Ключові аспекти проникнення морської води у річку Дністер під час штормових нагонів
Анотація
В статті обговорюється проблема можливості проникнення солонуватих вод з Дністровського лиману у гирлову частину річки Дністер протяжністю близько 22 км від лиману. Актуальність дослідження полягає в тому, що в цій частині р.Дністер розташована водозабірна станція «Дністер», яка живить питною водою місто Одеса, а також водозабір Нижньо-Дністровської зрошувальної системи. Мета роботи полягала у визначені шляхом застосування гідродинамічного моделювання таких гідрометеорологічних умов, за яких можливе проникнення трансформованих морських вод з Дністровського лиману в гирлову область річки Дністер. Для вирішення цієї задачі використовувався спрощений варіант (без урахування термічного фактору) чисельної 3-D нестаціонарної гідродинамічної моделі MECCA (Model for Estuarine and Coastal Circulation Assessment), доповненої блоком переносу консервативної домішки. В результаті гідродинамічного моделювання встановлено, що для проникнення трансформованих морських вод в гирлові рукави р.Дністер необхідне виконання наступних умов: (1) середньодобові витрати р.Дністер повинні зменшитись нижче 100 м3/с; (2) домінування нагінних вітрів південного або південно-східного напрямків зі швидкістю більшою 15 м/с протягом декількох діб. За таких умов проникнення трансформованих морських вод з лиману до гирлових рукавів і далі до основного русла р. Дністер відбувається спочатку через правий гирловий рукав - Глибокий Турунчук, а потім, після досягнення місця розділення основного русла р. Дністер на два гирлових рукави, лиманні води залучаються стоковим потоком в русло лівого рукава – Дністер, і повертаються через нього до лиману. Процес проникнення солонуватих лиманних вод до гирлових рукавів Дністер та Глибокий Турунчук відбувається на часовому відрізку тривалістю 12-24 год. Зроблений висновок про те, що через наявність двох гирлових рукавів, якими річка Дністер впадає в Дністровський лиман, з урахуванням місця їх розташування в північно-східній частині лиману та особливостей підвищення рівня води в лимані при нагінних вітрах, проникнення лиманних вод з підвищеною солоністю (до 7 ‰) в основне русло р. Дністер (вище за місце розділення русла на два гирлові рукави) маловірогідно навіть при витратах річки менших за 100 м3/с. Описаний в статті випадок може бути використаний фахівцями як приклад при визначенні ефективних гідротехнічних заходів для запобігання проникненню трансформованих морських вод в гирла річок шляхом будівництва другого гирлового каналу (рукава).
Завантаження
Посилання
Tuchkovenko Y.S. and Gopchenko E.D. (eds), (2012). Actual Problems of Lagoons of the North-Western Black Sea Region. Odesa State Environmental University, Odesa: TES publ. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/654
Belov, V.V., Grib, O.M., Kilimnik, O.M. (2010). Current Hydro-Environmental State of the Dniester River Estuarine Reed-Bed System and Prospects of Its Improvement. Hydrology, Hydrochemistry and Hydroecology, 18, 180-186. [in Ukrainian]
Vyshnevskyi, V.I. and Kutsyi, A.V., (2022). Long-Term Dynamics of Ukrainian River’s Water Regime Changes. Kyiv: Naukova Dumka publ. [in Ukrainian]
Mikhailov, V.N. (ed), (2004). Hydrology of the Danube Delta. M.: GEOS.
Report on Research Activity (1988). Hydrological Rationale of Ecological Water Releases to Provide for the Dniester Reed-Beds Functioning. Odesa: Odesa Hydrometeorological Institute.
