В 2013 году в ННГАСУ была разработана программа «Bottom Settlement» («осадка ложа»), которая позволяет решать задачи, связанные с определением температурного режима оснований гидротехнических сооружений. Основной областью применения данной программы является строительство водохранилищ в районах с распространением вечномерзлого грунта.
Расчетная область программы представляется в двухмерных условиях. Программа реализована методом конечных разностей, способна учитывать нерегулярную сетку, позволяющую экономить машинные ресурсы без потери точности решения. Уникальным решением в данной программе является использование методики определения осадки ложа водохранилища по [1], характерной для случая одномерной осадки. В соответствие с данным решением алгоритм определения осадки дна водохранилища был применен для каждого узла сетки, совпадающего с границей дна водохранилища.
В работе предпринималась попытка сравнить решения задачи по определению положения поверхности ложа Анадырского водохранилища (Чукотский АО) в результате изменения температурного режима в процессе эксплуатации. Сравниваемые решения получены двумя методами:
• натурным методом, заключающимся в съемке рельефа дна водохранилища с помощью эхолота;
• методом компьютерного моделирования с использованием программы «Bottom Settlement».
Съемка поверхности дна водохранилища производилась в 2008 году сотрудниками ВНИИГ. Моделирование температурного режима ложа водохранилища выполнялось с момента наполнения чаши водохранилища (1960 г.) до момента сравнения результатов (2008 г.) и до момента прогнозирования на 2030 г. Результат сравнения на 2008 г. показан на рис. 1 сверху. Результат прогноза на 2030 г показан на рис. 1 снизу. Расчет в программе «Bottom Settlement» показал, что:
• величина максимальной осадки дна водохранилища на 2008 г. составляет 1,82 м, объем чаши водохранилища увеличился на 480 000 м3;
• величина максимальной осадки дна водохранилища на 2030 г. составляет 2,1 м, объем чаши водохранилища увеличился на 553 000 м3.
Результаты сравнения (рис. 1, сверху) позволяют сделать оценку адекватности решения, полученного методом компьютерного моделирования. По результатам расчета был сделан вывод о сходимости решений, несмотря на очевидное несовпадение линий дна водохранилища для двух методик. Учитывая тот факт, что водохранилище эксплуатируется более 50 лет, необходимо учитывать влияние таких сложных процессов, как заиление. На данном этапе программа не способна вести расчет с учетом отложения наносов. Однако реализация подобных модулей возможна в будущем.
Рис.1. Профили дна Анадырского водохранилища в разрезе 1 – 1