tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2021-6-36-45tumnig-986Research ArticleГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗАGEOLOGY, PROSPECTING AND EXPLORATION OF OIL AND GAS FIELDSИсследование характера распространения взвешенного вещества при влиянии фациально-генетических характеристик донных отложенийInvestigation of the nature of suspended matter under the influence of the facies-genetic characteristics of bottom sedimentsКатановЮ. Е.KatanovYu. E.

Катанов Юрий Евгеньевич, к. г.-м. н., доцент кафедры прикладной геофизики, ведущий научный сотрудник лаборатории технологий капитального ремонта скважин и интенсификации притока

г. Тюмень

Yuri E. Katanov, Candidate of Geology and Mineralogy, Associate Professor at the Department of Applied Geophysics, Leading Researcher Laboratory of Well Workover and Stimulation Technologies

Tyumen

katanov-juri@rambler.ruЗубченкоИ. О.ZubchenkoI. O.

Зубченко Илья Олегович, магистрант 2 курса, кафедра прикладной геофизики

г. Тюмень

Ilya О. Zubchenko, 2nd year Undergraduate Student, Department of Applied Geophysics

Tyumen

ТарасенкоА. В.TarasenkoA. V.

Тарасенко Александр Владимирович, младший научный сотрудник лаборатории технологий капитального ремонта скважин и интенсификации притока

г. Тюмень

Alexandr V. Tarasenko, Junior Researcher Laboratory of Well Workover and Stimulation Technologies

Tyumen

ВоробьеваС. В.VorobjevaS. V.

Воробьева Сима Васильевна, д. т. н., профессор кафедры техносферной безопасности

г. Тюмень

Seema V. Vorobjeva, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Technosphere Safety

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation202125122021063645Copyright © Катанов Ю.Е., Зубченко И.О., Тарасенко А.В., Воробьева С.В., 20212021Катанов Ю.Е., Зубченко И.О., Тарасенко А.В., Воробьева С.В.Katanov Y.E., Zubchenko I.O., Tarasenko A.V., Vorobjeva S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/986

Целью данного исследования является получение математической модели для оценки влияния фациально-генетических характеристик донных отложений на характер распространения взвешенного вещества при проведении дноуглубительных работ.

Рассмотрена проблема, связанная с пагубным влиянием донных отложений при проведении гидротехнических работ на экологическое состояние водного объекта. Повышение уровня техногенной мутности приводит к перераспределению теплопроводности водных масс и соответствующему ухудшению среды обитания гидробионтов. Тогда разработка математической модели распространения взвеси является актуальной задачей, решение которой позволит проанализировать площадь распространения каждой из фаций донного отложения при проведении дноуглубительных работ.

Разработана математическая модель распространения фаций взвешенного вещества при проведении дноуглубительных работ на базе метода конечных разностей. Разработано программное обеспечение для моделирования и визуального представления процесса распространения фаций взвешенного вещества в водном пространстве реки Горин при проведении дноуглубительных работ, при помощи программных средств языка C#, программной среды разработки Visual Studio.

Научной новизной выполненной работы является качественная и количественная оценка распространения взвешенных веществ при проведении дно-углубительных работ в условиях гидрогеологической неопределенности.

The purpose of this study is to obtain a mathematical model to assess the influence of the facies and genetic characteristics of bottom sediments on the distribution of suspended matter during dredging.

The addressed problem is associated with the detrimental effect of bottom sediments during hydraulic works on the ecological state of a water body. An increase in the level of technogenic turbidity leads to redistribution of the thermal conductivity of water masses and corresponding deterioration in the habitat of aquatic organisms. The development of a mathematical model for the distribution of suspended matter is an urgent task, the solution of which will allow us to analyze the area of distribution of each of the facies of bottom sediment during dredging operations.

A mathematical model of the distribution of facies of suspended matter during dredging operations based on the finite difference method has been developed. Software for modeling and visual representation of the process of propagation of facies of suspended matter in the water space of the Gorin River during dredging operations has been developed using C# software, Visual Studio software development environment.

The scientific novelty of the performed work is a qualitative and quantitative assessment of the distribution of suspended solids during dredging operations under conditions of hydrogeological uncertainty.

