Научная статья на тему 'Расчет и анализ ожидаемого воздействия гидротехнического сооружения на экологическую обстановку и донную топографию акватории при строительстве подходного канала к порту Сабетта'

Расчет и анализ ожидаемого воздействия гидротехнического сооружения на экологическую обстановку и донную топографию акватории при строительстве подходного канала к порту Сабетта Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
340
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОДХОДНОЙ КАНАЛ / ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ / МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК / ОБСКАЯ ГУБА / АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ / ПОРТ САБЕТТА / CHANNEL DESIGN / IMPACT OF THE HYDRAULIC ENGINEERING STRUCTURE ON THE ENVIRONMENT / MODELING HYDROLOGICAL CHARACTERISTICS / OB BAY / ANALYSIS OF ECOLOGICAL CHANGES / SABETTA PORT / WATER AREA TOPOGRAPHY

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Введенский Алексей Ростиславович, Дианский Николай Ардальянович, Кабатченко Илья Михайлович, Литвиненко Геннадий Иванович, Резников Михаил Вячеславович

С помощью разработанного комплекса численных моделей проведена оценка изменений экологической обстановки и донной топографии в Обской губе, которые могут быть вызваны сооружением подходного канала к порту Сабетта. Особое внимание уделено изучению смещения границ распространения соленых вод и заносимости дна в области расположения канала. Показано, что возможное влияние подходного канала на гидролого-гидрохимические характеристики меньше их естественной природной межгодовой и сезонной изменчивости в исследуемой акватории. Изменение топографии дна после сооружения подходного канала не повлечет значимого изменения режима гидролого-гидрохимических параметров Обской губы и, следовательно, не должно отразиться на биоценозе. Рассчитанные изменения донной топографии в зоне подходного канала не превысят 2 % от глубины в год и не станут существенной помехой для надежной и бесперебойной эксплуатации порта Сабетта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Введенский Алексей Ростиславович, Дианский Николай Ардальянович, Кабатченко Илья Михайлович, Литвиненко Геннадий Иванович, Резников Михаил Вячеславович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CALCULATION AND ANALYSIS OF THE EXPECTED IMPACT OF THE HYDROTECHNICAL CONSTRUCTION ON THE ENVIRONMENTAL CONDITION IN THE WATER AREA AND BOTTOM TOPOGRAPHY IN CASE OF THE CONSTRUCTION OF THE APPROACH CHANNEL TO THE SABETTA PORT

The estimation of changes in the ecological situation and bottom topography in the Ob Bay, which may be caused by the construction of the approach channel to the port of Sabetta, was carried out with the help of the developed complex of numerical models. Particular attention was paid to the study of the displacement of the boundaries of the saline water expansion and the sediment accumulation in the channel area. It is established that the possible influence of the approach channel on the hydrologic-hydrochemical characteristics is less than their natural interannual and seasonal variability in the investigated water area. The change in the bottom topography after the construction of the approach channel does not entail a significant change in the regime of hydrologic-hydrochemical parameters of the Ob Bay and, consequently, should not affect the biocenosis. The calculated changes in the bottom topography in the approach channel area will not exceed 2 % of the depth per year and will not become a significant obstacle to the reliable and uninterrupted operation of the Sabetta port.

Текст научной работы на тему «Расчет и анализ ожидаемого воздействия гидротехнического сооружения на экологическую обстановку и донную топографию акватории при строительстве подходного канала к порту Сабетта»

гидравлика. инженерная гидрология. гидротехническое строительство

УДК 574.6+626 DOI: 10.22227/1997-0935.2017.5.480-489

РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ОЖИДАЕМОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ОБСТАНОВКУ И ДОННУЮ ТОПОГРАФИЮ АКВАТОРИИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДХОДНОГО КАНАЛА К ПОРТУ САБЕТТА1

А.Р. Введенский, Н.А. Дианский, И.М. кабатченко, Г.И. литвиненко*,

М.В. Резников, В.В. Фомин

Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова (ФГБУ «ГОИН»), 119034, г. Москва, Кропоткинский пер., д. 6; *Московская государственная академия водного транспорта — филиал «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» (МГАВТ — филиал ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»), 117105, г. Москва, Новоданиловская наб., д. 2, корп. 1

АННОТАцИЯ. С помощью разработанного комплекса численных моделей проведена оценка изменений экологической обстановки и донной топографии в Обской губе, которые могут быть вызваны сооружением подходного канала к порту Сабетта. Особое внимание уделено изучению смещения границ распространения соленых вод и заносимо-сти дна в области расположения канала. Показано, что возможное влияние подходного канала на гидролого-гидрохимические характеристики меньше их естественной природной межгодовой и сезонной изменчивости в исследуемой акватории. Изменение топографии дна после сооружения подходного канала не повлечет значимого изменения режима гидролого-гидрохимических параметров Обской губы и, следовательно, не должно отразиться на биоценозе. Рассчитанные изменения донной топографии в зоне подходного канала не превысят 2 % от глубины в год и не станут существенной помехой для надежной и бесперебойной эксплуатации порта Сабетта.

