КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 24-27-20023

НазваниеРазработка методов оценки расхода консервативных загрязнителей на участках малых равнинных рек (на примере рек Барнаулка, Лосиха Алтайский край)

Руководитель Филимонов Валерий Юрьевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук , Алтайский край

Конкурс №90 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-709 - Гидрохимия

Ключевые слова диффузное загрязнение, антропогенная нагрузка, уравнение адвекции-диффузии, концентрация загрязнителя, расход загрязнителя, обратные задачи, глобальная оптимизация, натурные измерения, реки Барнаулка, Лосиха, Барнаул.

Код ГРНТИ87.19.03

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Загрязнение водных объектов – один из важнейших факторов нарушения безопасности окружающей среды, как правило, связанный с хозяйственной деятельностью человека. При этом, наибольшую опасность представляет собой диффузное загрязнение, которое не регулируется и не контролируется (в отличие от точечных сбросов). В процессе диффузного загрязнения растворенные вещества поступают в русло с застроенных территорий, необорудованных полигонов и свалок, сельскохозяйственных полей и животноводческих ферм. Загрязнение происходит с больших участков водосборов. Основной характеристикой стока загрязнителя является его расход, который определяется количеством загрязнителя, поступающего в русло за единицу времени. Расход загрязнителя можно рассматривать как количественный индикатор антропогенной нагрузки. Очевидно, указанная величина не поддается прямому измерению. Единственно возможной объективной характеристикой качества воды в процессе диффузного загрязнения является распределение концентраций растворенных веществ на заданном участке русла, которое определяется химическим анализом отобранных проб. Однако это не позволяет напрямую определить расход загрязнителя и, тем самым, оценить интенсивность (степень) загрязняющего воздействия, идентифицировать экологически опасные участки водосбора. В настоящее время применение математических методов обратных задач в области гидрохимии является активно развивающимся направлением прикладной математики. Известно, что задачи по идентификации расхода загрязнителя являются некорректными и в подавляющем большинстве случаев связаны с применением различных методов регуляризации, при этом используется подход, связанный с поиском решения краевой задачи общего вида. Такой подход требует чрезвычайно большого объема информации о распределении концентрации (от ста до тысячи точек на исследуемом интервале), кроме того информация о граничных условиях на произвольном участке стока загрязняющих веществ отсутствует. По указанным причинам исследований по прямому определению расхода загрязнителей для процессов диффузного загрязнения на основе натурных данных в доступной российской и мировой литературе обнаружить не удалось. Таким образом, разработка новых методов оценки расхода загрязнителей по сравнительно небольшому количеству натурных измерений является актуальной и не решенной на сегодняшний день задачей. В рамках представленного проекта предлагается использование полуэмпирических методов глобальной нелинейной оптимизации для расчета пространственного распределения расхода консервативных загрязнителей на участке загрязнения. Основным преимуществом метода является возможность сравнения и верификации результатов по данным небольшого числа натурных измерений. Известно, что малые реки, протекающие по участкам повышенной антропогенной нагрузки, вносят существенный вклад в загрязнение крупных рек. В рамках представленного проекта предполагается проведение экспедиционных работ по отбору проб воды на участках малых рек Лосиха и Барнаулка, являющихся притоками р. Обь в районе г. Барнаула. На участках рассматриваемых рек имеются застроенные территории, сельскохозяйственные угодья, фермы и т.д., обуславливающие их диффузное загрязнение. Таким образом, появится возможность применения разработанных методов к реальным объектам с последующей оценкой расхода загрязняющих веществ. Предполагается разработка программного обеспечения для автоматизации расчетных алгоритмов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---