взвешенное веществотурбулентная диффузияхарактер распространенияфацияэкологическое состояниемоделированиеsuspended matterturbulent diffusiondistribution patternfaciesecological statemodelingReferencesДроздов, В. В. Влияние процесса дноуглубительных работ на экологическое состояние акваторий Выборгского залива / В. В. Дроздов, А. В. Коробков. – Текст : непосредственный // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. – 2010. – № 12. – С. 80–96.Drozdov, V. V., & Korobkov, A. V. (2010). Influence of dredging works on an ecological condition water areas of the Vyborg Gulf. Proceedings of the Russian State Hydrometeorological University. A theoretical research journal, (12), pp. 80-96. (In Russian).Катанов, Ю. Е. Механизмы и принципы моделирования деформационнопространственной неустойчивости горных пород / Ю. Е. Катанов. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2014. – № 11. С. 19–23.Katanov, Yu. E. (2014). Mechanisms and principles of modeling of rocks the deformation-spatial instability. Construction of oil and gas wells on land and at sea, (11), pp. 19-23. (In Russian).Зубченко, И. О. Моделирование распространения взвешенных веществ водными течениями при проведении дноуглубительных работ / И. О. Зубченко. – Текст : непосредственный // Вестник магистратуры. – 2020. – № 10–4 (109). – С. 6–8.Zubchenko, I. O. (2020). Modeling the distribution of suspended solids by water currents during dredging. Vestnik Magistratury, (10-4(109)), pp. 6-8. (In Russian).Катанов, Ю. Е. Математическая модель процесса накопления и пространственно-временной эволюции ансамбля элементарных повреждений как единого динамического процесса / Ю. Е. Катанов. – Текст : непосредственный // Нефть, газ и бизнес. – 2014. – № 9. С. 60–63.Katanov, Yu. E. (2014). Mathematical model the process of accumulation and the spatial- temporal evolution of an ensemble of elemental damage as a single dynamic process. Oil, Gas and Business, (9), pp. 60-63. (In Russian).Ландау, Л. Д. Теоретическая физика : учебное пособие. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. – 3-е изд. перераб. и доп. – Москва : Наука, 1986. 736 с. – Текст : непосредственный.Landau, L. D., & Lifshits, E. M. (1986). Theoretical physics. In 10 volumes. Vol. VI. Hydrodynamics. 3 rd edition revised and expanded. Moscow, Nauka Publ., 736 p. (In Russian).Насыров, В. В. О применимости закона Стокса / В. В. Насыров, М. Г. Насырова. DOI 10.24147/2222-8772.2020.2.40-48. – Текст : непосредственный // Математические структуры и моделирование. – 2020. – № 2 (54). – C. 40–48.Nasyrov, V. V., & Nasyrova, M. G. (2020). About the Stokes law applicability. Mathematical structures and modeling, (2(54)), pp. 40-48. (In Russian). DOI: 10.24147/2222-8772.2020.2.40-48Катанов, Ю. Е. Оценка эффективности методов принятия решений в нечетких условиях / Ю. Е. Катанов. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2011. – № 5. – С. 106–111.Katanov, Yu. E. (2011). Evaluation of the efficiency of making decision methods in Uncertain conditions. Higher Educational Institutions News. Neft' i Gas, (5), pp. 106-111. (In Russian).Рыжков, С. С. Влияние дноуглубительных работ на морские экосистемы / С. С. Рыжков, Ю. Б. Брезкун. – Текст : непосредственный // Электронный вестник наук. – 2010. – № 2. С. 2–4.Ryzhkov, S. S., & Brezkun, Yu. B. (2010). Influence of dredging works on marine ecosystems. Electronic Bulletin of Sciences, (2), pp. 2-4. (In Russian).Гранулометрический и микроэлементный состав донных отложений реки Амур в среднем и нижнем течении. Тихоокеанская геология / C. Е. Сиротский, Г. В. Харитонова, В. И. Ким [и др.]. – Текст : непосредственный // Тихоокеанская геология. – 2014. – Т. 33, № 3. – С. 88–98.Sirotskiy, S. E., Kharitonova, G. V., Kim, V. I. Klimin, M. A., Chizhikova, N. P., Tyugai, Z.,… Utkina, E. V. (2014). The granulometric and microelemental composition of bottom sediments in the Amur River middle and lower reaches. Tikhookeanskaya Geologiya, 33(3), pp. 88-98. (In Russian).Методы математического моделирования окружающей среды / A. B. Колдоба, Ю. А. Повещенко, Е. А. Самарская В. Ф. Тишкин ; отв. ред. Н. В. Змитренко ; Российская академия наук., Ин-т математического моделирования. – Москва : Наука, 2000. – 254 с. Текст : непосредственный.Koldoba, A. B., Poveschenko, Yu. A., Samarskaya, E. A., & Tishkin, V. F. (2000). Metody matematicheskogo modelirovaniya okruzhayushchey sredy. Moscow, Nauka Publ., 254 p. (In Russian).Катанов, Ю. Е. Моделирование процесса массопереноса в углеводородных системах / Ю. Е. Катанов, А. О. Лысов. – Текст : непосредственный // Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна : материалы VII Всероссийской научно-технической конференции (посвященной 100-летию Бабакова Николая Константиновича), 15 апреля 2011 года / М-во образования и науки Российской Федерации, Тюменский государственный нефтегазовый университет. