Наиболее простыми детерминированными моделями, применяемыми при прогнозировании неточечных источников, являются нульмерные, или камерные, модели. Несмотря на их сравнительную простоту, уровень используемой математической формализации позволяет прослеживать при необходимости динамические изменения, происходящие в системе «водоем водосбор».[ ...]
В принципе, нульмерные модели позволяют даже принимать во внимание неоднородность территории. Для этого всю изучаемую водосборную территорию разбивают на систему частных водосборов камер), которые могут относиться не только к постоянным, но и к временным водотокам. Различная степень загрязнения территории будет в этом случае отражаться концентрацией загрязняющих веществ в замыкающих створах частных водосборов. Суммируя вклады частных водосборов с учетом времени добегания, получают общую картину формирования загрязняющей нагрузки с целого водосбора.[ ...]
Прозрачность физических формулировок камерных моделей, сравнительно невысокие требования к входным данным и, как следствие, низкая стоимость их реализации и эксплуатации определяют востребованность подобных моделей, особенно когда необходимо дать оперативный прогноз ожидаемой нагрузки на исследуемый водоем в тех или иных гидрологических условиях.[ ...]
Рассмотрим модель камерного типа на примере работ [Кондратьев, 1990; Кондратьев и др., 1998]. Модель была разработана для расчета выноса биогенных элементов с малого лесного водосбора. Гидрологические блоки модели проработаны достаточно детально. Блок описания динамики влажности в корневой зоне и расчета слоя стока во время дождевых паводков заимствован из модельной системы ЕОМО1; формирование слоя стока рассматривалось раздельно для быстрой (поверхностной и подповерхностной) и медленной (базисной) составляющих. Блок снеготаяния позволяет рассчитывать динамику стока с водосбора (с шагом 1 сутки) на основе данных стандартных наблюдений за температурой воздуха, осадками, снегозапасами, гидрофизическими и гидрохимическими характеристиками почв [Кондратьев, 1990]. Кроме того, расчеты формирования стока выполнялись раздельно для лесной и полевой частей водосбора.[ ...]
Построенная таким образом математическая модель, по мнению автора, отражает основные закономерности формирования стока биогенных элементов с лесного водосбора и дает возможность изучить влияние возможных сельскохозяйственных мероприятий на гидрохимический режим соответствующего водного объекта.[ ...]
В качестве еще одного примера математической модели камерного типа рассмотрим модель, предложенную в работе [Возженников и др., 1990]. Модель была разработана для оперативного прогноза загрязнения поверхностным стоком рек ближней зоны Чернобыльской АЭС (в том числе рек Припять, Уж и Днепр) и Киевского водохранилища.[ ...]
Процессы транспорта основных загрязняющих веществ на водосборе и руслах рассматривались в обсуждаемой модели с учетом специфики химических свойств поллютантов. Известно, что основной миграционной формой цезия (Сй) в природных водах являются взвешенные частицы (Сб хорошо адсорбируется на взвесях и дальше мигрирует только с ними [Павлоцкая, 1974]). Этот факт был подтвержден и непосредственными исследованиями на водосборах: загрязненность воды в малых реках в районе аварии определялась количеством радиоактивных взвесей, но после фильтрации через молекулярный фильтр концентрация радионуклидов в воде никогда не доходила до ПДК даже в пределах 30-километровой зоны Чернобыльской АЭС [Соботович, 1990].[ ...]
Важным результатом полевых исследований, который был также использован при разработке модели, явилось установление того факта, что загрязнение поверхностных вод радионуклидами происходит за счет поверхностного стока. Это показали исследования, которые проводились на малых реках ближайшей зоны Чернобыльской АЭС. В ходе этих работ было обнаружено, что скорость самоочищения малых рек зависит от их питания. Если это грунтовые воды, то самоочищение может произойти в течение нескольких недель, а если питание осуществляется за счет поверхностного стока, то такая река остается загрязненной годами [Соботович, 1990].[ ...]
Определенные дополнительные предположения позволяли значительно упростить уравнения модели и свести задачу к квазистационарной. Полученные авторами [Возженников и др., 1990] после всех упрощений уравнения содержали в качестве параметров данные стандартных гидрологических прогнозов (объемы водного стока за половодье и количество выносимых почвогрун-тов), а также коэффициенты (модули) смыва радионуклидов в растворенной форме Кж и на взвешенном веществе Кт.[ ...]
Разработанная модель применялась для оценки выноса радионуклидов малыми реками в период половодья 1987 и 1988 гг., а также для прогноза суммарного выноса во время осенних паводков. Модель дала неплохие результаты: прогнозируемые ею максимальные концентрации загрязнений в реках Припять, Уж и Днепр и расчеты суммарного выноса радионуклидов в Киевское водохранилище расходились с данными натурных наблюдений не более, чем в 2 раза [Возженников и др., 1990]), что для такой модели считается вполне удовлетворительным. Несомненным достоинством модели является то, что она позволяла обойтись минимальной входной информацией, которая могла быть получена оперативно.[ ...]
Вернуться к оглавлению