КЛЮчЕВЫЕ СЛОВА: подходной канал, воздействие гидротехнического сооружения на окружающую среду, моделирование гидрологических характеристик, Обская губа, анализ экологических изменений, порт Сабетта

ДЛЯ цИТИРОВАНИЯ: Введенский А.Р, Дианский Н.А., Кабатченко И.М., Литвиненко Г.И., Резников М.В., Фомин В.В. Расчет и анализ ожидаемого воздействия гидротехнического сооружения на экологическую обстановку и донную топографию акватории при строительстве подходного канала к порту Сабетта // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. Вып. 5 (104). С. 480-489. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.5.480-489

О

CALCULATION AND ANALYSIS OF THE EXPECTED IMPACT OF THE HYDROTECHNICAL CONSTRUCTION ON THE ENVIRONMENTAL CONDITION IN THE WATER AREA AND BOTTOM TOPOGRAPHY IN CASE OF THE CONSTRUCTION

in

* OF THE APPROACH CHANNEL TO THE SABETTA PORT

E

A.R. Vvedensky, NA. Diansky, I.M. Kabathenko, G.I. Litvinenko*, M.V. Reznikov, V.V. Fomin

Zubov State Oceanographic Institute (SOI), 6 Kropotkinsky lane, Moscow, 119034, Russian Federation; 'Moscow State Academy of Water Transport — Branch of Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping, 2, bldg. 1, Novodanilovskaya embankment, Moscow, 117105, Russian Federation

t-

^ ABSTRACT. The estimation of changes in the ecological situation and bottom topography in the Ob Bay, which may be

Q caused by the construction of the approach channel to the port of Sabetta, was carried out with the help of the developed

^ complex of numerical models.

2 Particular attention was paid to the study of the displacement of the boundaries of the saline water expansion and the

^ sediment accumulation in the channel area.

It is established that the possible influence of the approach channel on the hydrologic-hydrochemical characteristics is less than their natural interannual and seasonal variability in the investigated water area.

O

® 1 Работа выполнена при поддержке РФФИ и Русского географического общества (проекты № 16-35-00502 мол_а и № 17-05-41101 РГО_а).

480 © Введенский А.Р., Дианский Н.А., Кабатченко И.М., Литвиненко Г.И., Резников М.В., Фомин В.В., 2017

The change in the bottom topography after the construction of the approach channel does not entail a significant change in the regime of hydrologic-hydrochemical parameters of the Ob Bay and, consequently, should not affect the biocenosis. The calculated changes in the bottom topography in the approach channel area will not exceed 2 % of the depth per year and will not become a significant obstacle to the reliable and uninterrupted operation of the Sabetta port.

KEY WORDS: channel design, impact of the hydraulic engineering structure on the environment, modeling hydrological characteristics, Ob Bay, analysis of ecological changes, Sabetta port, water area topography

FOR CITATION: Vvedensky A.R., Diansky N.A., Kabatchenko I.M., Litvinenko G.I., Reznikov M.V., Fomin V.V. Raschet i analiz ozhidayemogo vozdeystviya gidrotekhnicheskogo sooruzheniya na ekologicheskuyu obstanovku i donnuyu topografiyu akvatorii pri stroitel'stve podkhodnogo kanala k portu Sabetta [Calculation and Analysis of the Expected Impact of the Hydrotechnical Construction on the Environmental Condition in the Water Area and Bottom Topography in Case of the Construction of the Approach Channel to the Sabetta Port]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2017, vol. 12, issue 5 (104), pp. 480-489. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.5.480-489

Как правило, строительство в морях и на реках мостов, портов, дамб, каналов, шлюзов и других гидротехнических объектов сопровождается неизбежными изменениями природных условий в районе сооружения. Известны даже примеры гидротехнических проектов, принесших больше ущерба, чем пользы. В настоящее время благодаря достигнутому уровню математического моделирования и вычислительной техники возможно заранее на этапе проектирования рассчитать и проанализировать степень рисков; соблюсти научно-обоснованный баланс между экономическими выгодами и сохранностью окружающей среды. В настоящей статье произведен такой анализ для одного из гидротехнических объектов грузового порта Сабетта — подходного канала. Обустройство транспортного узла и нового порта в перспективе обеспечит надежные поставки углеводородного сырья с месторождений Ямала российским и зарубежным потребителям, сгенерирует мультипликативный экономический эффект, что даст новый импульс развитию в этом регионе российских предприятий различных отраслей. этот проект имеет важное значение для освоения арктических территорий России.

При проектировании подходного канала к порту Сабетта важными для решения представляются две проблемы. Первая — экологическая: как повлияет сооружение канала на природные условия Обской губы. Вторая относится к инженерной гидрологии и касается задач литодинамики: как сооружение канала скажется на заносимости дна в акватории, в которой он будет расположен.

Обская губа — водный объект со сложным динамичным режимом в рамках двух подсистем, речной и морской, каждой из которых свойственны свои характерные особенности, особенно ярко проявляющиеся в период открытой воды. Район проектируемого канала расположен в северной части Обской губы (рис. 1). Грунт в акватории илистый, береговые отмели и банки песчаные. Обская губа богата рыбой, в ней водятся как речные, так и морские породы рыб: осетр, стерлядь, нельма, налим [1, 2].

риантом расположения канала на этапе проектирования строительства

Гидрологическое состояние северной части Об- ^

ской губы зависит от термохалинных условий в са- о

мой Обской губе и прилегающих районах Карского

моря. В южной части губы определяющее значение 2

имеет речной сток, создающий существенные де- до

нивеляции уровня. В связи с большой протяженно- Е

стью Обской губы в меридиональном направлении у

принято делить ее на три естественные части: юж- к

Л

ную — от устья Оби до линии, соединяющей мыс 5 Круглый с мысом Каменным, среднюю — до линии 1 от устья реки тамбей до мыса таран, северную — О до выхода в Карское море. Глубина в южной части «й в среднем составляет 5,4 м, в средней — 10,5 м, в

северной — 11,3 м. Максимальные глубины составляют 22.. .25 м, расположены они в средней части и занимают незначительные площади.

Важный вклад в эволюцию полей солености вносят течения. Суммарные течения в Обской губе слагаются из квазипостоянных (сток рек), плотност-ных, приливных и ветровых. Столь сложная система течений может быть рассчитана только с помощью численной модели. Для необходимых здесь расчетов циркуляции и гидрологического режима использовалась российская с-модель (сигма-модель) гидродинамической циркуляции INMOM (Institute of Numerical Mathematics Ocean Model) [3, 4].

Для численных расчетов модель циркуляции INMOM была адаптирована к акватории Обской губы. В модели циркуляции вод Обской губы учитывался речной сток от четырех рек: Обь, Надым, Таз и Пур — по данным ресурса [5].

Модельная область захватывает всю Обскую губу, а не только северную часть губы, в акватории которой планируется сооружение канала. Она заключена между 66°10'-73°40' с. ш. и 69°50'-78°30' в. д. Увеличение области на юг до устья Оби позволяет адекватно проводить моделирование распространения пресных вод от рек, втекающих в Обскую губу, и распространении приливной волны, приходящей из Карского моря, которая, согласно данным наблюдений, проникает вглубь Обской губы и доходит вплоть до устья реки Обь. «Жидкие» границы в Карском море отодвинуты далеко от расчетной области, чтобы можно было бы задавать на них физически более корректные условия и

избежать взаимодействия с циркуляцией в расчетной области. Шаг модели по горизонтали составлял 500 м, а по глубине использовалось пять с-уровней. Сеточная область имеет размер 1354 х 1399 точек.

Как уже было отмечено выше, гидрологический режим существенно различается в каждой из трех частей. Для учета пространственной неоднородности как горизонтальной, так и вертикальной в распределении температуры и солености использовалась комбинация данных всемирного климатологического атласа [6] и электронного климатического атласа Карского моря [7]. Данные поля использовались для задания начальных и граничных условий.

На границе Обской губы с Карским морем для температуры и солености задаются граничные условия в виде «ватных стенок»: в граничных точках предписывается климатический годовой ход распределения температуры и солености.

Для задания приливной волны на границе с Карским морем задается приливной уровень, рассчитываемый по модели TPXO: используется версия TPXO 7.2 — модель ассимиляции данных возвышения свободной поверхности океана, полученной со спутников TOPEX и Poseidon (T/P), в глобальную модель баротропного прилива [8].

Для расчета атмосферного воздействия над Обской губой используется массив атмосферных характеристик из базы данных CORE (Forcing for Common Ocean-ice Reference Experiments) [9]. Обновление и контроль массива осуществляется спе-

О

in

о >

с

IQ

<N

s о

H >

о

X

s

I h О Ф 10

Рис. 2. Область реализации модели ШМОМ и положение пунктов наблюдений за уровнем, по которым выполнялась настройка и верификация модели (расчетная область включает только точки сетки, расположенные в Обской губе

и прилегающей части Карского моря)

циальной группой специалистов (Clivar Working Group for Ocean Model Development — WGOMD).

Более подробно описание сеточной области и верификация модели для условий Обской губы приведены в работе [7]. При верификации приливно-от-ливного блока модельные расчеты сравнивались с реально наблюдаемым ходом приливного уровня по данным предвычисления приливов в соответствующих пунктах наблюдений согласно таблицам приливов ГОИН [10]. На рис. 2 показана область моделирования и положение пунктов наблюдений за уровнем, по которым выполнялась настройка и верификация модели. Проведенная верификация показала, что модель с достаточной степенью достоверности воспроизводит гидродинамические характеристики, режимы температуры и солености в акватории строящегося порта Сабетта.

Для решения поставленной задачи о влиянии подходного канала на природные условия Обской губы были проведены исследования изменения соленосного режима Обской губы, вызванные его сооружением, поскольку именно изменения солености оказывают наибольшее воздействие на биопродуктивность губы [1, 2].

Для выявления влияния канала на изменение соленосного режима Обской губы были проведены сравнительные эксперименты. Сопоставлялись поля солености при естественном режиме и при наличии канала. Был произведен расчет для трех случаев: максимального, минимального и средне-многолетнего стока рек, впадающих в Обскую губу. Было проведено сравнение усредненных за год результатов расчетов с каналом и без. Для анализа изменений в поле солености был использован разрез через Обскую губу по 72°20' с. ш. На рис. 3-5 представлены поля солености при естественном режиме и после постройки канала. Исследованы три случая: максимального, минимального и среднемноголет-него стока рек.

В результате расчетов установлено, что максимальное изменение солености при постройке канала (минимальный сток рек) будет наблюдаться в зоне, прилегающей к каналу, и составит 0,35 %о, что соответствует превышению на 3,5 % над значениями солености при естественной топографии.

Максимальное изменение солености при постройке канала при среднемноголетнем стоке рек установлено в зоне, прилегающей к каналу. Оно составило 0,38 % по абсолютному значению. Это соответствует превышению на 4 % относительно значений солености при естественной топографии.

Как и в первых двух случаях, при максимальном стоке рек наибольшее изменение солености после постройки канала будет наблюдаться в зоне, прилегающей к нему. Увеличение солености в этой зоне составит 0,4 % по абсолютному значению и 4,2 % относительно значений при естественной топографии.

Проведенный эксперимент показал, что влияние канала на соленосный режим в зоне, прилегающей к нему, намного меньше естественной межгодовой изменчивости солености из-за изменений стока рек. Если от года к году среднегодовая соленость меняется на единицы промилле, то изменения, вызванные сооружением канала, составят десятые доли промилле и то в узкой зоне к нему прилегающей.

