Моделирование трехмерной структуры гидрологических полей в карстовой полости под действием субмаринной разгрузки подземных вод

Abstract

Обсуждаются результаты численного моделирования процесса субмаринной разгрузки в карстовой полости. Предполагается, что через трещины в боковых границах полости просачивается пресная вода с температурой, вообще говоря, не совпадающей с температурой воды в гроте. Расчеты проведены в рамках трехмерной модели в s -координатах и в гидростатическом приближении, с процедурой «конвективного приспособления», которая обеспечивает устойчивую стратификацию по плотности с сохранением запасов тепла и соли. Сопоставление с данными наблюдений показывает, что модель качественно правильно описывает структуру формирующихся в результате субмаринной разгрузки полей температуры, солености и скорости течений в полости. Обсуждаются возможности совершенствования модели.

Обговорюються результати чисельного моделювання процесу субмаринного розвантаження в карстовій порожнині. Припускається, що через тріщини в бічних межах порожнини просочується прісна вода з температурою, взагалі кажучи, не співпадаючою з температурою води в гроті. Розрахунки проведені в рамках тривимірної моделі в σ-координатах і в гідростатичному наближенні, з процедурою «конвективного пристосування», яка забезпечує стійку стратифікацію за густиною із збереженням запасів тепла і солі. Зіставлення з даними спостережень показує, що модель якісно правильно описує структуру полів температури, солоності і швидкості течій в порожнині, які формуються унаслідок субмаринного розвантаження. Обговорюються можливості вдосконалення моделі.

Results of numerical modeling of the process of water discharge in a karstic cavity are discussed. Fresh water, whose temperature is different from that in the grotto, is assumed to leak through the cracks on the lateral boundaries. The calculations are carried out within the framework of a three-dimensional model in σ-coordinates and in the hydrostatic approximation, and including the procedure of «convective adjustment» which provides stable density stratification and preservation of heat and salt stores. Comparison with the observation data shows that the model povides qualitatively correct description of the structure of temperature, salinity and current velocity fields in the cavity which are formed as a result of submarine water discharge. Possibilities of the model perfection are discussed.