Моделирование паводковых и прорывных волн для обоснования мероприятий по защите сельскохозяйственных земель от затопления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.02, кандидат наук Степанов, Константин Александрович

• Степанов, Константин Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Степанов, Константин Александрович

Оглавление

Введение

Глава 1: Современные подходы для решения задач о моделировании паводковых и прорывных волн для обоснования защитных мероприятий

1.1 Анализ недавних наводнений и мероприятий по защите сельскохозяйственных земель

1.2 История развития теории о моделировании паводковых и прорывных волн

1. 3 Выводы по главе

Глава 2. Оценка влияния исходных данных на точность математического моделирования паводковых и прорывных волн

2.1 Обзор точности получаемых исходных данных для моделирования движения жидкости в открытых руслах

2.2 Геоинформационные технологии в математическом моделировании

2.3 Оценка влияния донной шероховатости на точность математического моделирования волны в случаях сухого и смоченного русла

2.4 Анализ результатов моделирования паводковых и прорывных волн в зависимости от уровня воды в нижнем бьефе

2.5 Выводы по главе

Глава 3. Разработка методики моделирования речного потока при прохождении экстремальных расходов

3.1 Создание технологии обоснования противопаводковых мероприятий

3.2 Калибровка модели

3.3.Верификация методики

3.4 Выводы по главе

Глава 4. Расчеты и сопоставление результатов моделирования

4.1 Описание созданной методики и программного средства для оперативного моделирования распространения паводковых и прорывных

волн

4.1 Расчет при использовании инструмента MIKE 11

4.2 Расчет по разработанной методике

4.3 Выводы по главе

Глава 5. Апробация методики получения инженерных обоснований противопаводковых мероприятий и сравнение с другими программными продуктами

5.1 Инженерные обоснования противопаводковых мероприятий

5.2 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы:

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование паводковых и прорывных волн для обоснования мероприятий по защите сельскохозяйственных земель от затопления»

Введение

Актуальность темы:

В последние годы увеличилось количество чрезвычайных ситуаций, которые привели к значительному ухудшению качества земель и ущербу населенным пунктам. Так, например, наводнение в Амурской области в 2013 году привело к гибели посевов сельскохозяйственных культур на площади в 627,4 тыс. га. Эвакуировано 1727 человек из затопленных поселений. Летом 2012 года из-за наводнения в Крымске погибло 168 человек, пострадало 53107 человек, было разрушено 1200 домов, наводнение уничтожило около 150 га посевов, ущерб оценен в 70 миллионов рублей. Для восстановления разрушенных земель требуются огромные затраты, которые намного превышают средства, требуемые для проведения противопаводковых мероприятий. На ликвидацию последствий наводнения в Крымске было потрачено свыше 15 миллиардов рублей, в то время, как гидротехническая защита города от наводнения оценивается в 5 миллиардов рублей.

Наиболее распространенными способами защиты от затопления являются строительство дамб или создание польдерных систем. Ввиду значительной протяженности объектов защиты для определения параметров защитных сооружений перспективно применение численного гидродинамического моделирования. На его основе оценивается распространение паводковых и прорывных волн и проводится расчет зон затопления в речной долине.

Использование существующих программных средств для определения зон потенциального затопления в результате прохождения паводка или волны прорыва возможно только высококвалифицированными специалистами с использованием дорогостоящего оборудования, при этом их стоимость достаточно велика. В тоже время применяемые методики моделирования и программные продукты не предлагают оперативного решения для задач, связанных с оценкой последствий катастрофических паводков. Разработка экспресс-технологии моделирования паводковых и прорывных волн для обоснования мероприятий по

защите сельскохозяйственных земель от затопления, является актуальным

4

направлением научных исследований.

Под экспресс-технологией мы понимаем научную деятельность, позволяющую оперативно и эффективно обосновать мероприятия по защите сельскохозяйственных земель от затопления.

Целью исследований является обоснование мероприятий по защите сельскохозяйственных земель от затопления на основе оперативного компьютерного моделирования распространения паводковых и прорывных волн.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проведен анализ существующих способов борьбы с затоплением земель и связанных с ними гидротехнических мероприятий;

- обоснованы требования к исходным данным, необходимым для проведения исследований по определению типа и состава противопаводковых мероприятий; проведено исследование погрешностей, возникающих в различных методах расчета зон затопления в результате распространения паводка или волны прорыва и найдены упрощённые способы их учёта;

- разработаны алгоритм, метод, создана компьютерная программа для оперативного моделирования распространения паводковых и прорывных волн, основанная на современных геоинформационных технологиях; разработан способ калибровки гидродинамической модели;

- проведено численное двумерное моделирование на основе разработанного метода возможного паводка на реке Малый Узень с определением зоны затопления, значений расходов, продольных и поперечных скоростей, отметок свободной поверхности водного потока, времени добегания и продолжительности затопления поймы в требуемых створах, необходимых для обоснования инженерных защитных мероприятий;

- выполнено сопоставление результатов численного моделирования с данными, полученными для выбранного водного объекта с использованием других программных продуктов;

- определены состав мероприятий и параметры гидротехнических сооружений, защищающих населённые пункты и сельскохозяйственные земли на исследуемой территории от затопления.

Объектом исследований являются водные объекты (водохранилища и реки), земли сельскохозяйственного назначения, противопаводковые гидротехнические сооружения. Предметом исследования являются численные методы гидродинамического моделирования, а также мероприятия по защите земель сельскохозяйственного назначения от затопления.

