ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЗАГРЯЗНЕНИЯ РЕЧНЫХ КАНАЛОВ И ЗАИЛИВАНИЯ РЕК

Авторы

  • Едилхан Амиргалиев Институт информационных и вычислительных технологий КН МОН РК, Казахский национальный университет им. аль-Фараби,
  • Тимур Мерембаев Институт информационных и вычислительных технологий КН МНВО РК
  • Перизат Oмарова Казахский национальный университет имени аль-Фараби

DOI:

https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-128-5-365-374

Ключевые слова:

загрязнение воды, численное моделирование, CFD, уравнение Эйлера, заиливание рек

Аннотация

Данное исследование фокусируется на анализе процесса загрязнения речных каналов через явление заливания. Для оценки параметры скорости, давления и плотности в водной среде рассмотрено численное моделирование, базирующееся на двумерном уравнении Эйлера. Прогнозирование этих параметров играет критическую роль в предупреждении загрязнения водных объектов в результате седиментации. Математическая модель, предложенная в данном исследовании, основана на уравнении Эйлера и реализована численно с использованием программного пакета Ansys Fluent. Результаты, полученные в рамках этой работы, могут быть весьма полезными для борьбы с явлением заливания в речных каналах. Они также предоставят ценные данные для создания прогностических отчетов о возможных заливах речных русел. Моделирование загрязнения речных каналов способствует более эффективному управлению рисками и защите водных ресурсов. Полученные результаты в данном исследовании будут полезными при противодействии седиментации в реках и предоставят важную информацию для прогнозирования возможных заливов речных русел.

Биографии авторов

Едилхан Амиргалиев, Институт информационных и вычислительных технологий КН МОН РК, Казахский национальный университет им. аль-Фараби,

д.т.н., профессор, Алматы, Казахстан, amir_ed@mail.ru

Тимур Мерембаев, Институт информационных и вычислительных технологий КН МНВО РК

PhD, Алматы, Казахстан, merembaevt@gmail.com

Перизат Oмарова, Казахский национальный университет имени аль-Фараби

постдокторант, Алматы,  Казахстан, omarova.peryzat2@gmail.com

Библиографические ссылки

[1] Wu, X., Feng, X., Fu, B., Yin, S., He, C. (2023). Managing erosion and deposition to stabilize a silt-laden river. Science of The Total Environment, Volume 881, 163444, ISSN 0048-9697, doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.163444.

[2] Hooning E.M. Flooding and sediment management on the Koshi alluvial fan, Nepal M.Sc. Thesis Delft University of Technology, Delft (2011)

[3] Dottori, F., Szewczyk, W., Ciscar, J.-C., Zhao, F., Alfieri, L., Hirabayashi, Y., Feyen, L. (2018). Increased human and economic losses from river flooding with anthropogenic warming. Nature Climate Change. doi:10.1038/s41558-018-0257-z

[4] Sinha, R., Sripriyanka, K., Jain, V., & Mukul, M. (2014). Avulsion threshold and planform dynamics of the Kosi River in north Bihar (India) and Nepal: A GIS framework. Geomorphology, 216, 157–170. doi:10.1016/j.geomorph.2014.03.03

[5] Phillips, C.B., Masteller, C.C., Slater, L.J., Dunne, K.B.J., Francalanci, S., Lanzoni, S., et al., (2022). Threshold constraints on the size, shape and stability of alluvial rivers. Nat. Rev. Earth Environ. 3, 406–419.

[6] Best, J., & Darby, S. E. (2020). The Pace of Human-Induced Change in Large Rivers: Stresses, Resilience, and Vulnerability to Extreme Events. One Earth, 2(6), 510–514. doi:10.1016/j.oneear.2020.05.021

[7] Marren, P. M., Grove, J. R., Webb, J. A., & Stewardson, M. J. (2014). The Potential for Dams to Impact Lowland Meandering River Floodplain Geomorphology. The Scientific World Journal, 2014, 1–24. doi:10.1155/2014/309673

[8] Hawley, R. J. (2018). Making Stream Restoration More Sustainable: A Geomorphically, Ecologically, and Socioeconomically Principled Approach to Bridge the Practice with the Science. BioScience, 68(7), 517–528. doi:10.1093/biosci/biy048

[9] Omarova, P., Merembayev, T., & Amirgaliyev, Y. (2023). Mathematical modeling of water movement during a dam break using the vof method. Scientific Journal of Astana IT University, 14(14). https://doi.org/10.37943/14YNSZ2227

[10] Powledge, G.R., Ralston, D.C., Miller, P., Chen, Y.H., Clopper, P.E., Temple, D.M. (1989). Mechanics of overflow erosion on embankments. I: Research activities; II/hydraulic and design considerations. J. Hydraulic Eng. 115(8), 1040–1075.