Для анализа проникновения соленых вод через канал в Обскую губу был смоделирован соле-носный режим в Обской губе за тридцатилетний период с 1961 по 1990 г. Были проведены расчеты полей солености при естественном режиме и при наличии канала. По результатам сравнения двух вариантов численного эксперимента (с подходным каналом и без) произведена оценка предполагаемых изменений режима основных гидролого-гидрохимических характеристик акватории после сооружения подходного канала. Расчеты показали, что в отдельные годы проникновение соленых вод на акваторию Обской губы может доходить эпизодически вплоть до губы реки таз (изменения на сотые доли промилле). Влияние подходного канала может проявиться в большей степени в весенний период, когда сток рек еще минимален и происходит приток соленых вод из Карского моря. В районе поселка Сабетта и чуть южнее с появлением подходного канала возможно эпизодическое возникновение галоклина, ослабевающего и сходящего на нет по мере отдаления к югу от Сабетты. Важно отметить, что по результатам расчетов не было обнаружено возникновения застойных зон с повышенными значениями солености южнее поселка Сабетта. таким образом, можно сделать вывод, что строительство канала может привести к увеличению зоны распространения соленых вод (на сотые доли промилле) в отдельные годы в весенние месяцы. Естественная как межгодовая, так до и внутригодовая изменчивость соленосного режи- С ма на акватории Обской губы существенно выше, н чем изменения связанные с воздействием канала. Результаты расчетов показали значительную меж- ^ годовую изменчивость солености. Максимальные Щ изменения в солености, которые можно наблюдать С по серии экспериментов могут достигать 10 %о для одной и той же области. В то время как расчетные О максимальные повышения солености, вносимые каналом, в сотни раз меньше и носят локальный 1 характер. По результатам расчетов максимальные изменения ожидаются в самом канале — около ы 0,3 %о. В акватории канала расчетные изменения □ солености — около 0,1 %о. По мере отдаления от С канала возмущение убывает, и в районе п. там-бей изменения в солености составляют уже менее

0,03 %о. Столь малые возмущения гидролого-ги- 1

0

дрохимических характеристик не должны сказать- 4 ся на биопродуктивности Обской губы.

а б

Рис. 3. Среднегодовое поле солености на разрезе при минимальном стоке рек: а — поле солености при естественной топографии, %о; б — поле солености при топографии с подходным каналом, %о

а б

Рис. 4. Среднегодовое поле солености на разрезе при среднемноголетнем стоке рек: а — поле солености при естественной топографии, %о; б — поле солености при топографии с подходным каналом, %о

а б

10 Рис. 5. Среднегодовое поле солености на разрезе при максимальном стоке рек: а — поле солености при естественной топографии, %о; б — поле солености при топографии с подходным каналом, %о

Важной задачей инженерной гидрологии, которую приходится решать при обустройстве подходного канала к порту Сабетта, является вопрос о его заносимости. Заносимость является неизбежным следствием техногенного воздействия на естественную донную топографию, это плата за разрушение профилей равновесия. Цена данного воздействия — высокая стоимость дноуглубительных работ, необходимых для поддержания объявленных глубин в подходных каналах.

Обская губа представляет собой затопленную в ходе послеледниковой трансгрессии древнюю долину Оби, фрагменты которой и образуют наиболее крупные элементы в рельефе дна. Современные прибрежные и донные осадки Обской губы представлены исключительно терригенным песча-но-илистым материалом, основными источниками которого являются твердый речной сток и абразия берегов. В целом, грунт в губе илистый, береговые отмели и банки песчаные.

Особенностью исследуемой акватории (северная оконечность Обской губы) является наличие донной возвышенности (бара). Глубины в подошве ложбины на входе в Обскую губу достигают 25 м, на вершине бара — около 10 м (см. рис. 1). Таким образом, бар имеет высоту порядка 15 м. Акватория севернее бара и его северный склон находится под непосредственным воздействием ветровых волн, приходящих из открытых районов Карского моря, что обусловливает поток донных наносов на юг. Данное утверждение подтверждается наличием субаквальных форм, таких как подводные продолжения кос. Ориентация косы в северо-западном углу карты (см. рис. 1) на юг подтверждает общий характер движения донных наносов в южном направлении.

Южнее бара в нижней части подводного берегового склона наблюдается преимущественная направленность подводных аккумулятивных форм на север, совпадающая с направлением стокового течения Оби. южный склон бара находится под воздействием волн, преимущественно юго-западного направления, формирующихся в Обской губе. таким образом, можно высказать предположение, что бар на входе в Обскую губу является результатом взаимодействия двух встречных потоков наносов: это наносы, направленные на юг и вызванные штормовым волнением из открытых районов Карского моря, и наносы, направленные на север из-за совместных усилий стокового течения Оби и юго-западных штормов Обской губы. данное взаимодействие хорошо иллюстрируется гидродинамической ситуацией, сложившейся в районе бара в 18 ч по Гринвичу 7 июля 2005 года. На правой карте рис. 6 показано поле волнения, вызванное штормом в Карском море, на левом — средняя по глубине скорость течений. Оба потока направленны навстречу друг другу.