Методика исследований базируется на обобщении общепринятых методов проведения математического моделирования прохождения паводковых и прорывных волн. Разработка алгоритмов и программная реализация основаны на методических рекомендациях по моделированию открытых русловых потоков с использованием математического представления систем уравнений Сен-Венана, а также с использованием методов описания турбулентных течений в открытых руслах. Создание программы для определения участков затопления осуществлялось на языке программирования С#, с использованием среды разработки Microsoft Visual Studio 2012 с применением современных геоинформационных технологий.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

- разработана новая экспресс-технология обоснования мероприятий, защищающих сельскохозяйственные земли от затопления, на основе созданного алгоритма и компьютерной программы, позволяющей определять параметры паводковых и прорывных волн и зоны затопления с ранжированием их по глубине;

- разработан новый метод оперативного моделирования распространения паводковых и прорывных волн с полуавтоматической калибровкой модели, использующий современные геоинформационные технологии для определения параметров сооружений инженерной защиты сельскохозяйственных земель;

- разработаны требования к исходным данным, необходимым для инженерного обоснования противопаводковых мероприятий на основе оперативного

моделирования волны паводка или волны прорыва с использованием современных компьютерных технологий.

Основные положения, выносимые на защиту:

- экспресс-технология получения инженерного обоснования необходимых противопаводковых мероприятий, основанная на методике компьютерного оперативного моделирования распространения паводковых и прорывных волн;

- метод моделирования, позволяющий проводить расчеты распространения волны паводка или волны прорыва с использованием спутниковых данных о рельефе для определения территорий потенциально попадающих под затопление в результате чрезвычайной ситуации;

- теоретическое обоснование исходных данных, необходимых и достаточных для инженерного обоснования противопаводковых мероприятий на основе оперативного моделирования с использованием современных компьютерных технологий.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в разработанной экспресс-технологии, на основе нового метода и созданной компьютерной программы для гидродинамического моделирования прохождения прорывных и паводковых волн по речной долине для обоснования необходимых инженерных мероприятий, защищающих сельскохозяйственные земли от затопления.

Достоверность результатов исследований подтверждается теоретическими положениями гидравлики, гидродинамического моделирования, опытом практического применения численного моделирования для решения задач, связанных с прохождением паводков. Результаты, полученные по разработанной технологии моделирования, согласуются с данными, полученными с использованием известного программного комплекса MIKE 11 в одномерной постановке, требующего существенно больших временных, организационных и финансовых затрат.

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были доложены на Международ-

7

ной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в инновационном развитии АПК» (Московский государственный университет природообустройства, г. Москва 16-20 апреля 2012 г.); У-ой Международной конференции молодых ученых и специалистов "Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации" (ВНИИ "Радуга" г. Коломна 17-19 октября 2012 г.); Международной научно-практической конференции «Мелиорация и проблемы восстановления сельского хозяйства России» (Костяковские чтения) (ВНИИГиМ Россельхозакадемии, г. Москва 20-21 марта 2013 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы комплексного обустройства техноприродных систем», (Московский государственный университет природообустройства, г. Москва 16-18 апреля 2013).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 2 работы из списка изданий, рекомендованных ВАК.

Структура, объем и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, общих выводов, библиографии и приложений; изложена на 125 страницах машинописного текста, иллюстрирована 39 рисунками, содержит 15 таблиц, список литературы включает 117 наименований, в том числе 26 зарубежных авторов.

Глава 1: Современные подходы для решения задач о .моделировании паводковых и прорывных волн для обоснования защитных мероприятий

1.1 Анализ недавних наводнений и мероприятий по защите сельскохозяйственных земель.

В настоящее время известно множество примеров чрезвычайных ситуаций (ЧС) связанных с затоплением, вызванных распространением паводковых и прорывных волн.

В настоящее время в России стоит задача защиты сельскохозяйственных земель и населенных пунктов от затопления. Затопление сельскохозяйственных земель возникает как при пропуске крупномасштабных паводков, так и других природных, так и техногенных факторах, таких как:

- при прохождении экстремальных расходов возможно переполнение водохранилища и нарушение штатной работы сбросных сооружений, что приводит к переливу воды через гребень плотины и образованию прорана;

- вследствие длительных сроков эксплуатации возможен износ основных сооружений плотины и гидромеханического оборудования, что может провести к образованию прорана в теле плотины;

- вследствие ошибок персонала, связанных с отсутствием мониторинга опасных ситуаций и недостаточности прогнозных данных по паводкам;

- вследствие возможного террористического акта, приводящего к разрушению плотины.

Приведем некоторые случаи наводнений, которые нанесли значительный ущерб сельскохозяйственным землям и населенным пунктам.

Наводнения в Якутии в мае 2013 года тогда ущерб от масштабного весеннего паводка составил почти 1 миллиард рублей. По данным МЧС в зоне затопления оказались около 500 домов, в которых проживало более 1700 человек, (рис. 1)

Рис. 1. Наводнение в Якутии (май 2013 г.)

Одним из наиболее масштабных оказалось наводнение на Дальнем Востоке в августе 2013 года. (рис. 2) В результате снежной и поздней зимы в районе бассейна реки Амура и выпадением с июля по август больше годовой нормы осадков произошло формирование крупномасштабного паводка в середине лета. Существующие гидроузлы не смогли сдержать такое количество воды. К примеру на Зейской ГЭС максимальный расход воды составляет 5000 м3/с, в то время, как приточность воды в водохранилище доходила до 9000 м3/с. В свою очередь сыграли вырубка лесов и пожары поскольку леса выполняют значительную водоохранную функцию, задерживая большую часть выпадающих осадков. В результате от наводнения на Дальнем Востоке пострадало более чем 135 000 человек. В Дальневосточном федеральном округе пострадало от паводка около 14 000 домов, 1600 километров дорог, 174 моста, 825 социально значимых объектов. Гибель сельскохозяйственных культур в результате наводне-

ния на Дальнем востоке произошла на площади 390 800 га., по данным Министерства сельского хозяйства РФ ущерб составил 8,2 млрд. рублей.