Grebin V.V., Mudra, K.V. (2016). The Impact of Climatic Changes on the Hydrological Regime of the Rivers in the Dniester Basin (Retrospective Analysis of the Previous Researches). Hydrology, Hydrochemistry and Hydroecology. 3 (42), 34-41. [in Ukrainian]
Grebin V.V. and Mudra K.V. (2018). Use of the Regional Climate Model (REMO) for Water Flow Trends Evaluation in the Dniester River Basin. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geography, 1 (70), 22-28. [in Ukrainian]. http://doi.org/10.17721/1728-2721.2018.70.4
Kulibabin, O.G. and Osadchyi, V.S. (2022). Concept of Odesa Region Irrigation Further Development. Odesa: Odesa State Academy of Civil Engineering and Architecture. [in Ukrainian]
Shvebs, G.I. (ed), (1988). Estuarine and Mouth Complexes in the North-Western Black Sea. Geographical Base of Economic Development. L.: Nauka publ.
Loboda, N.S., & Kozlov, M.O. (2020). Assessment of water resources of the Ukrainian rivers according to the average statistical models of climate change trajectories RCP4.5 and RCP8.5 over the period of 2021 to 2050. Ukrainian Hydrometeorological Journal, (25), 93-104. https://doi.org/10.31481/uhmj.25.2020.09
Rules of Operation of the Reservoirs of the Dniester Cascade of Hydroelectric Power Stations and Pumped-Storage Electric Power Plants at the Full Reservoir Level 77.10 of the Buffer Reservoir 772-39-T48, 2017. Ukrgidroproekt, Kharkiv. Available at: https://uhe.gov.ua/sites/default/files/2018-11/732-39-%D0%A248_ua%20%281%29.pdf [in Ukrainian].
Simonov, A.I. and Altman, E.N. (eds) (1991). Project «Seas of the USSR». Hydrometeorology and Hydrochemistry of the USSR Seas. Volume IV: The Black Sea. Issue 1: Hydrometeorological conditions. St.-Pt: Gidrometeoizdat publ.
Khilchevskyi, V.K., Osadchyi, V.I., Kurylo, S.M., (2019). Regional Hydrochemistry of Ukraine. Kyiv, Kyiv University. [in Ukrainian]
Khmara, T.V., Tuchkovenko, Yu.S. and Slepchuk K.A. (2012). Penetration of Saline Sea Waters into the Dnipro and Pivdennyi Bug Rivers’ Estuarine Areas. Estuaries of the North-Wesern Black Sea: Urgent Hydro-Environmental Issues and the Ways to Solve them: Materials of All-Ukrainian Sc. and Pract. Conf., 12-14 Sept. Odesa: OSENU, 134-137. Available at: https://docplayer.net/83168351-Limani-pivnichno-zahidnogo-prichornomor-ya-aktualni-gidroekologichni-problemi-ta-shlyahi-yih-virishennya-veresnya-2012-r-ukrayina-m.html
Chen, W.; Mao, C.; He, L., and Jiang, M. (2020). Sea-level rise impacts the saline water intrusion and stratification of the Yangtze Estuary. In: Malvárez, G. and Navas, F. (eds.), Global Coastal Issues of 2020. Journal of Coastal Research, Special Issue, 95, 1395-1400. DOI: https://doi.org/10.2112/SI95-269.1
Cotta, A. J. B., & Jesus, H. C. de. (2021). Impactos, extensão e proposta de mitigação da intrusão salina no Rio São Mateus. Pesquisas Em Geociências, 48(4), e107238. https://doi.org/10.22456/1807-9806.107238
Eslami, S., Hoekstra, P., Kernkamp, H. W. J., Nguyen Trung, N., Do Duc, D., Nguyen Nghia, H., Tran Quang, T., van Dam, A., Darby, S. E., Parsons, D. R., Vasilopoulos, G., Braat, L., and van der Vegt, M. (2021). Dynamics of salt intrusion in the Mekong Delta: results of field observations and integrated coastal–inland modelling, Earth Surf. Dynam., 9, 953–976. https://doi.org/10.5194/esurf-9-953-2021.
