕ) і Дніпровсько- Бузькому Естуірії (ДБЕ) і

Нижньому Дніпрі “Нижньому Дніпрі “

Роботи прводяться за чотирма напрямками:Роботи прводяться за чотирма напрямками:1.1. Вдосконалення трьохвимірової моделі якості води Вдосконалення трьохвимірової моделі якості води

THREETOX/WASP THREETOX/WASP для для ДБЕ і розробка ДБЕ і розробка інтерфейсу моделіінтерфейсу моделі

2.2. Розвиток моделі Розвиток моделі OILTOX OILTOX для розрахунків для розрахунків переносу нафтових сликів у ДБЕпереносу нафтових сликів у ДБЕ

3.3. ВпВпрровадження нової версії двовимірної овадження нової версії двовимірної вертікальної моделі вертікальної моделі CE-QUAL2 –W CE-QUAL2 –W входженння входженння клину солених вод у Дніпровсько Бузький лиман і клину солених вод у Дніпровсько Бузький лиман і Нижній ДніпроНижній Дніпро

4.4. Розробка інтефейсу моделі прогнозування якості Розробка інтефейсу моделі прогнозування якості води у р. Інгулецьводи у р. Інгулець

1. Вдосконалення трьохвимірової моделі якості води 1. Вдосконалення трьохвимірової моделі якості води THREETOX/WASP THREETOX/WASP для для ДБЕ і розробка ДБЕ і розробка

інтерфейсу моделіінтерфейсу моделі

DBE

Дніпровсько Бузький лиман – розподіл глибинДніпровсько Бузький лиман – розподіл глибин

Surface velocitySurface velocity S-W wind, |W|=5 m/s, Q=1300 cub.m/s

Near bottom velocity Near bottom velocity S-W wind, |W|=5 m/s, Q=1300 cub.m/s

Near bottom salinity (23 June 1998)Near bottom salinity (23 June 1998)

Bathymetry of DBEBathymetry of DBE

Surface velocitySurface velocity S-W wind, |W|=5 m/s, Q=1300 cub.m/s

Near bottom velocityNear bottom velocity S-W wind, |W|=5 m/s, Q=1300 cub.m/s

Simulated (blue) and measured (red) surface Simulated (blue) and measured (red) surface

salinity ( 23 June 1998salinity ( 23 June 1998))

Near bottom salinity (23 June 1998)Near bottom salinity (23 June 1998)

Розподіл розчиненого кисню в Дніпрвсько-Бузькому лимані , Розподіл розчиненого кисню в Дніпрвсько-Бузькому лимані , червень 1998 – розрахунки та дані вимірювань червень 1998 – розрахунки та дані вимірювань

Vertical cross-section of dissolved oxygen Vertical cross-section of dissolved oxygen concentration at (a) 20 May and (b) 23 June 1998concentration at (a) 20 May and (b) 23 June 1998

2. 2. Розвиток моделі Розвиток моделі OILTOX OILTOX для для розрахунків розрахунків переносу переносу нафтових сликів у ДБЕнафтових сликів у ДБЕ

Wave Model

• Spreading• Advection• Turbulent diffusion• Oil-shore interaction

Oil Spill Model

Oil Transport DispersionWeathering• Evaporation• Emulsification• Dissolution• Density• Viscosity

Hydrodynamics model

Program Shell

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.034 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.100 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.200 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.300 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.400 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.500 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.600 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.700 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.800 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600000.900 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.1 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.2 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.3 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.4 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.5 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.6 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.7 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.8 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600001.9 dayWind

0 10000 20000 30000 40000 50000 600000

10000

20000

30000

40000

50000

600002 dayWind

3. 3. ВпВпрровадження нової версії овадження нової версії двовимірної вертікальної моделі двовимірної вертікальної моделі CE-QUAL2 –WCE-QUAL2 –W входженння входженння клину солених вод у Дніпровсько клину солених вод у Дніпровсько Бузький лиман і Нижній ДніпроБузький лиман і Нижній Дніпро

Карта регіону ДБЕ-Каховське водосховище, Карта регіону ДБЕ-Каховське водосховище, річки Піденний Буг і Інгулецьрічки Піденний Буг і Інгулець

Моделювання входженння клину солених вод у Моделювання входженння клину солених вод у Дніпровсько Бузький лиман і Нижній Дніпро для Дніпровсько Бузький лиман і Нижній Дніпро для

різних витрат води з Каховської ГЕСрізних витрат води з Каховської ГЕС

The observed and modified discharge through the Kakhovka HPP in 1984

July 5, 1984 Julian Date = 186 days 0.09 hoursDissolved solids g/m ^3

0123456789101112131415

8

4

0 29 53 71 93 97 111 132 151 kmJuly 5, 1984 Julian Date = 186 days 0.09 hoursDissolved oxygen g/m ^3

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0 29 53 71 93 97 111 132 151 km

4

8

4. Розробка інтефейсу моделі 4. Розробка інтефейсу моделі прогнозування якості води у прогнозування якості води у р. Інгулецьр. Інгулець

Система прогнозування якості води у р. Система прогнозування якості води у р.

ІнгулецьІнгулець

Dnieper

effluent

effluent

Visun' river

pumpstation

Snigiryevka

Kherson Kahovka HPP

Krivoy Rog

Inguletz

59km10km

0

100

200

300

400

500

600

700

128 133 138 143 148time after release (days)

Con

cent

ratio

n (m

g/l)

realmodified

0

20

40

60

80

100

125 130 135 140 145

time after release (days)

conc

entr

atio

n (m

g/l) real

modified

Real and modified discharges on Kahovka damРеальні та умовні вітрати на Каховській ГЕС

0

1000

2000

3000

4000

125 130 135 140 145time from the beginning of release (days)

disc

harg

e(m

3/s)

real

modified

Концентрація хлоридів в Інгулці та Дніпрі

Моделювання впливу витратр води з Моделювання впливу витратр води з КаховськоїГЕС на концентрацію КаховськоїГЕС на концентрацію хлоридів в гирлі Інгульця і у Дніпрі на хлоридів в гирлі Інгульця і у Дніпрі на прикладі ситуації 1998 рприкладі ситуації 1998 р

Fedorovka, 34 km

0

100

200

300

400

500

600

700

800

19.05.00 24.05.00 29.05.00 03.06.00 08.06.00

time

conc

entr

atio

n (m

g/l)

Результати перевірки моделі за даними 2000 р і Результати перевірки моделі за даними 2000 р і вибір екологічно найкращих режимів попусків вибір екологічно найкращих режимів попусків Каховської ГЕСКаховської ГЕС

real

modifiedmeasured

Sady, 12 km

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

19.05.00 24.05.00 29.05.00 03.06.00 08.06.00

time

con

cen

tra

tion

(m

g/l)

Nizhnie Sady, 8 km

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

19.05.00 24.05.00 29.05.00 03.06.00 08.06.00

time

conc

entr

atio

n (m

g/l)

Dar'evka, 20 km

0100200300400500600700800900

1000

19.05.00 24.05.00 29.05.00 03.06.00 08.06.00

time

conc

entr

atio

n (m

g/l)