В результате литодинамических процессов, связанных с перемещением донных наносов под влиянием волн и течений, происходят деформации дна [11-13]. Совместное воздействие придонных течений и придонных волновых орбитальных движений приводит к отрыву наносов от дна и внедрению их в водный поток. далее донный материал переносится в том или ином направлении прибрежными течениями, т.е. создаются потоки наносов. Эти потоки весьма неоднородны, их градиенты вызывают аккумуляцию материала на одних участках и размыв на других и тем самым обусловливают деформации дна. Для расчета донных наносов в настоящем исследовании использовалась «энер-

а б

Рис. 6. Гидродинамическая ситуация на севере Обской губы в 18 ч по Гринвичу 7 июля 2005 года: а — поле значительных высот волн, м; б — средняя по глубине скорость течений, см/с (размер стрелок пропорционален значению соответствующего параметра, пунктиром обозначено положение подходного канала)

00

Ф

0 т

1

*

О У

Т

0 2

1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

м

В

г

3

у

о *

5

О 4

гетическая» эмпирическая модель Бэгнольда [14], входными параметрами которой являются поля течений и волнения, для расчета которых использовались: описанная выше модель морской циркуляции ГЫМОМ [3, 4] и модель ветрового волнения РАВМ (Российская атмосферно-волновая модель) [15-18]. В отличие от предыдущих разделов исследования здесь атмосферный форсинг (ветровое и термическое воздействие) для реализаций моделей ШМОМ и РАВМ для условий Обской губы рассчитывался по региональной модели атмосферы WRF [19]. Описание модели ГЫМОМ приведено выше, а описание вычислительного комплекса гидрометеорологических моделей и его верификация применительно к Карскому и Печорскому морям представлено в работе [20]. А весь комплекс моделей, включая модель литодинамики, который задействован не только для моделирования геофизических полей в Карском и Печорском морях, но и для расчета наносов у западного побережья полуострова Ямал представлен в статье [21]. Отметим также, что результаты расчетов эволюции донной топографии с использованием данного комплекса моделей для условий Керченского пролива описаны в статье [22].

Расчет ветрового волнения проводился на сетке с шагом 500 м для акватории, указанной на рис. 6. Использовался метод вложенных сеток. Начальные и граничные условия для модели северной

части Обской губы брались из результатов расчетов по всему Ледовитому океану с шагом 0,54° по долготе и 0,27° по широте. Поля течений рассчитывались с тем же шагом (500 м), но для принципиально большей области, описанной в начале статьи. При расчете масштабов деформации дна, рассчитанные гидродинамические поля интерполировались в регулярную сетку с шагом 100 м для области, показанной на рис. 7 (положительные деформации означают аккумуляцию, отрицательные — размыв). Для увеличения устойчивости численных моделей поле глубины сглаживалось. Используемое поле глубин приведено на рис. 7.

На рис. 7 показаны суммарные амплитуды деформаций дна, за безледный период 2005 года при предполагаемом дноуглублении 12 м. Анализ результатов расчета показал, что у канала будет размываться его северо-западная бровка (масштаб размыва до 10 см/год). Осадочный материал с этой бровки перемещается в зону, прилегающую к юго-восточной бровке, где он аккумулируется со скоростью, которая может превышать 10 см/ год. Схожие величины аккумуляции указаны в работе [23] для отдельных точек в канале. Наши исследования деформации донной топографии для других подводных каналов показали, что, как правило, сильнее размывается бровка канала, которая ближе к подходящему волнению. Если это северное волнение, то

О

ш

о >

с во

N ^

2 о

н *

о

X 5 I н

о ф

ю

а б

Рис. 7. Глубина моря (а) в акватории, прилегающей к каналу, и амплитуды (б) деформаций дна, см, за безледный период 2005 года (пунктиром обозначено положение подходного канала)

размывается северная бровка. Осадочный материал, как правило, накапливается у противоположной бровки.

Несколько иная картина наблюдается в южной оконечности канала, где велико влияние стокового течения Оби и юго-западных штормов. тут размываются обе бровки и осадочный материал накапливается в центральной части канала.

Антропогенное изменение топографии дна после сооружения подходного канала не повлечет значимого изменения режима гидролого-гидрохимических параметров Обской губы и, следовательно, не должно отразиться на биоценозе. Соответственно, сняты опасения экологических и рыболовецких организаций [24] в том, что более соленые придонные воды, проникая через этот канал из северной в среднюю часть Обской губы, могут осолонить ее настолько, чтобы навредить формированию ихтио-массы всей акватории.

Репродуктивность и развитие популяций (после искусственного восполнения ущерба биоресурсам нанесенного масштабной стройкой по ее окончании) как речных, так и морских рыб в Обской губе будет находиться в зависимости от тех же природных и погодных факторов, что и ранее, до строительства канала. Таким образом, ожидаемое влияние подходного канала на природу и экологическую обстановку ниже фоновых значений сезонной изменчивости.

Рассчитанные изменения донной топографии в зоне подходного канала показали, что после построения канала будет разрушаться его северо-западная бровка. Осадочные породы будут перемещаться в зону его юго-восточной бровки, где и будут накапливаться. Намывы не превысят 2 % от глубины в год. Данные значения не станут существенной помехой для надежной и бесперебойной эксплуатации строящегося порта Сабетта.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кузнецов В.З., Ефремкин И.М., Аржанова Н.В. и др. Современное состояние экосистемы Обской губы и ее рыбохозяйственное значение // Вопросы промысловой океанологии. 2008. № 2. С. 129-153.

2. Лапин С.А. Пространственно-временная изменчивость гидролого-гидрохимических характеристик Обской губы как основа оценки ее биопродуктивности : ав-тореф. дис. ... канд. геогр. наук. М., 2012. 25 с.

3. Дианский Н.А. Моделирование циркуляции океана и исследование его реакции на короткопериодные и долгопериодные атмосферные воздействия. М. : Физмат-лит, 2013. 271 с.

4. Дианский Н.А. Фомин В.В., Грузинов В.М. и др. Оценка влияния подходного канала к порту Сабетта на изменение гидрологических условий Обской губы с помощью численного моделирования // Арктика: экология и экономика. 2015. № 3 (19). С. 18-29.

5. A Regional, Electronic, Hydrographic Data Network for the Arctic Region. Режим доступа: http://www.r-arcticnet.sr.unh.edu/v4.0/.