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2011.– С.178–180.Katanov, Yu. E. & Lysov, A. O. (2011). Modelirovanie protsessa massoperenosa v uglevodorodnykh sistemakh. Geologiya i neftegazonosnost' Zapadno-Sibirskogo megabassejna: materialy VII Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii (posvyashchennoy 100-letiyu Babakova Nikolaya Konstantinovicha), April, 15, 2011. Tyumen, Tyumen State Oil and Gas University Publ., pp. 178-180. (In Russian).Тихонов, A. H. Дифференциальные уравнения / A. H. Тихонов, А. Б. Васильева, А. Т. Свешников. – Москва : Наука, 1985. – 742 с. – Текст : непосредственный.Tikhonov, A. N., Vasil'eva, A. B., & Sveshnikov, A. T. (1985). Differentsial'nye uravneniya. Moscow, Nauka Publ., 742 p. (In Russian).Экологическая уязвимость береговой зоны восточной части Финского залива к дреджингу / М. Б. Шилин, В. Б. Погребов, С. В. Лукьянов [и др.]. – Текст : непосредственный // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. – 2012. – № 25. – С. 107–122.Shilin, M. B., Pogrebov, V. B., Mamaeva, M. A., Lukyanov, S. V., & Lednova, Yu. A. (2012). Ecological sensitivity of the coastal zone of the eastern gulf of Finland (the Baltic Sea) to dredging. Proceedings of the Russian State Hydrometeorological University. A theoretical research journal, (25), pp. 107-96. (In Russian).Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д. А. Франк-Каменецкий ; отв. ред. Р. И. Солоухин ; АН СССР, Ин-т хим. физики. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва : Наука, 1987. – 490. – Текст : непосредственный.Frank-Kamenetsky, D. A. (1987). Diffuziya i teploperedacha v khimicheskoy kinetike. 3 rd edition revised and expanded. Moscow, Nauka Publ., 490 p. (In Russian).Юрасов, С. Н. Вывод математической модели и разработка методики расчета турбулентной диффузии взвеси в водном потоке / С. Н. Юрасов, О. В. Сергиенко // Климатология, метеорология и гидрология : сборник. – 2008. – Вып. 50. – C. 401–406. – Текст : непосредственный.Yurasov, S. N., & Sergienko, O. V. (2008). Vyvod matematicheskoy modeli i razrabotka metodiki rascheta turbulentnoy diffuzii vzvesi v vodnom potoke. Klimatologiya, meteorologiya i gidrologiya: sbornik, (50), pp. 401-406. (In Russian).Blaise, S. Influence of the turbulence closure scheme on the finite-element simulation of the upwelling in the wake of shallow-water island / S. Blaise, E. Deleersnijder, L. White, J.-F. Remacleac. – DOI 10.1016/j.csr.2007.06.003. – Direct text // Continental Shelf Research. 2007. – Vоl. 27, Issue 18, – P. 2329–2345.Blaise, S., Deleersnijder, E., White, L., & Remacleac, J.-F. (2007). Influence of the turbulence closure scheme on the finite-element simulation of the upwelling in the wake of shallowwater island. Continental Shelf Research, 27(18), pp. 2329-2345. (In English). DOI: 10.1016/j.csr.2007.06.003Cancino, L. Hydrodynamic and sediment suspension modelling in estuarine systems : Part I : Description of the numerical models / L. Cancino, R. Neves. – DOI 10.1016/S09247963(99)00035-4. – Direct text // Journal of Marine Systems. – 1999. – Vol. 22, Issues 2–3. – P. 105–116.Cancino, L. & Neves, R. (1999). Hydrodynamic and sediment suspension modelling in estuarine systems: Part I: Description of the numerical models. Journal of Marine Systems, 22(2-3), pp.105-116. (In English). DOI: 10.1016/S0924-7963(99)00035-4Dey, S. Scour at Submerged Cylindrical Obstacles under Steady Flow / S. Dey, R. V. Raikar, A. Roy. – DOI 10.1061/(ASCE)0733-9429(2008)134:1(105). – Direct text // Journal of Hydraulic Engineering. – 2008. – Vol. 134, Issue 1. – P. 105–109.Dey, S., Raikar, R. V. & Roy, A. (2008). Scour at Submerged Cylindrical Obstacles under Steady Flow. Journal of Hydraulic Engineering, 134(1), рр. 105-109. (In English). DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9429(2008)134:1(105)Erftemeijer, P. L. A. Environmental impacts of dredging on seagrasses : a review / P. L. A. Erftemeijer, R. R. R. Robin Lewis. – DOI 10.1016/j.marpolbul.2006.09.006. – Direct text // Marine Pollution Bulletin. – 2006. – Vol. 52, Issue 12. – P. 1553–1572.Erftemeijer, P. L. A., & Robin Lewis, R. R. (2006). Environmental impacts of dredging on seagrasses: a review. Marine pollution bulletin, 52(12), рр. 1553-1572. (In English). DOI: 10.1016/j.marpolbul.2006.09.006Three-dimensional island wakes in the field, laboratory experiments and numerical models / E. Wolanski, T. Asaeda, A. Tanaka, E. Deleersnijder. – DOI 10.1016/0278-4343(95)00087-9. – Direct text // Continental Shelf Research. – 1996. – Vol. 16, Issue 11. – P. 1437–1452.Wolanski, E. Asaeda, T., Tanaka, A., & Deleersnijder, E. (1996). Three-dimensional island wakes in the field, laboratory experiments and numerical models. Continental Shelf Research, 16(11), pp. 1437-1452. (In English). DOI: 10.1016/0278-4343(95)00087-9

The authors declare that there are no conflicts of interest present.