Hess K.W. (1989). MECCA Programs Documentation: Technical Report. NOAA. NESDIS 46. Washington, D.C.
Hess, K.W. (2000). Mecca2 Program Documentation. NOAA Technical Report NOS CS 5, Silver Spring, MD.
Ivanov V.A. and Tuchkovenko Yu.S, (2008). Applied Mathematical Water-Quality Modeling of Shelf Marine Ecosystems. Sevastopol, Marine Hydrophysical Institute. Available at: http://eprints.library.odeku.edu.ua/id/eprint/1658/.
Jie Yang, Wei Zhang (2023). Storm-induced saltwater intrusion responds divergently to sea level rise in a complicated estuary. Environ. Res. Lett., 19 (1), 014011 https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad0e32
Kolb, P., Zorndt, A., Burchard, H., Gräwe, U., and Kösters, F. (2022). Modelling the impact of anthropogenic measures on saltwater intrusion in the Weser estuary, Ocean Sci., 18, 1725–1739. https://doi.org/10.5194/os-18-1725-2022
Lončar, G., Krvavica, N., Gotovac, H., Oskoruš, D., Kulić, T. (2020). Numerical analysis of dam action preventing saltwater intrusion along the Neretva riverbed. Hrvatske Vode, 28(112), 113-124.
Munk, W.H., & Anderson, E.R. (1948). Notes on the theory of the thermocline. Journal of Marine Research, 7(3), 276–295.
Nesterov, A.A. and Maderich, V.S., (2008). Modeling of Hydrodynamics and Transport Processes in the Dnieper-Bug Estuary. Physical Oceanography, 18(6), 345–356. https://doi.org/10.1007/s11110-009-9028-8
Saber Abdelaal, Hocine Oumeraci (2018). Modelling and mitigation of storm-induced saltwater intrusion: Improvement of the resilience of coastal aquifers against marine floods by subsurface drainage. Environmental Modelling & Software. 100, 252-277. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.11.030
Tag P. M., Murray, F. W., & Koenig, L. R. (1979). A comparison of several forms of eddy viscosity parametrization in a two-dimensional long-wave propagation. Journal of Applied Meteorology, 18(11), 1429–1441. https://doi.org/10.1175/1520-0450(1979)018%3C1429:ACOSFO%3E2.0.CO;2
Tuchkovenko Yu. S., Tuchkovenko O. A., Khokhlov V. N. (2019). Modelling water exchange between coastal elongated lagoon and sea: influence of the morphometric characteristics of connecting channel on water renewal in lagoon. EUREKA: Physics and Engineering, (5), 37-46.
Tuchkovenko Y., Khokhlov V. & Loboda N., (2021). Assessment of Climate Change Impact on Parameters of Freshwater Balance in Lagoons of North-Western Black Sea Coast. International Research-to-Practice Conference on 'Climate Services: Science and Education': Conference Proceedings, 22-24 September, Odesa, Ukraine, 136-137.
Wei He, Jian Zhang, Xiaodong Yu, Sheng Chen, Jian Luo (2018). Effect of runoff variability and sea level on saltwater intrusion: A case study of Nandu River Estuary, China. Water Resources Research, 54(12). https://doi.org/10.1029/2018WR023285
Wei He, Hongxing Zhou, Jian Zhang, Hui Xu, Chunsheng Liu (2022). Combined effects of runoff increase and sea level rise on the water exchange and saltwater intrusion for an estuary bay in non-flood season, Hydrological Processes, 36 (12), e14727. https://doi.org/10.1002/hyp.14727
Yang, F.; Xu, Y.; Zhang, W.; Zou, H.; Yang, J.; Liang, J.; Ji, X. Assessing the Influence of Typhoonson Salt Intrusion in the Modaomen Estuary within the Pearl River Delta, China. Journal Marine Science Engineering. 2024, 12, 22. https://doi.org/10.3390/jmse12010022
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