6. World Ocean Atlas 2009 // National Centers for Environmental Information. Режим доступа: https://www.nodc. noaa.gov/0C5/W0A09/pr_woa09.html.

7. Электронное справочное пособие по океанографическим характеристикам Баренцева моря // Арктический и антарктический научно-исследовательский институт. Режим доступа: http://www.aari.ru/projects/ECIM0/ index.php?im=201.

8. Egbert G.D., Erofeeva S.Y. Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002. Vol. 19. No. 2. Pp. 183-204.

9. Griffies S.M., Winton M., Samuels B.L. The Large and Yeager (2004) dataset and CORE // NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory. Режим доступа: http:// data1.gfdl.noaa.gov/~nnz/mom4/C0REv1/doc/release_ notes.2004_09_29.pdf.

10. Предвычисление приливов // Государственный океанографический институт. Информационные ресурсы. Режим доступа: http://oceanography.ru/index.php/уро-вень/2010-03-15-11-48-47.

11. Леонтьев И.О. Прибрежная динамика: волны течения, потоки наносов. М. : ГЕОС, 2001. 272 с.

12. Леонтьев И.О. Морфодинамические процессы в береговой зоне моря. Saarbruken : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. 251 c.

13. Анцыферов С.М., Косьян Р.Д. Взвешенные наносы в верхней части шельфа. М. : Наука, 1986. 223 с.

14. Bagnold R.A. Mechanics of marine sedimentation // The Sea. N.Y. : Interscience, 1963. Vol. 3. Pp. 507-528.

15. Захаров В.Е., Смилга А.О. Квазиоднородных спектрах слабой турбулентности // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1981. Т. 81. Вып. 4 (10). С. 318-326.

16. Zakharov V.E., Zaslavskii M.M., Kabatchenko I.M. et al. Conceptually new wind-wave model // The Wind-Driven Air-Sea Interface: Electromagnetic and Acoustic Sensing, Wave Dynamics and Turbulent Fluxes Symposium 11-15 Jan 1999 Symposium Proceedings. Sydney : University of New до South Wales, 1999. Pp. 159-164. №

17. Кабатченко И.М., Матушевский Г.В., Резни- T ков М.В. и др. Моделирование ветра и волн при вторич- I ных термических циклонах на Черном море // Метеорология и гидрология. 2001. № 5. C. 61-71. ^

18. Абузяров З.К., Нестеров Е.С., Лукин А.А. и др. ^ Режим, диагноз и прогноз ветрового волнения в океанах

и морях. М. : Информполиграф, 2013. 292 c.

19. Skamarock A., Klemp J.B., Dudhia J. et al. Descrip- О tion of the Advanced Research WRF Version 3 // NCAR g Technical Note. June 2008. Pp. 1-113. ^

20. Дианский НА., Фомин В.В., Кабатченко ИМ. и др. К) Воспроизведение циркуляции Карского и Печорского морей с помощью системы оперативного диагноза и прогноза морской динамики // Арктика: экология и экономи- У ка. 2014. № 1 (13). C. 57-73.

21. Дианский Н.А., Кабатченко И.М., Фомин В.В. и др. Моделирование гидрометеорологических характеристик

в Карском и Печорском морях и расчет наносов у запад- 1 ного побережья полуострова Ямал // Вести газовой нау- О ки. 2015. № 2 (22). С. 98-105. 3

22. Введенский А.Р., Дианский Н.А., Кабатченко И.М. и др. Литодинамические процессы в зоне строительства моста через Керченский пролив // Вестник МГСУ. 2016. № 11. С. 74-87.

23. ЛогвинаЕ.А., ГладышевВ.А., КубышкинН.В. и др. Оценка заносимости подходного и морского каналов к

Поступила в редакцию в апреле 2017 г. Принята в доработанном виде в апреле 2017 г. Одобрена для публикации в мае 2017 г.

порту в поселке Сабетта полуострова Ямал // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012. № 4 (94). С. 105-118.

24. Пронин В.И. Стабилизация судоходных трасс на реке Оби для удешевления содержания пути и предупреждения негативных воздействий на природу : авто-реф. дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 1995. 19 с.

Об авторах: Введенский Алексей Ростиславович — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова (ФГБу «ГОИН»), 119034,

г. Москва, Кропоткинский пер, д. 6, a_r_v@mail.ru;

Дианский Николай Ардальянович — доктор физико-математических наук, руководитель отдела, Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова (ФГБу «ГОИН»), 119034, г. Москва, Кропоткинский пер, д. 6; главный научный сотрудник, физический факультет, отделение геофизики, кафедра физики моря и вод суши, Московский государственный университет имени М.В. ломоносова (МГу им. М.В. ломоносова), 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, nikolay.diansky@gmail.com;

кабатченко Илья Михайлович — доктор географических наук, руководитель лаборатории, Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова (ФГБу «ГОИН»), 119034 г. Москва, Кропоткинский пер, д. 6; профессор, Московская государственная академия водного транспорта — филиал «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» (МГАВт — филиал ФГБОу ВО «ГуМРФ имени адмирала С.О. Макарова»), 117105, г. Москва, Новоданиловская наб.,

д. 2, корп. 1, wavelab1@yandex.ru;

литвиненко Геннадий Иванович — доктор технических наук, профессор, Московская государственная академия водного транспорта — филиал «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» (МГАВт — филиал ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»), 117105, г. Москва, Новоданиловская наб., д. 2, корп. 1; генеральный директор, ООО «НПк Мор-трансНииПроект», 127434, г. Москва, Дмитровское шоссе, д. 9Б, стр. 2, litgi@mail.ru;

