Математическое моделирование процессов эвтрофикации в мелководных водоемах на многопроцессорной вычислительной системе

Abstract

Работа посвящена разработке методов решения модельной задачи эвтрофикации вод мелководного водоема, учитывающей движение водного потока, микротурбулентную диффузию, гравитационное оседание, пространственно-неравномерное распределение температуры и солености, а также загрязняющих биогенных веществ, кислорода, фито- и зоопланктона и др. В качестве объекта моделирования были выбраны мелководные водоемы — Азовское море и Таганрогский залив. Численное решение задачи основывается на градиентном методе вариационного типа — методе минимальных поправок. Ускорение и эффективность расчетов достигается при использовании многопроцессорной вычислительной системы Южного федерального университета. Решение поставленной задачи водной экологии позволит прогнозировать изменения качества вод мелководных водоемов, а также изучать механизмы формирования в них зон с пониженным содержанием кислорода. The paper covered the development of solution methods for model of eutrophication of shallow water in view the movement of the water flow, microturbulent diffusion, gravitational settling, spatially uneven distribution of temperature and salinity, and pollutants of nutrients, oxygen, phyto- and zooplankton, etc. Shallow waters of the Azov Sea and Taganrog Bay were selected as the object of simulation. Numerical solution of the problem is based on gradient method of variation type – the method of minimal corrections. The acceleration and efficiency of calculations is achieved with using multiprocessor computer system of Southern Federal University. The solution of the problem of water ecology will allow to predict changes of water quality of shallow reservoirs, and to study the mechanisms of formation of zones with low oxygen content.