Рис. 2. Наводнение на Дальнем Востоке (август 2013г.)

Попытки разрешить конфликт между необходимостью использования пойменных и прибрежных земель и убытками от возможных наводнений предпринимались неоднократно многими специалистами. Но до сих пор этот конфликт не разрешен. Для решения задачи о возможности использования прибрежных земель необходимо проводить анализ возможного ущерба при наводнениях. В сельскохозяйственных районах особенно велики убытки вызванные затоплением сельскохозяйственных угодий, вследствии ежегодных паводков. Наводнения наносят ущерб сельскохозяйственным культурам, повреждает различные инженерные и мелиоративные системы.

Современные проблемы землепользования, требуют контроля и достоверного прогноза качественного состояния земель в результате возможных чрезвычайных происшествий, связанных с затоплением земель.

В случае прохождения паводка или волны прорыва значительно ухудшается качество земель. Даже кратковременный подъем воды в реке во время паводка может вызвать затопление прибрежных земель, что неизменно повлечет за собой значительные убытки, связанные, как с возможной потерей урожая, так и с ухудшением качества земель. В случае разрушения напорного фронта плотины наблюдается наиболее опасная ситуация. В таком случае образовавшаяся волна прорыва нанесет огромный ущерб, возможно затопление не только сельскохозяйственных, но и земель населенных пунктов, что принесет катастрофический ущерб.

В качестве мер по предупреждению ущерба, вызванного возможным наводнением, необходимо проводить такие инженерно-технические мероприятия, как:

- мониторинг и регулирование паводкового стока рек с использованием различных инженерных сооружений: плотин, дамб, укрепление берегов рек, спрямление русел и тд;

- проектирование и рациональное размещение элементов инфраструктуры и жилых построек в соответствии с учетом потенциально-опасных зон возможного затопления; в зонах с частыми случаями паводка возможно строительство домов на сваях, либо перевод первых этажей зданий в нежилой фонд;

- обеспечение устойчивости работы с учетом возможного возникновения ЧС.важных инфраструктурных элементов: мостов, линий связи и тд.

При возникновении угрозы возникновения масштабного паводка и угрозе затопления сельскохозяйственных земель и населенных пунктов требуется выполнение следующих мероприятий:

- привлечение дополнительных средств для мониторинга подъема уровня воды в водоемах, прогнозирование дальнейшего подъема уровня воды, в соответствии с метеорологическими прогнозами. Расчет возможного паводка,

его масштаба и вероятного ущерба для сельскохозяйственных земель и населенных пунктов;

- проведение подготовительных мероприятий по защите, приведение в готовность сил и средств для защиты от наводнения. Определение необходимых противопаводковых мероприятий;

- выполнение необходимых подготовительных работ: укрепление берегов, откосов дамб, в назначенных местах произвести наращивание дамб, строительство дамб обвалования с укреплением откосов, согласно данным о возможных глубинах и скоростях потока;

- при возможном прорыве плотин, необходимо произвести определение зон затопления, ранжированных по глубине. Подготовка возможных маршрутов для эвакуации и спасательных работ, в случае возникновения ЧС, связанной с образованием волны прорыва. Определение возвышенных участков, для срочной эвакуации населения. Оповещение населения о возможном наводнении. Возможна упреждающая эвакуации населения, например из поселков, находящихся в нижнем бьефе плотин, для которых существует риск прорыва.

В случае, когда получены данные о возникновении чрезвычайной ситуации, связанной с развитием крупномасштабного паводка, с возможным образованием волны прорыва следует проводить следующие мероприятия:

- анализ сложившейся ситуации, прогноз дальнейшего развития ЧС. Необходимо определить такие параметры: скорость подъема воды, возможный максимальный уровень, возможные зоны затопления, ранжированные по глубине, продольные и поперечные скорости потока, продолжительность затопления территорий. В результате анализа должны быть приняты решения о необходимых противопаводковых мероприятиях и о мерах по защите сельскохозяйственных земель и населенных пунктов от затопления;

- оповещение населения о сложившейся ЧС (прогноз время начала и уровня подъема воды, возможные районы и продолжительность затопления);

- приведение технических средств в полную готовность. Выполнение необходимой эвакуации населения. Проведение спасательных работ в зоне затопления и для ликвидации последствий наводнения.

Все вышеперечисленные противопаводковые мероприятия требуют точного инженерного обоснования. Для проведения подобных исследований, зачастую требуются огромные затраты, как материальные, так и временные. Для проведения качественного моделирования волны прорыва в существующих программных комплексах, требуются высококлассные специалисты, дорогостоящее оборудование, стоимость самих программных средств также велика. Все это требует огромных материальных вложений, в свою очередь имеющиеся методики не предлагают оперативного решения поставленных задач.

Стоит заметить, что основным способом на сегодняшний день является строительство дамб обвалования. Возведение дамб обвалования требует точного определения размеров самих дамб, поскольку при переливе через них дамбы оказываются смытым. Необходимо точно определять места строительства дамб обвалования, для предотвращения дальнейшего распространения воды. Ввиду того, что стоимость строительства дамб обвалования напрямую зависит от их протяженности и высоты, необходимо оптимизировать их параметры. Наиболее рациональным выводом может стать использование при проектировании и строительстве берегоукрепительных средств, проведение моделирования речного потока для определения возможных зон затопления. Далее, опираясь на полученные результаты моделирования, возможно, рассчитать параметры дамб обвалования. Такие расчеты позволят подбирать оптимальные параметры берегоукрепительных средств защиты территорий от последствий наводнения.