Резников Михаил Вячеславович — научный сотрудник, Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова (ФГБУ «ГОИН»), 119034, г. Москва, Кропоткинский пер, д. 6, wwl-m@yandex.ru;

Фомин Владимир Васильевич — руководитель лаборатории, Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова (ФГБУ «ГОИН»), 119034, г. Москва, Кропоткинский пер, д. 6, lihar_89@mail.ru.

references

1. Kuznetsov V.Z., Yefremkin I.M., Arzhanova N.V. et al. Sovremennoe sostoyanie ekosistemy Obskoy guby i ee

^ rybokhozyaystvennoe znachenie [Current State of the Eco-^ system of the Ob Bay and Its Fishery Value]. Voprosy pro-T" myslovoy okeanologii [Issues in Commercial Oceanology]. ^ 2008, no. 2, pp. 129-153. (In Russian)

2. Lapin S.A. Prostranstvenno-vremennaya izmenchi-O vost' gidrologo-gidrokhimicheskikh kharakteristik Obskoy

guby kak osnova otsenki ee bioproduktivnosti : avtoreferat 2 dissertatsii ... kandidata geograficheskikh nauk [Spatial-tem-tfl poral Variability of Hydrological-Hydrochemical Character-C\j istics of the Ob Bay as a Basis for Evaluating Its Bio-Productivity: thesis of the candidate of geographical sciences]. 2 Moscow, 2012, 25 p. (In Russian)

^ 3. Dianskiy N.A. Modelirovanie tsirkulyatsii okeana i

^ issledovanie ego reaktsii na korotkoperiodnye i dolgoperiod-q nye atmosfernye vozdeystviya [Modeling the Circulation of ^ the Ocean and Investigating Its Response to Short-Period and 5 Long-Period Atmospheric Effects]. Moscow, Fizmatlit Publ., * 2013, 271 p. (In Russian)

4. Dianskiy N.A. Fomin V.V., Gruzinov V.M. et al. H Otsenka vliyaniya podkhodnogo kanala k portu Sabetta q na izmenenie gidrologicheskikh usloviy Obskoy guby s GO pomoshch'yu chislennogo modelirovaniya [Influence Estimation of the Approach Channel to the Sabetta Port on the

Change in the Hydrological Conditions of the Ob Bay using Numerical Simulation]. Arktika: ekologiya i ekonomika [Arctic Region: Ecology and Economics]. 2015, no. 3 (19), pp. 18-29. (In Russian)

5. A Regional, Electronic, Hydrographic Data Network for the Arctic Region. Available at: http://www.r-arcticnet. sr.unh.edu/v4.0/.

6. World Ocean Atlas 2009. National Centers for Environmental Information. Available at: https://www.nodc.noaa. gov/OC5/WOA09/pr_woa09.html

7. Elektronnoe spravochnoe posobie po okeanogra-ficheskim kharakteristikam Barentseva morya [Electronic Reference Manual on Oceanographic Characteristics of the Barents Se]. Arkticheskiy i antarkticheskiy nauchno-issledovatel'skiy institut [Arctic and Antarctic Research Institute]. Available at: http://www.aari.ru/projects/ECIMO/ index.php?im=201. (In Russian)

8. Egbert G.D., Erofeeva S.Y. Efficient Inverse Modeling of Barotropic Ocean Tides. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002, vol. 19, no. 2, pp. 183-204.

9. Griffies S.M., Winton M., Samuels B. L. The Large and Yeager (2004) dataset and CORE. NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory. Available at: http:// data1.gfdl.noaa.gov/~nnz/mom4/COREv1/doc/release_ notep.2004_09_29.pdf.

10. Predvychislenie prilivov [Tides Pre-calculation]. Gosudarstvennyy okeanograficheskiy institut. Informatsion-nye resursy [State Oceanographic Institute. Informational Resources]. Available at: http://oceanography.ru/index.php/ uroven'/2010-03-15-11-48-47. (In Russian)

11. Leont'yev I.O. Pribrezhnaya dinamika: volny techeni-ya, potoki nanosov [Coastal Dynamics: Current Waves, Sediment Flows]. Moscow, GEOS Publ., 2001, 272 p. (In Russian)

12. Leont'yev I.O. Morfodinamicheskiye protsessy v beregovoy zone morya [Morphodynamic Processes in the Sea Coastal Zone]. Saarbruken, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014, 251 p. (In Russian)

13. Antsyferov S.M., Kos'yan R.D. Vzveshennye nano-sy v verkhney chasti shel'fa [Suspended Deposits in the Upper Part of the Shelf]. Moscow, Nauka Publ., 1986, 223 p. (In Russian)

14. Bagnold R.A. Mechanics of marine sedimentation. The Sea. vol. 3. N.Y., Interscience, 1963, pp. 507-528.

15. Zakharov V.Ye., Smilga A. O kvaziodnorodnykh spektrakh slaboy turbulentnosti [On Quasihomogeneous Spectra of Weak Turbulence]. Zhurnal eksperimental'noy i teoreticheskoy fiziki [Journal of Experimental and Theoretical Physics]. 1981, vol. 81, issue 4 (10), pp. 318-326. (In Russian)

16. Zakharov V.E., Zaslavskii M.M., Kabatchen-ko I.M. et al. Conceptually new wind-wave model. The Wind-Driven Air-Sea Interface: Electromagnetic and Acoustic Sensing, Wave Dynamics and Turbulent Fluxes Symposium 11-15 Jan 1999. Symposium Proceedings. Sydney : University of New South Wales, 1999, pp. 159-164.

