Закономерности  формирования и использования искусственных фирново-ледяных массивов (20.09.2010)

Автор: Сосновский Александр Вульфович

СОСНОВСКИЙ Александр Вульфович

Закономерности формирования и использования

искусственных фирново-ледяных массивов

Специальность 25.00.31 – гляциология и криология Земли

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в отделе гляциологии Учреждения Российской Академии наук Института географии РАН

Официальные оппоненты:

доктор географических наук

К.С. Лосев

доктор географических наук

А.Б. Шмакин

доктор физико-математических наук, профессор

О.В. Нагорнов

Ведущая организация Учреждение Российской академии наук Институт мерзлотоведения им П.И. Мельникова СО РАН

Защита диссертации состоится «3» декабря 2010 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 002.046.04 в Учреждении РАН Институте географии РАН по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 29.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные подписью и печатью) просьба направлять Ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 29, Институт географии РАН.

И.С. Зайцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Применение льда и снега в практической деятельности человека имеет многовековую историю. Наибольший опыт был накоплен при использовании ледяного материала в качестве запаса воды, хладагента, основы для транспортного сообщения в зимний период. Для повышения эффективности и расширения области использования ледяного материала применяется искусственное льдообразование в природных условиях. Однако традиционные способы намораживания льда дают небольшую производительность – несколько дециметров в сутки, что снижает эффективность и экономичность использования льда, ограничивает область его применения. Вовлечение в льдообразование многометрового приземного слоя атмосферы, увеличение поверхности и интенсивности теплообмена при зимнем дождевании позволяет на порядок повысить производительность намораживания и формировать многометровые искусственные фирново-ледяные массивы. Это позволяет существенно расширить сферу и эффективность применения ледяного материала.

Важнейшей областью применения ледяного материала является опреснение соленых вод. Проблема водных ресурсов, рационального их использования, защита от загрязнения и истощения является одной из актуальных проблем устойчивого развития. Ее острота возрастает из-за роста загрязнения водных объектов. В связи с этим все большую актуальность приобретает разработка экономичных и технологически доступных способов очистки и опреснения загрязненных минерализованных природных и техногенных вод. Существующие способы опреснения вымораживанием в природных условиях имеют небольшую производительность и низкий выход пресной воды. Поэтому разработка технологий рационального и эффективного использования запаса холода приземного слоя воздуха для ускоренного формирования искусственных фирново-ледяных массивов с небольшой минерализацией, исследование их гидротермического режима и распреснения при формировании и таянии позволит эффективно применять их для защиты водных ресурсов от загрязнения в различных физико-географических условиях.

Объект исследования – искусственные фирново-ледяные массивы (ИФЛМ), намораживаемые в природных условиях из воды разного генезиса и минерализации. Для намораживания таких массивов применяются как речные, озерные и морские воды, так и техногенные воды – сточные воды различных производств, шахтные воды, дренажные стоки мелиоративных систем и т.п. Эффективным высокопроизводительным способом создания таких массивов является зимнее дождевание. При его применении в течение суток формируются фирново-ледяные массивы многометровой толщины. Спектр их применения постоянно расширяется и позволяет эффективно решать как народно-хозяйственные, так и экологические проблемы при освоении холодных районов.

Предметом исследования являются закономерности формирования, гидротермический режим, особенности опреснения и эффективность использования искусственных фирново-ледяных массивов для защиты водных ресурсов от загрязнения в различных физико-географических условиях.

Цель работы: разработать теоретические положения, экспериментальные и прикладные аспекты формирования, функционирования, опреснения и использования ИФЛМ для защиты водных ресурсов от загрязнения в различных физико-географических условиях.

Задачи исследования:

Разработать теоретические положения гидротермического режима капельного факела при формировании ИФЛМ и дать сравнительный анализ методов расчета процесса льдообразования в капельном факеле; провести сравнение модельных расчетов с данными экспериментов.

Оценить влияние метеорологических условий и параметров капельного факела на интенсивность льдообразования.

Дать оценку эффективности факельного льдообразования в различных физико-географических условиях.

Определить пространственно-временную изменчивость термического сопротивления снежного покрова и оценить влияние снежного покрова на промерзание ИФЛМ.

Рассмотреть гидротермические процессы при таянии ИФЛМ.

Разработать теоретические положения солеобмена при таянии минерализованных ИФЛМ.

На основе теоретических и экспериментальных исследований определить динамику опреснения ИФЛМ.

Разработать способы применения ИФЛМ для очистки и опреснения загрязненных минерализованных вод и показать их эффективность.

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований показать необходимость учета физико-географических особенностей территории для эффективного использования ИФЛМ.

Научная новизна

Разработаны теоретические положения формирования и функционирования искусственных фирново-ледяных массивов, установлено влияние метеорологических условий и параметров капельного факела на интенсивность льдообразования, дана оценка эффективности факельного льдообразования в различных физико-географических условиях.

Разработаны теоретические модели опреснения минерализованных искусственных фирново-ледяных массивов при таянии.


загрузка...