Загрязнение транспортом воды: Влияние транспорта на гидросферу

Содержание

Проблема загрязнения окружающей среды сточными водами и ее решение

В последние годы проблема сточных вод приобретает все большую остроту и актуальность во всем мире, в том числе и в Российской Федерации. В процессе хозяйственной деятельности современное общество потребляет все немалые количества воды, большая часть которой в результате становится загрязненной самыми различными веществами. При их попадании в окружающую среду экологии наносится огромный ущерб, и поэтому они подлежат обязательной очистке. Чтобы ее обеспечить в должной мере, необходимо использовать специальное оборудование и технологические комплексы, с помощью которых достигаются установленные нормативы загрязнения стоков, определенные в соответствующих документах. Компания «Флотенк» является одной из тех российских организаций, которая успешно работает над проблемами очистки стоков. На протяжении уже многих лет она разрабатывает и выпускает устройства, позволяющие эффективно осуществлять сепарацию вредных веществ, содержащихся в сточных водах промышленных предприятий, сельского хозяйства, жилищно-коммунальной сферы и транспорта. Это оборудование позволяет довести степень загрязнения стоков до тех показателей, при которых их можно отводить в окружающую среду без нанесения ей урона.




Основные загрязнения сточных вод и способы их удаления


Антропогенные факторы загрязнения сточных вод достаточно разнообразны и приводят к наличию в них механических, химических и биологических примесей, которые подлежат удалению очистными сооружениями. Как правило, они содержатся в стоках комплексно, в различных концентрациях, что существенно усложняет решение проблемы очистки сточных вод. Механическими примесями являются в большинстве случаев песок, различные мелкие твердые частицы отходов промышленного или сельскохозяйственного производства. Их выделение из стоков обычно производится в специальных пескооделителях и отстойниках, где они осаждаются естественным образом, под воздействием сил гравитации. Кроме того, для сепарации механических примесей в оборудовании «Флотенк» используются сетки и фильтры. Такие источники загрязнения сточных вод, как промышленные и сельскохозяйственные предприятия, «насыщают» их немалым количеством разнообразных химических соединений. Их сепарация представляет собой зачастую весьма сложную проблему, требует использования дорогостоящего оборудования и специальных реагентов. Для устранения органических примесей активно и успешно используются особые микроорганизмы, которые в результате своей жизнедеятельности разлагают их на безопасные компоненты. