Математическое моделирование транспорта загрязняющих веществ (фосфатов) в акватории азовского моря в районе населенного пункта дмитриадовка

Исследование посвящено моделированию фосфатного загрязнения Азовского моря в районе Дмитриадовки из глубоководного выпуска сточных вод. Высокие концентрации фосфатов в водоемах могут вызывать альгинатные цветения и эвтрофикацию, то есть быстрый рост водной растительности, что в итоге приводит к снижению концентрации кислорода, жизненно важного для рыб и других гидробионтов. Разработана математическая модель транспорта загрязняющих веществна основе системы уравнений конвекции-диффузии с учетом пространственного распределения температуры и солености. Для численного решения системы уравнений применен эффективный попеременно-треугольный итерационный метод, позволяющий решать системы линейных алгебраических уравнений большой размерности с плохо обусловленными матрицами. Создан исследовательско-прогностический комплекс на языке C++, реализующий разработанную математическую модель и визуализирующий расчеты. Верификация модели проводилась на основе натурных данных мониторинга 2020 года и результатов спутникового зондирования. Погрешность моделирования составила около 14%.

Ключевые слова

транспорт загрязняющих веществ; мелководный водоем; математическая модель; алгоритм; исследовательско-прогностический комплекс.

Литература

1. Абрамова, А.А. Сравнительный анализ методов борьбы с эвтрофикацией водоемов / А.А. Абрамова, Г.М. Шакирова, О.В. Жариков // Химия. Экология. Урбанистика. - 2018. - Т. 2018. - С. 16-20.
2. Матишов, Г.Г. Многолетние изменения донных сообществ Азовского моря в связи с характером осадконакопления и гидрологическим режимом / Г.Г. Матишов, И.В. Шохин, М.В. Набоженко, В.В. Польшин // Океанология. - 2008. - Т. 48, № 3. - С. 425-435.
3. Кудинов, Н.В. Моделирование вертикальных движений морской воды в стратифицированных водоемах / Н.В. Кудинов, А.А. Филина, А.В. Никитина, Д.В. Бондаренко, И.Ф. Развеева // Advanced Engineering Research. - 2023. - Т. 23, № 2. - С. 212-224.
4. Пахомова, С.В. Методы исследования загрязнения микропластиком природных вод: современное состояние и рекомендации / С.В. Пахомова, А.А. Ершова, И.А. Жданов, Е.В. Якушев // Океанологические исследования. - 2024. - Т. 52, № 1. - С. 80-120.
5. Сухоруков, Б.Л. Информативность мультиспектральных (OLCI) и гиперспектральных данных при оценке состояния пресноводных экосистем на примере Цимлянского водохранилища / Б.Л. Сухоруков, Н.В. Решетняк, В.В. Сапрыгин // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2022. - Т. 19, № 1. - С. 239-252.
6. Панасенко, Н.Д. Прогноз состояния прибрежных систем с помощью математического моделирования на основе космических снимков / Н.Д. Панасенко // Computational Mathematics and Information Technologies. - 2023. - Т. 7, № 4. - С. 54-65.