1.2 История развития теории о моделировании паводковых и прорывных волн

Основоположником мелиоративной науки в России был А. Н. Костяков. В

своем фундаментальном труде «Основы мелиораци» [45] он описывал способы

мелиорации пойм и затопленных низменностей. Понятие о деградации почв, в

14

том числе с влиянием антропогенного фактора было изложено в работах А. А. Измаильского и Б. А. Шумакова [29]. В работах Б. А. Брудастова был изложен метод отвода поверхностных вод с помощью закрытых собирателей. [13] Работы С.Ф Аверьянова о управлении водным режимом мелиорируемых земель, о методах расчета дренажа для отвода воды широко применяются при проектировании мелиоративных мероприятий. [1]

Для решения задачи моделирования паводковых и прорывных волн и обоснования мероприятий по защите сельскохозяйственных земель от затопления проведен анализ литературных источников, описывающих возможные подходы моделирования течения жидкостей.

Для решения задачи о получении зон затопления в результате паводка возможны следующие способы получения результатов:

1. Физические модели. В этом случае ставится задача попытаться определить или даже измерить параметры волн на физических моделях реального объекта в лабораторных условиях. К такому подходу прибегали ранее, когда не было возможности производить компьютерное моделирование объекта. Для этого метода требуется большое количество ресурсов для построение модели, которая будет подобна реальному объекту. А для случая, по расчету волн с быстро изменяющейся свободной поверхностью, будут возникать огромные трудности, чтобы соблюсти гидродинамическое подобие нашей модели с реальным объектом.

2. Проведение аналитических расчетов. В этом подходе предпринимается попытка рассчитать гидродинамические параметры на основе либо аналитических методов, либо различных моделей типа «черного ящика», где по соотношению различных таблиц, графиков, наблюдений за реальными объектами, мы можем предугадать результат. Этот метод служит лишь для очень условных расчетов. Так аналитические методы применимы только на частных, наиболее простых случаях, в случаях призматических русел или при простых начальных

и граничных условиях. Модели типа «черного ящика» позволяют только рас-

15

смотреть явление в отдельных участках в определенное время, но не дают полной картины, что будет происходить на рассматриваемом участке.

3. Численное моделирование. Численное моделирование волн прорыва, самые популярные способы на сегодняшний день, они базируются на различных математических моделях исследования рассчитываемого объекта в различных ситуациях. Они различаются по уровню сложности, который коррелирует с точностью результата. Далее рассмотрим различные методы численного математического моделирования.

На сегодняшний день показано, что определить параметры распространения паводковых и прорывных волн можно только с применением численного компьютерного моделирования.

Течения жидкостей, делятся на два сильно различных друг от друга типа: ламинарные (плавно изменяющиеся, регулярные) и турбулентные (неупорядоченные). В случаях распространение паводковых и прорывных волн течение жидкости будет турбулентным.

П. Брэдшоу (1971) [11] выдвинул такое определение турбулентности: «это трехмерное нестационарное движение, в котором вследствие растяжения вихрей создается непрерывное распределение пульсаций скорости в интервале длин волн от минимальных, определяемых вязкими силами, до максимальных, определяемых граничными условиями течения. Она является обычным состоянием движущейся жидкости, за исключением течений при малых числах Рей-нольдса».

Существование ламинарного и турбулентного режимов течения было замечено еще в первой половине XIX в., но начало теории турбулентности было изложено в работах Осборна Рейнольдса (1883) [23]. Рейнольде установил существование общего критерия динамического подобия течений вязкой несжимаемой жидкости, так называемое число Рейнольдса:

= (1)

где: и - характерная скорость, м/с; Ь - характерный масштаб длины в рас-

сматриваемом течении, м; v - кинематический коэффициент вязкости, м2/с.

Было установлено, если число Re достаточно мало, то течение жидкости является ламинарным. При достижении числом Re критического значения движение жидкости становится турбулентным.

Первая попытка описания процессов переноса количества движения в турбулентных потоках принадлежит Буссинеску (1877) [23, 49]. Согласно модели Буссинеска турбулентное движение среды рассматривалось как движение ньютоновской «турбулентной жидкости». Буссинеск предложил градиентный подход для описания процессов турбулентного переноса. Он неявно заключал в себе допущение о локальности механизмов этого переноса. Эти идеи получили развитие в работе Прандтля. (1925) [106] Современная формулировка гипотезы «локальности» была определена в труде Л.Г. Лойцянского (1958) [52]. Согласно ней «механизм турбулентного переноса количества движения полностью определяется заданием местных значений производных от осредненных скоростей по поперечной к направлению потока координате и физических свойств жидкости (плотности).

В работах Ричардсона, описывается каскадный механизм передачи энергии в турбулентном потоке. (1922) [23]. Ричардсон предположил, что каскадный процесс передачи энергии в турбулентном потоке, завершается на самых мелкомасштабных структурах, где кинетической энергия переходит в тепло. Далее в работах Джеффри Тэйлора (1935) [23] было введено понятие об однородной и изотропной турбулентности. В его работах исследуется роль мелкомасштабной турбулентности в процессах турбулентного переноса. Основным свойством мелкомасштабной турбулентности является ее слабая зависимость от индивидуальных особенностей течения.

Позднее Российским ученым Андреем Николаевичем Колмогоровым (1941) [40] были сделаны существенные результаты в создании целостной теории локально изотропной турбулентности. Он выдвинул гипотезу о том, что режим турбулентности при больших числах Рейнольдса, является универсальным и определяется лишь двумя размерными параметрами - средней скоростью

17

диссипации энергии и коэффициентом вязкости.

