Текст для презентации Слайд 1 Здравствуйте! Меня зовут Краснова Валерия. И я сегодня вам расскажу про свою работу по теме «РАСЧЕТ НЕУСТАНОВИВШЕГОСЯ ДВИЖЕНИЯ ВОДЫ НА ОСНОВЕ ОДНОМЕРНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ». Слайд 2 Неустановившееся движение воды в реках связано с прохождением весеннего половодья, а также паводками и попусками из водохранилищ. Наиболее корректно неустановившееся движение описывает система уравнений Сен-Венана, не имеющая аналитического решения. Поэтому применяются численные решения уравнения, которые позволяют в любой точке расчетного участка получить характеристики потока в момент времени: уровень, расход воды, ширина и др. Вследствие разреженной сети гидропостов и станций не всегда имеются данные наблюдений, в этой связи становится актуальным использование расчетов неустановившегося движения воды. Слайд 3 Целью моей работы являлся расчёт неустановившегося движения воды при помощи одномерной модели, основанной на численной схеме Института гидродинамики для двух различных по морфометрическим характеристикам участков рек. В Задачи входило: 1. Знакомство с методом численного решения системы уравнений 2. Знакомство и освоение одномерной модели, основанной на численной схеме Института гидродинамики. 3. Создание информационной базы для моделирования 4. Проведение непосредственно расчётов и анализ результатов (5.) В ходе работы также отмечались сложности и возникающие трудностей при расчетах неустановившегося движения. Слайд 4 ПРО СЕН-ВЕНАНА При исследовании неустановившегося движения основными уравнениями являются система уравнений Навье-Стокса. Для расчета неустановившегося движения используют одномерную модель - систему уравнений Сен-Венана. Слайд 5 Для реализации метода в работе использовалась программа, составленная Институтом гидродинамики., основанная на численной схеме Института гидродинамики. Этот метод относится к группе методов сеток с неявной схемой, когда весь процесс расчёта неустановившегося движения разбивается на последовательное решение системы уравнений для каждого отдельного расчётного интервала времени. В результате расчёта определяются характеристики потока во всех створах бьефа в любой момент времени. Для каждой реки расчеты велись на нескольких расчетных участках. Их выбор был обусловлен наличием гидрологических постов с натурными данными, однородность морфометрических и гидравлических характеристик русла. В качестве исходной информации были взяты данные натурных наблюдений на р. Ока и р.Вычегда за год средней водности (1969 г.) из гидрологического ежегодника (ежедневные уровни воды, ежедневные расходы воды, данные об измеренных расходах воды для получения морфометрических характеристик русла). Расчетным интервалом времени был выбран период весеннего половодья (1 марта 24 июня 1969 г.). Для того, чтобы программа произвела расчет на нужном участке реки, необходимо задать начальные и граничные условия. Также, в качестве исходной информации для моделирования необходимо задать поперечные профили реки для каждого створа. Данные для поперечных профилей реки (ширина реки, средняя и максимальная глубины) брались из таблиц измеренных расходов воды в гидрологических ежегодниках. Занесение данных производилось с помощью отдельно написанной специальной программы для удобства отображения данных. В качестве начальных условий задаётся начальный расход и уровень воды для каждого из створов в первый день моделирования. Также моделирование производилось с притоками и без. В качестве граничных условий входной гидрограф на посту г. Калуга строился на основе ежедневных данных о расходах воды, и схематизировался за период весеннего половодья (рисунок 3). Также строился по ежедневным данным об уровнях воды график хода уровня воды на посту с. Половское (рисунок 3). Для моделирования неустановившегося движения на р. Ока были выбраны 2 расчетных участка (рисунок 2). Первый участок расположен между постами г. Калуга и г. Кашира. Длина этого участка составила 184050 м. Второй участок расположен от поста г. Кашира до поста с. Половское, являющийся замыкающим. Длина этого участка - 269200 м. Также, в качестве исходной информации для моделирования необходимо задать поперечные профили реки для каждого створа. Данные для поперечных профилей реки (ширина реки, средняя и максимальная глубины) брались из таблиц измеренных расходов воды в гидрологических ежегодниках. Занесение данных производилось с помощью отдельно написанной специальной программы для удобства отображения данных. Результатом расчета по модели является массив данных, в который входят часовые данные о расходах воды, уровнях воды, скорости течения, площади поперечного сечения русла, ширины и др. (таблица 3). На основе полученного массива данных были построены смоделированный и наблюденный гидрографы стока на посту г. Кашира. Наблюденные данные по этому посту не вводились в модель, это позволяет провести оценку соответствия модельных данных с натурными (рисунок 5). Для оценки качества моделирования использован критерия соответствия NS (Nash Sutcliffe model efficiency coefficient или Нэша-Сатклиффа). Использование критерия рекомендовано Американской ассоциацией гражданских инженеров для оценки состоятельности моделей стока, а также используется Всемирной метеорологической организацией для сравнительного анализа моделей (Виноградов А.Ю., Никифоровский А.А., 2015 г.). Коэффициент соответствия используется для оценки адекватности результатов моделирования речного стока. В ходе работы был произведен расчет неустановившегося движения на р. Ока за 1969 г. и р. Вычегда при помощи одномерной модели. Для данной равнинной реки модель показала хороший результат, основываясь на величине коэффициента NS, который используется для оценки результатов моделирования речного стока. Ее можно использовать в случаях отсутствия данных на участках, где невозможно произвести натурные измерения. Для Вычегды же результаты моделирования оказались неудовлетворительными, что может быть связано с недоучтенностью расходов воды на притоках, где нет гидропостов. Также на это может влиять коэффициент гидравлического сопротивления русла. Для улучшения результата необходимо произвести корректировку введения гидравлических параметров русла.