[11] Schmocker, L., Hager, W.H. (2009). Modelling dike breaching due to overtopping. J. Hydraulic Res. 47 (5), 585–597

[12] Froehlich, D.C. (2008). Embankment dam breach parameters and their uncertainties. J. Hydraulic Eng. 134(12), 1708–1721.

[13] Fetzer, J., Holzner, M., Plötze, M., & Furrer, G. (2017). Clogging of an Alpine streambed by silt-sized particles – Insights from laboratory and field experiments. Water Research, 126, 60–69. doi:10.1016/j.watres.2017.09.015

[14] Yao, P., Su, M., Wang, Z., van Rijn, L. C., Zhang, C., Chen, Y., & Stive, M. J. F. (2015). Experiment inspired numerical modeling of sediment concentration over sand–silt mixtures. Coastal Engineering, 105, 75–89. doi:10.1016/j.coastaleng.2015.07.008

[15] Kazidenov, D., Khamitov, F., & Amanbek, Y. (2023). Coarse-graining of CFD-DEM for simulation of sand production in the modified cohesive contact model. Gas Science and Engineering, 113, 204976.

[16] Omirbekov, S., Colombano, S., Alamooti, A., Batikh, A., Cochennec, M., Amanbek, Y., ... & Davarzani, H. (2023). Experimental study of DNAPL displacement by a new densified polymer solution and upscaling problems of aqueous polymer flow in porous media. Journal of Contaminant Hydrology, 252, 104120.

[17] Ecemis, N. (2021). Experimental and numerical modeling on the liquefaction potential and ground settlement of silt-interlayered stratified sands. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 144, 106691. doi:10.1016/j.soildyn.2021.106691

[18] Narbayev, B., & Amanbek, Y. (2022, July). Finite Element Model for Wind Comfort Around a Tall Building: A Case Study of Tower of Qazaqstan. In Computational Science and Its Applications–ICCSA 2022 Workshops: Malaga, Spain, July 4–7, 2022, Proceedings, Part IV (pp. 540-553). Cham: Springer International Publishing.

[19] (2023). Amirgaliyev, Y. Merembayev, T., Omarova, P., (2023). Numerical simulation of a dam break for incompressible viscous flow. KazATC Bulletin, 127(4). Retrieved from https://vestnik.alt.edu.kz/index.php/journal/article/view/1335

[20] Soares-Frazão, S., Le Grelle, N., Spinewine, B., & Zech, Y. (2007). Dam-break induced morphological changes in a channel with uniform sediments: measurements by a laser-sheet imaging technique. Journal of Hydraulic Research, 45(sup1), 87–95–87–95.

[21] Goutiere, L., Soares-Frazão, S., & Zech, Y. (2011). Dam-break flow on mobile bed in abruptly widening channel: experimental data. Journal of Hydraulic Research, 49(3), 367–371.

[22] Anderson, Jr., J. D. Modern Compressible Flow with Historical Perspective, McGraw Hill Professional Publishing, 2nd ed., Oct. 1989.

[23] Modern compressible flow: with historical perspective. Third edition. McGraw-Hill.

[24] Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics: A Practical Introduction. Third edition. Springer

[25] Anderson, Jr., J. D. Modern Compressible Flow: With Historical Perspective, 3rd ed. McGraw-Hill, New York, USA, 2003

[26] Khodadadi Azadboni, R., et al. (2013). Evaluate Shock Capturing Capability with the numerical method in OpenFOAM, Journal of THERMAL SCIENCE, Vol. 17, No. 4, pp. 1255-1260.

Загрузки

Опубликован

19.10.2023

Как цитировать

Амиргалиев, Е., Мерембаев, Т. ., & Oмарова П. (2023). ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЗАГРЯЗНЕНИЯ РЕЧНЫХ КАНАЛОВ И ЗАИЛИВАНИЯ РЕК. Вестник КазАТК, 128(5), 365–374. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2023-128-5-365-374

Выпуск

Раздел

Автоматизация, телемеханика, связь, компьютерные науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)