Важные исследования полуэмпирической теории пристенной турбулентности были сделаны 50-е годы в работах Е. Ван-Дриста (1956) [112] и Ф. Клау-зера (1956). В работе Клаузера (1956) сформировано современное представление о структуре пограничного слоя, как пятислойном образовании, включающем внутреннюю область с тремя подобластями, и внешнюю, включающую так называемую область закона следа с характерной для нее постоянной турбулентной вязкостью и область перемежаемости (надслоя).

Важную роль в развитии теории турбулентности, основанной на использовании уравнений для вторых моментов, сыграли работы А.Н.Колмогорова (1942) и Прандтля-Вигхардта (1945), в которых была выдвинута гипотеза, связывающая коэффициент турбулентной вязкости и кинетическую энергию турбулентности. Так появилось семейство моделей получивших название к — £ модели турбулентности. Далее была разработана к — ш модель (Уилкокс (1988)), которая стала крупным успехом в моделировании пристеночных течений при больших продольных перепадах давления. Затем была предложена, двупараметрическая, к — со модель Ментера (1993) [103].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Степанов, Константин Александрович, 2013 год

Список литературы:

1. Аверьянов С.Ф Фильтрация из каналов и ее влияние на режим грунтовых вод // М.: Колос. -1982. - с. 237.

2. Алексеев В.В., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Геоинформационная система мониторинга водных объектов и нормирование экологической нагрузки // ARCREVIEW. - 2000 №1(12). - с.25-26.

3. Алексеевский Н.И., Жук В.А., Иванов В.Ю., Фролова H.J1. Особенности формирования и расчета притока воды к тракту москворецкого водоисточника // Водные ресурсы. - 1998, том 25 №2.

4. Алалыкин Г.В., Годунов С.К., Киреева И.Л., Плинер Л.А. Решение одномерных задач газовой динамики в подвижных сетках // М.: Наука. - 1970. - с. 112.

5. Алешкевич В.А. Механика сплошных сред [Текст]: учебное пособие / - В. А. Алешкевич, Л. Г. Деденко, В. А. Караваев - Москва : Издательство физического факультета МГУ, 1998. - с. 92.

6. Атавин A.A. Расчет неустановившегося течения воды в разветвленных системах речных русел или каналов // Динамика сплошной среды. - 1975. - Вып. 22. - С. 25-36.

7. Беликов В.В., Зайцев A.A., Милитеев А.Н. Математическое моделирование сложных участков русел крупных рек // Водные ресурсы. - 2002, Том 29, №6. - с.698-705.

8. Беликов В.В. Численное моделирование течений жидкости со свободной поверхностью и деформируемым дном // Дисс. к.ф.-м. н. - 1987. - с. 132.

9. Белоцерковскии О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред // М., Наука. -1984. - с. 520.

10. Бельчиков В.А., Борщ С.В, Мухин В.М. и др. Опыт применения геоинформационных технологий для прогнозирования стока половодья. - Метеорология и гидрология. - 2001, №10.

11. Бредшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение // М.:Мир. -

1974.

12. Бритвин CO., Беликов В.В., Милитеев А.Н., Прудовскнй A.M., Родионов В.Б. Компьютерное моделирование — современный инструмент решения задач речной гидравлики. Прогнозирование паводков в проекте "Волга-Рейн". // В сб. "Безопасность энергетических сооружений". Вып. П. ОАО НИИЭС. -2003. - с.126-132.

13. Брудастов А. Д. Осушение минеральных и болотных земель // М., Сельхозгиз. - 1955.

14. Бугаевский JT.M. Математическая картография. Учебник для вузов // М. Златоуст.- 1998. - с. 400.

15. Д.А. Бураков, Е.Д. Карепова, В.В. Шайдуров Математическое моделирование стока: теоретические основы, современное состояние, перспективы. // Вестник.- КрасГУ, Красноярск, - 2006.

16. Бурланков Н.Д. Распределение скоростей по сечению потока в призматическом русле // Известия вузов. Строительство. - 2002.

17. Волков, Е. А. Численные методы [Текст]: учебник // Москва : Наука, 1987.-с. 248.

18. Волыдингер Н.Е., Пясковский Р.В. Теория мелкой воды. Океанологические задачи и численные методы // JL: Гидрометеоиздат. - 1977. - с. 207.

19. М.А. Волынов, К.А. Степанов Анализ результатов моделирования волны прорыва в зависимости от уровня воды в нижнем бьефе. \\ Сборник научных докладов V-ой Международной (9-й Всероссийской) конференции молодых ученых и специалистов "Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации"/ ФГБНУ ВНИИ "Радуга". - Коломна: Инлайт. -2012г.-с. 186-190.

20. Вуд Э.Ф., О'Коннел П.Э. Прогнозирование в реальном времени. // Гидрогеологическое прогнозирование. - М.: "Мир". - 1988.

21. Гладышев М.Т. Численное моделирование неустановившихся течений в открытых руслах. // Водные ресурсы №3. -1981.-е. 119-125.

22. Глотко А.В. Построение цифровой модели рельефа на участке Чебоксарского водохранилища между Нижегородским гидроузлом и Нижним

116

Новгородом. // Природообустройство и рациональное природопользование -необходимые условия социально-экономического развития России. Сб. научных трудов. Часть I. - М.: МГУП. - 2005. - с.216-221.

23. Годунов С.К. Уравнения математической физики // М.:Наука. - 1971. -с. 416.

24. Гольдштейн С. Современное состояние гидроаэродинамики вязкой жидкости. // М.:ИЛ. - 1948. - с. 407.

25. Грушевский М.С. Неустановившееся движение воды в реках и каналах // Л.: Гидрометеоиздат. - 1982. - с. 288.

26. Гугушвили И.В. Результаты трехмерного моделирования волны прорыва вблизи прорана // Природообустройство. -2011. №2. - С.38-42.

