Трехмерная математическая модель прогнозирования загрязнения водного объекта биогенными элементами

В статье представлены результаты разработки трехмерного моделирования и результатов прогнозирования загрязнения водного объекта биогенными элементами на примере реки Пехорка Балашихинского района Московской области. Для решения проблемы повышения экологической безопасности речного бассейна разработана математическая трехмерная модель прогнозирования загрязнения биогенными элементами. В качестве оценки загрязнения реки Пехорки был выбран метод оценки воздействия по показателю химического загрязнения. Разработка математической модели переноса загрязнителей проводилась с использованием среды программирования Python Version 3.8. Математические модели рассматривали два сценария загрязнения реки: фактическое загрязнение реки биогенными загрязняющими веществами и прогнозное загрязнение. В результате моделирования был
определен характер перемешивания и продольного рассеивания по потоку реки. Было установлено, что вертикальное перемешивание происходит довольно быстро на расстоянии нескольких глубин реки. Латеральное перемешивание происходит намного медленнее, но обычно заканчивается в пределах нескольких километров ниже по течению. Трехмерные математические модели прогнозирования загрязнения водного объекта предназначены для количественной оценки динамических процессов массопереноса в пространстве и времени и позволяют решать задачи экологической безопасности водосборных территорий и водных объектов.

1. Полосков И.Е. Компьютерное моделирование динамики загрязнения бассейна реки с учетом запаздывания и случайных факторов // Вычислительные технологии. - 2005. -№ 1. - С. 103-115.

2. Антошкина Л.И. Численное моделирование процессов загрязнения поверхностных и подземных вод. - Ростов/на/Д.: Изд-во ЧП Свидлера А.Л., 2004. - С. 168.

3. Finaud-Guyot P. 1D-2D coupling for river flow modeling / P. Finaud-Guyot C. Delen-ne, V. Guinot, C. Llovel // Comptes Rendus Mecanique. - 2011. - № 339. - P. 226-234.

4. Wang Q., Li S. A review of surface water quality models. The Scientific World Journal. - 2013. - 7 p.

5. Карпенко Н.П. Оценка геоэкологической ситуации речных бассейнов на основе атрибутивных показателей и обобщенных геоэкологических рисков // Природообустройство. - 2018. - № 2. - С. 15-22.

6. Карпенко Н.П., Ширяева М.А. Трехмерное моделирование как система отображения суммарного химического загрязнения почв // Природообустройство. - 2021. - № 1. - С. 6-14.

7. Кучмент Л.С. Развитие методов гидрологических прогнозов и смена их парадигмы // Избранные труды Института водных проблем РАН: 1967-2017. - 2017. - С. 5-24.

8. Раткович Л.Д. Факторы влияния диффузного загрязнения на водные объекты / Маркин В.Н., Глазунова И.В., С.А. Соколова, С.А. // Природообустройство. - 2016. -№ 3. - С. 64-75.

9. Karpenko N.P., Shiryaeva M.A., Bogomazova Yu.S. Calculation methods of groundwater backwater in the zone of influence of hydraulic structures. - IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. - 2021.

10. Карпенко Н.П., Глазунова И.В. Организация работ при эксплуатации и восстановлении водных объектов г. Москвы // Мат-лы Междун. юбилейной научно-практ. конф. «Проблемы развития сельскохозяйственных мелиораций и водохозяйственного комплекса на базе цифровых технологий» (23-24 октября 2019 г.). -Т. II. - ФГБНУ ВНИИГиМ, 2019. - С. 95-100.