17. Kabatchenko I.M., Matushevskiy G.V., Rez-nikov M.V. et al. Modelirovanie vetra i voln pri vtorichnykh termicheskikh tsiklonakh na Chernom more [Wind and Waves Modeling in Secondary Thermal Cyclones on the Black Sea]. Meteorologiya i gidrologiya [Meteorology and Hydrology]. 2001 no. 5, pp. 61-71. (In Russian)

18. Abuzyarov Z.K., Nesterov Ye.S., Lukin A.A. et al. Rezhim, diagnoz i prognoz vetrovogo volneniya v okeanakh i moryakh [Regime, Diagnosis and Forecast of Wind Waves in Oceans and Seas]. Moscow, Informpoligraf Publ., 2013, 292 p. (In Russian)

19. Skamarock A., Klemp J. B., Dudhia J. et al. Description of the Advanced Research WRF Version 3. NCAR Technical Note. June 2008, pp. 1-113.

20. Dianskiy N.A., Fomin V.V., Kabatchenko I.M. et al. Vosproizvedenie tsirkulyatsii Karskogo i Pechorskogo morey s pomoshch'yu sistemy operativnogo diagnoza i prognoza morskoy dinamiki [Reproduction of Circulation of the Kara and Pechora Seas with the Help of a System of Operational Diagnosis and Forecast of Marine Dynamics]. Arktika: ekologiya i ekonomika [Arctic Region: Ecology and Economics]. 2014, no. 1 (13), pp. 57-73. (In Russian)

21. Dianskiy N.A., Kabatchenko I.M., Fomin V.V., et al. Modelirovanie gidrometeorologicheskikh kharakteristik v Karskom i Pechorskom moryakh i raschet nanosov u zapad-nogo poberezh'ya poluostrova Yamal [Modeling of Hydro-Meteorological Characteristics in the Kara and Pechora Seas and Sediments Calculation along the Western Coast of the Yamal Peninsula]. Vestigazovoy nauki [News of the Gas Science]. 2015, no. 2 (22), pp. 98-105. (In Russian)

22. Vvedenskiy A.R., Dianskiy N.A., Kabatchen-ko I.M. et al. Litodinamicheskiye protsessy v zone stroitel'stva mosta cherez Kerchenskiy proliv [Lithodynamic Processes in the Bridge Construction Zone across the Kerch Strait]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 11, pp. 74-87. (In Russian)

23. Logvina Ye.A., Gladyshev V.A., Kubysh-kin N.V. et al. Otsenka zanosimosti podkhodnogo i morskogo kanalov k portu v poselke Sabetta poluostrova Yamal [Assessment of the Sediment Accumulation of the Approach and Sea Channels to the Port in the Village of Sabetta of the Yamal Peninsula]. ProblemyArktiki iAntarktiki [Problems of the Arctic and Antarctic]. 2012, no. 4 (94), pp. 105-118. (In Russian)

24. Pronin V.I. Stabilizatsiya sudokhodnykh trass na reke Obi dlya udeshevleniya soderzhaniya puti i preduprezh-deniya negativnykh vozdeystviy na prirodu: avtoreferat dis-sertatsii ... kandidata tekhnicheskikh nauk [Stabilization of Navigable Routes on the Ob River for Reducing the Maintenance of the Track and Preventing Negative Impacts on Nature: abstract of thesis of candidate of the Technical Sciences]. Novosibirsk, 1995, 19 p. (In Russian)

Received in April 2017. gj

Adopted in revised form in April 2017. C

Approved for publication in May 2017. T

X

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

About the authors: Vvedensky Alexei Rostislavovich — Candidate of Technical Sciences, Leading Re- ^ searcher, Zubov state Oceanographic Institute (sOI), 6 Kropotkinsky lane, Moscow, 119034, Russian Federation; ^ a_r_v@mail.ru;

Diansky Nikolai Ardalonovich—Doctor of Physical and Mathematical Sciences, head of the department, Zubov O state Oceanographic Institute (sOI), 6 Kropotkinsky lane, Moscow, 119034, Russian Federation; chief scientist, Physical faculty, Geophysics department, Department of the Physics of the Sea and Waters of the Land, Lomonosov Moscow state University, 1 Leninskie Gory, Moscow, 119991, Russian Federation; nikolay.diansky@gmail.com;

Kabatchenko Ilya Mikhailovich — Doctor of Geographical Sciences, Head of Laboratory, Zubov state Ocean- 1 ographic Institute (sOI), 6 Kropotkin lane, Moscow, 119034, Russian Federation; professor, Moscow state Acad- K emy of Water Transport — Branch of Admiral Makarov state University of Maritime and Inland shipping, 2, 00 bldg 1, Novodanilovskaya embankment, Moscow, 117105, Russian Federation; wavelab1@yandex.ru;

Litvinenko Gennady Ivanovich — Doctor of Technical Sciences, professor, Moscow state Academy of Wa- y ter Transport — branch of Admiral Makarov state University of Maritime and Inland shipping, 2, bldg 1,

^ 5

4

Т

О

Novodanilovskaya embankment, Moscow, 117105, Russian Federation; CEO, «Research and Production complex MorTransNiiProekt», 9B Dmitrovskoe sh., Moscow, 127434, Russian Federation; litgi@mail.ru;

Reznikov Mikhail Viacheslavovich — Research Fellow, Zubov state Oceanographic Institute (sOI), 6 Kropotkinsky lane, Moscow, 119034, Russian Federation; wwl-m@yandex.ru;

Fomin Vladimir Vasil'evich — Head of the Laboratory, Zubov state Oceanographic Institute (sOI), 6 Kropotkinsky lane, Moscow, 119034, Russian Federation; lihar_89@mail.ru.

О 4

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.