27. Гугушвили И.В. Применение численных методов интегрирования трехмерных нестационарных уравнений гидродинамики при расчете распространения волны прорыва // Природообустройство №5. -2009. - С.75-80.

28. Гуляев А.Н., Козлов В.Е., Секундов А.Н. К созданию универсальной однопараметрической модели для турбулентной вязкости. // Изв. АН СССР, МЖГ№ 4. - 1993. - с. 69.

29. Добровольский Г. В. Деградация и охрана почв // М.: Изд-во МГУ. -2002. - с. 654.

30. Евсеева Л.С., Скорняков В.А. Карты составляющих среднего многолетнего баланса Московской области // Вестник МГУ. География Сер.5 №4. -1991.

31. Евстигнеев В.М. Речной сток и гидрологические расчёты // М.: МГУ. -1990.-с. 304.

32. Евстигнеев Н.М., Гугушвили И.В., Гусев А.Е., Леонтьев Д.А. Новый спектрально-объемный метод численного решения уравнения мелкой воды. // Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования. Том II. Материалы юбилейной международной научно-практической конференции (Костяковские чтения). - М.: Изд.ВНИИА. -2007. - с. 418.

33. Жук В.А, Полянин В.О. Прогнозирование стока в речных системах

по метеоданным на основе математической модели // Безопасность энергетиче-

117

ских сооружений №12. - Москва. - 2003.

34. Калинин В.Г., Пьянков СВ., Некоторые аспекты применения геоинформационных технологий в гидрологии // Метеорология и гидрология №12. -2000.

35. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока // JL, Гидро-метеоиздат. - 1975. - с. 288.

36. Клёпов В.И. Безопасность и риск в системе водообеспечения Московского региона // Труды конференции «Современные проблемы стохастической гидрологии». — 2000.

37. Климович В.И., Прокофьев В.А. Эффективные численные алгоритмы на основе метода контрольного объема и схемы Бима-Уорминга для моделирования плановых разрывных течений со свободной поверхностью // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Гидравлика гидротехнических сооружений. С.-Петербург т.240. - 2002. - с. 120-134.

38. Козлитин A.M., Попов А.И. Методы технико-экономической оценки промыш- ленной и экологической безопасности высокорисковых объектов техносферы // Саратов: СГТУ. - 2000. - с.216.

39. Колльман В. (ред). Методы расчета турбулентных течений // М.: Мир. - 1984. - с. 464.

40. Колмогоров А.Н. Локальная структура турбулентности в несжимаемой жидкости при очень больших числах Рейнольдса // Докл. АН СССР, Т. 30, №4.-1941.-с. 299-303.

41. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Учебное пособие. // М.: ООО Библион. - 1997. - с. 160.

42. Корень В.И. Математические модели в прогнозах речного стока // М.: Гидрометеоиздат. - 1991.-е. 198.

43. Корень В.И., Бельчиков В.А. Методические указания по использованию методов краткосрочных прогнозов ежедневных расходов (уровней воды) для речных систем на основе математической модели // Л., 1989.

44. Коронкевич Н.И. Некоторые направления географо-гидрологических

118

исследований // Географические направления в гидрологии. - М.: РАН Ин-т географии. МЦРГО. - 1995. - с.30-48.

45. Костяков А.Н. Основы мелиорации // М. Колос. - 1960. - с. 862

46. Кошкарёв А.В., Тикунов B.C., Геоинформатика // М., Картгеоиздат-Геодезиздат. - 1993. - с. 213.

47. Крыленко И.Н. Математическое моделирование взаимодействия в паводке водных потоков в узле слияния рек Сухоны и Юга // Безопасность энергетических сооружений. - Вып. 11. ОАО «НИИЭС». - 2003.

48. Куликовский А.Г., Погорелов Н.В., Семенов А.Ю. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений // М., Физма-тлит. - 2001. - с. 608.

49. Кучмент JI.C, Гельфан А.Н., Демидов В.Н. Развитие физико-математических моделей формирования речного стока и опыт их применения при недостатке гидрометрических наблюдений // Тезисы докладов VI Всероссийского гидрологического съезда.- СПб.: Гидрометеоиздат. - 2004.

50. Кюнж Ж.А., Холи Ф.М., Вервей А. Численные методы в задачах речной гидравлики // М.: Энергоатомиздат. - 1985. - с. 253.

51. Лапин Ю.В. Турбулентный пограничный слой в сверхзвуковых потоках газа // Изд. 2-е, М.: Наука. - 1982. - с. 312.

52. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. Изд. 6-е // М.: Наука. -1987.-с. 904.

53. Ляхтер В.М., Милитеев А.Н. Гидравлические исследования численными методами // Водные ресурсы. - 1981. - № 3. - с. 17-29.

54. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы//М.: Наука. - 1981.-с. 416.

55. Марчук А.Г., Чубаров Л.Б., Шокин Ю.И. Численное моделирование волн цунами // Новосибирск: Сиб.отд. изд. Наука. - 1983. - с. 175.

56. Маханов С.С., Семенов А.Ю. Двумерный неотрицательный алгоритм для расчета течений жидкости в открытых руслах // Журнал Вычисл. Матем. и Матем. Физики, т.36,№4. -1996. - с. 97-105.

119

57. Методика оценки последствий наводнений // ВНИИ ГОЧС Москва. -

1994.

58. Милитеев А.Н., Базаров Д.Р. О пульсационных решениях двумерных уравнений мелкой воды при стационарных краевых условиях. //Сообщения по прикладной математике // ВЦ РАН, М. - 1997. - с. 58.

59. Мирцхулапа Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений // М. Колос. - 1977.-с. 278.

