Математическое понимание объективов пресной воды, чтобы помочь управлять водными ресурсами во всем мире

Совместная российско-оманская газета появилась в Журнал гидрологии.

В 1950-е годы русский академик Владимир Кунин, один из основателей Института водных проблем в Москве и Института пустынь в Ашхабаде, открыл и описал линзы пресной воды в пустыне Каракумы Туркменистана. Эти линзы плавают на поверхности соленых и гиперсалиновых грунтовых вод. Генезис этих линз и факторов, контролирующих накопление пресной воды, циркуляцию в линзах и их устойчивость к неблагоприятным климатическим факторам и антропогенным воздействиям (откачке), не ясен. В 1980-х годах группа из Казанского государственного университета начала исследовать линзы Кунина. Эта исследовательская работа была распространена на географические условия Восточной Аравии. Математические модели этих пресноводных объектов были применены к аналогичным линзам в Австралии, Орегоне (США), Саудовской Аравии, Катаре, Кувейте и других засушливых и полузасушливых регионах. Практическая мотивация обусловлена глобальным дефицитом всех видов пресной воды, включая питьевую, ирригационную и промышленную воду, особенно в засушливых пустынях. Коренные народы Центральной Азии и Аравии полагаются на такие линзы для содержания верблюдов, овец, коз и другого домашнего скота.

В данной работе гомеостаз водных линз был объяснен как сложное взаимодействие следующих физических факторов: инфильтрация в линзу от случайных (спорадических) дождей, постоянное испарение из грунтовых вод, плавучесть за счет плотностного контраста пресной и соленой воды и сила сопротивления движению воды из дюнного песка. В результате вода совершает своеобразный разворот с нисходящим путем из зоны аэрации (вадоза), превращенным в восходящий поток обратно в атмосферу пустыни. Форма этих линз напоминает НЛО («летающую тарелку»), а разработанная математическая модель хорошо соответствует полевым наблюдениям Кунина. Интересно, что модель предсказывает границу раздела между пресными и солеными грунтовыми водами аналогично той, которая была описана голландским гидрологом Ван дер Вером в 1970-х годах для довольно различных проблем проникновения морской воды в прибрежные водоносные горизонты.

Приложения этого исследования могут быть многогранными; в частности, линзы типа Кунина в настоящее время искусственно создаются методами управляемой подпитки водоносного горизонта. Например, вблизи Абу-Даби мега-линза проектируется путем закачки опресненной воды в солевой водоносный горизонт грунтовых вод. Эта линза рассматривается правительством ОАЭ как национальный резерв для чрезвычайных ситуаций, т. е., если традиционные схемы водоснабжения страны потерпят неудачу, восстановление пресной воды из этой линзы может начаться.

Исследовательская группа включает гидрологов, гидрогеологов, экологов и микробиологов из Университета Султана Кабуса (Оман) и математика, профессора Юрий Обносов из Казанского федерального университета (Россия).

Аналитические решения для линз пресных подземных вод, плавающих на соленой воде под дюнами пустыни: наследие Кунина-Ван дер Вира пересмотрено

Текст оригинала: Юрий Обносов, Юрий Нурмеев

https://kpfu.ru/eng/news-eng/fresh-water-lens-mathematical-model.html

Ссылка на основную публикацию