При строительстве крупных гидроузлов в районах вечной мерзлоты возникает ряд проблем, связанных с термическим режимом донных грунтов и его влиянием на обменные процессы в водной толще. Так, наполнение водохранилища Эвенкийской ГЭС на реке Н.Тунгуска, расположенного в Восточной Сибири вблизи Полярного круга, приведет к подъему уровня воды на 120 м и затоплению обширных площадей с мерзлотными грунтами по маршу русла длиной 2000 км.
В период затопления температура придонных слоев воды будет близка к температуре тающего льда, т.е. к 0°С, тогда как вышележащие слои будут иметь температуру максимальной плотности воды ≈ 4°С (более теплые массы переместятся вверх как более легкие под действием сил плавучести). Аномальность физических характеристик воды в диапазоне 0 - 4°С обусловливает уменьшение плотности с понижением температуры. Примыкающие ко дну охлажденные слои воды с температурой окажутся легче вышележащих, что создаст условия для формирования плотностной неустойчивости и развитию интенсивных конвективных движений. В зависимости от внешних условий придонная конвекция может охватить значительную площадь, приобрести массовый характер и достигнуть поверхностных горизонтов. Конвективный теплоперенос в этом случае будет способствовать охлаждению воды во всей толще и, тем самым, влиять на процессы внутриводного и поверхностного ледообразования.
С целью изучения обменных процессов сформулирована задача о термодинамическом взаимодействии водоема с переохлажденным дном и ледовым покровом на свободной поверхности. Основой для моделирования турбулентных течений с когерентными структурами являются уравнения термогидродинамики в приближении Буссинеска, в которых выделены средние и конвективные (крупные вихри) компоненты. Обсуждаются вопросы применимости моделей разных классов для расчета вертикального теплообмена в глубоких водоемах над зонами вечной мерзлоты.
| Файл тезисов: | Shlychkov_ang.doc |
| Файл с полным текстом: | stat_Shlychkov.pdf |