60. Мусин О.Р. Цифровые модели для ГИС // Информационный бюллетень. ГИС-Ассоциация №4(16). - 1998.

61. Немнюгин С.А., Стесик О.Л. Параллельное программирование для многопроцессорных вычислительных систем // СПб.: БХВ-Петербург. - 2002. — с. 400.

62. Петкевич В. В. Основы механики сплошных сред [Текст]: учебное пособие // Москва : УРСС. - 2001. - с. 400.

63. Пряжинская В.Г., Ярошевский Д.М., Левит-Гуревич Л.К. Компьютерное моделирование в управлении водными ресурсами // Рос.акад.наук. Ин-т вод.пробл.. - М.: Физматлит. - 2002. - с. 494.

64. Ротфельд И.С., Рыбалкина Н.И. Концепция создания межведомственного хранилища информации «Природные ресурсы России» // Использование и охрана природных ресурсов России № 1. - 2000.

65. Румянцев В.А. Временные и пространственные закономерности колебаний речного стока и обуславливающих его факторов // Диссертация на соискания учёной степени доктора географических наук. - 1985.

66. Румянцев И.С., Пручкин С. И., Щербаков А.О. Задачи ввода данных при создании цифровой модели рельефа // Безопасность энергетических сооружений № 12.-2004.

67. Степанов К.А. Рассмотрение одномерных методов моделирования речного стока. // Инновационные технологии в мелиорации. Материалы юбилейной международной научно-практической конференции. -М.: Изд. ВНИИА, 2011.-с. 506-510.

68. Степанов, К.А. Упрощенная методика моделирования распространения волны прорыва для обеспечения защиты земель от наводнения [Текст] // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2013. - № 4 (12). -с. 130- 140.

69. Степанов, К.А. Методика моделирования волны прорыва для предотвращения возможного ущерба, вызванного затоплением земель в результате обрушения плотины [Электронный ресурс] / К.А. Степанов // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 6; URL: http://www.science-education.ru/113-10831 (дата обращения: 19.11.2013).

70. Степанов, К.А. Анализ результатов моделирования волны прорыва в зависимости от уровня воды в нижнем бьефе [Текст] / К.А. Степанов, М.А. Во-лынов // Сборник научных докладов V-ой Международной (9-й Всероссийской) конференции молодых ученых и специалистов "Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации". - ФГБНУ ВНИИ "Радуга". - 2012. -С. 186-190.

71. Степанов, К.А. Оценка влияния донной шероховатости на точность математического моделирования волны прорывам [Текст] / К.А. Степанов, М.А. Волынов // Материалы Международной научно-практической конференции «Роль мелиорации и водного хозяйства в инновационном развитии АПК». Часть 4. Гидротехническое строительство. - ФГБОУ ВПО МГУП. - 2012. - С. 73-79.

72. Степанов, К.А. Разработка метода моделирования речного потока при прохождении экстремальных расходов [Текст] / К.А. Степанов, М.А. Волынов // Материалы международной научно-практической конференции на тему «Мелиорация и проблемы восстановления сельского хозяйства России» (Ко-стяковские чтения). - Изд. ВНИИА. - 2013. - С. 368-372.

73. Степанов, К.А. Разработка программного обеспечения для моделирования речного потока и определения участков затопления в условиях паводка [Текст] / К.А. Степанов // Материалы международной научно-практической

конференции на тему «Мелиорация и проблемы восстановления сельского хозяйства России» (Костяковские чтения). - Изд. ВНИИА. - 2013. - С. 419-424.

74. Субботин А.И., Дыгало В.С. Экспериментальные гидрологические исследования в бассейне р. Москвы // М.: Гидрометеоиздат. - 1991.

75. Треногин В.А. Функциональный анализ // М.: Наука. - 1980. - с. 495.

76. Уломов В.И. Комплект карт сейсмического районирования России, выполненных в ГИС-технологии // АЯСЯЕУШД^ №1(8). - 1999. - с. 14.

77. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения [Текст]: учебное пособие / - Г. Уоллис. - Москва : Мир, 1972. - 220 с.

78. Ушаков П.А. Левченко Ю.Д. Новая формула турбулентного профиля скорости для потока жидкости в круглых трубах // Препринт ФЭИ, Обнинск. -1975.-с. 561.

79. Фалько В.В. Моделирование гидрографа летне-осеннего стока с учётом водоохраной роли леса для малых водосборов Приморья // Диссертация на соискание учёной степени кандидата географических наук. - Владивосток. - 2002.

80. Фрост У., Моулден Т. Турбулентность: принципы и применения // М.: Мир.-1980.-с. 562.

81. Хеннер Е.К., Шестаков А.П. Математическое моделирование: Учебное пособие // Изд-во ПГПУ Пермь. - 1995.-е. 259.

82. Шайтура. С.В Геоинформационные системы и методы их создания // Изд-во Н. Бочкаревой Калуга. -1998. - с. 252.

83. Эксплуатация гидромелиоративных систем: Учеб. пособие для гид-ромелиор. ин-тов и фак // М.: Сельхозгиз, М.: Колос. - 1968. - с. 384.

84. Шеренков И. А., Каневский 3. И., Ляшенко А. Л. Динамическое взаимодействие руслового и пойменного потоков. // Труды 5 Всесоюзного Гидрологического Съезда, т. 10, кн.2, Л., Гидрометеоиздат. - 1988. - с. 210-216.

85. Школьников С. М. Трансформация паводковых волн, распространяющихся по сухому руслу // Гидротехническое строительство, №7. - 1999

86. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя // М.: Наука. - 1974. — с. 711.

87. Штернлихт Д.В. Гидравлика. [Текст]: учебник // Москва : Энерго-атомиздат. - 1991. - с. 367.

