Речной гидродинамики

Модели мелкой воды в задачах речной гидродинамики

---

ния. Также задаются условия для определенных ландшафтов – например, 
сельхоз-угодья, являющиеся плоскими участками без препятствий, могут 
быть описаны грубой сеткой без ущерба для результатов моделирования. 
Поскольку практически все условия могут быть получены путём расчётов 
на векторной основе, исходя из конкретной ситуации, процесс подготовки 
данных для построения сетки проходит при минимальном вмешательстве 
исследователя и практически не требует ручной работы. На данный момент 
для построения используются алгоритмы BlueKenue [BlueKenue, 2016] и 
GMSH [Geuzaine, Remacle, 2009], результаты которых впоследствии кон-
вертируются в формат, принятый в программном комплексе STREAM 2D 
CUDA, применяемом при моделировании.
Одним из объектов, на которых была опробована описанная методика 
прямого численного моделирования затопления урбанизированных терри-
торий, был выбран г. Крымск. В 2012 году сотрудниками ОАО «НИИЭС» и 
МГУ им. М.В. Ломоносова проводились работы по численному моделиро-
ванию прохождения паводковой волны в г. Крымске (см. п.п. 8.4.1, 8.4.2).
В той работе при моделировании затопления выделялись основные ули-
цы, а кварталы между ними принимались в модели как зоны с повышенным 
сопротивлением, что было учтено путем повышения коэффициента шеро-
ховатости. Основной сложностью при выполнении расчётов было постро-
ение расчётной сетки и калибровка коэффициентов шероховатости в черте 
города. Подробно эта работа описана в [Алексеевский и др., 2014].
Теперь расчёты затопления г. Крымска были проведены повторно с при-
менением описанной выше методики [Norin, Belikov, Aleksyuk, 2017] и
программного комплекса STREAM 2D CUDA [Алексюк, Беликов, 2017в]. 
На территорию города и участки выше и ниже него была в автоматическом 
режиме была построена детальная сетка, учитывающая все строения в горо-
де (более 10 тысяч), дорожную и речную сеть. Это стало возможным благо-
даря тому, что после наводнения волонтёрами проекта OpenStreetMap была 
составлена подробная карта города для нужд МЧС. При построении сетки 
выделенные зоны также являлись зонами, внутри которых назначались со-
ответствующие коэффициенты шероховатости, однако в данном случае для 
застроенных участков принимались табличные значения, соответствующие 
заросшим участкам поймы. Таким образом, дополнительное сопротивление 
городской застройки в расчёты не вводилось, а получалось в результате чис-
ленного решения уравнений мелкой воды.
Результаты моделирования с точки зрения площади затопления и хода 
уровней в контрольных точках оказываются идентичными полученным ра-
нее, однако в «новых» расчётах обнаруживается существенное отличие в 
полях скоростей течения из-за того, что поток более не замедляется внутри 
кварталов, а напротив – разгоняется на участках между зданиями, что суще-
ственно ближе к реальности (Рис. 8.4.13).