88. Щербаков А.О., Талызов А.А. Использование ГИС — инструментария для моделирования каскада Волжских водохранилищ // Безопасность энергетических сооружений № 12. - 2004

89. Эббот М. Гидравлика открытого потока Пер. с англ. Е.И.Масса. Хаза-нова С.Ю. // М.: Энергоатомиздат. - 1983. - с. 272.

90. Юн А. А. Расчет и моделирование турбулентных течений с теплообменом, смешиванием, химическими реакциями и двухфазных течений в программном комплексе Fastest-3D. [Текст]: учебное пособие/ - А. А. Юн, Б. А. Крылов - Москва : Из-во МАИ, 2007 - с. 116

91. А.А. Юн. Теория и практика моделирования турбулентных течений // URSS. Москва. - 2009.

92. Abe К., A New Turbulence Model for Predicting Fluid Flow and Heat Transfer in Separating and Reattaching Flows — I. Flow Field Calculations. [Текст]/ Abe, K., Kondoh, Т., Nagano, Y.// International Journal of Heat and Mass Transfer -1994.-№ 1 vol. 37.

93. Abbot M.B. et al. An introduction to the Euroupean Hydrological System -Systeme Hydrologique "SHE", 2: structure of a physically based distributed modelling system. Journal of Hydrology 87,1986b.

94. ANSYS FLUENT 12.0 User's Guide Release 12.0 [Электронный ресурс] / ANSYS, Inc. // Режим доступа: https://www.sharcnet.ca/Software/Fluentl2/html/ug/main_pre.htm. - Дата обращения: 03.02.2012.

95. Barbera Р, Lanza L, Siccardi F. Hydrologically oriented GIS and application to rainfall-runoff modelling: case study of the Arno basin. In: Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, IAHS Publ.,№ 211,1993.

96. CHANSON, H. (1999). "The Hydraulics of Open Channel Flows : An Introduction." Butterworth-Heinemann, Oxford, UK, p. 512 .

123

97. Courant R., Isaacson E., Rees IM. On the solution of nonlinear hyperbolic differential equations by finite differences. Communs Pure and Appl. Math. 1952. V. 5. №3. P. 243-255.

98. Deutsch C.V., Journel A.G. GSLIB: Geostatistical software library and user's guide. - New York: Oxford University Press, 1992.

99. GIS modules and distributed models of the watershed: a report from ASCE Task Committee on GIS Modules and Distributed Models of the Watershed, 1999.

100. Henderson, F.M. (1966). "Open Channel Flow." MacMillan Company, New York, USA.

101. Marchuk An.G. Rules of application of algorithms for tsunami waves kinematic computations based on the Huygence principle // Bulletin of the Novosibirsk Computing Center. Series: Mathematical Modeling in Geophysics. Issue: 5 (1999), NCC Publisher, Novosibirsk, 1999, p. 93-103.

102. Meijerink Allard M.J., Mannaerts Chris M., de Brouwer Hans A.M., Valenzuela Carlos R. Introduction to the use of geographic information systems for practical hydrology. I UNESCO Int. Hydrological Prog. IHP -IV M 2.3. Int. Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences (ITC). -23.- The Netherlands. 1994.

103.Menter F.R. Zonal Two-Equction k-co Turbulence Models for Aerodynamic Flows. AIAA Paper 93-2306, Jun. 1993.

104. Minjao Lu. Tosio Koike & Norio Hayakawa. A distributed hydrological modeling system linking GIS and hydrological models. In Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, IAHS Publ., №235, 1996.

105. Montes, J.S. (1998). "Hydraulics of Open Channel Flow." ASCE Press, New-York, USA, p. 697.

106. Prandtl L. Uber die ausgebildete turbulenz. - ZAMM, 1928, № 5.

107. Rodi W., Ferziger J.H., Breuer M., Pourquie M. Status of large-eddy-simulation results of workshop. Journal of Fluids Engineering, 1997, v. 119(2), p. 248-262.

108. Ross A., D.Tara P. Integrated hydrologic modelling with geografic information systems. In: Journal of Water resourses, Planning and Management, 1992.

109. Spalart P.R., Allmaras S.R. A One-Equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows. AIAA Paper 92-0439, Jan. 1992.

110. Spalart P.R., Watmuff J.H.W.. Experimental and numerical study of a turbulent boundary layer with pressure gradients. J. Fluid Mech., 1993, v. 249, p. 337371.

111. P.K. Stansby, A. Chegini, & Barnes, T.C.D. 1998. The initial stages of dam-break flow. J. Fluid Mech., 374, p. 407-424.

112. Van-Driest E.R. On turbulent flow near a wall. J. Aeronaut. Sci., 1956, v. 23, № 10.

113. Vincent, S. 1999. Modeling incompressible ows of non-miscible uids. Ph.D. thesis, Speciality: Mechanical Engineering, Bordeaux 1 University, France.

114. Wilcox D.C. Multiscale Model for Turbulent Flows. AIAA Journal, 1988, v. 26, № 11, p. 1311-1320.

115. YEH, H., LIU, P., and SYNOLAKIS, C. (1996). "Long-wave Runup Models." World Scientific, Singapore, 403 pages, (also Proc. 2nd Intl Workshop on Long-Wave Runup Models, Friday Harbour WAS, USA, Sept. 1995.)

116. Ying, X., Khan, A. and Wang, S.S.Y. (2004) "Upwind conservative scheme for the Saint Venant equation", J. Hydraulic Engineering, 130 (10), p. 977987.

117. Zichuan Ye. Map based surface and subsurface flow simulation models: an object-oriented and GIS approach.The university of Texas at Austin, 1996.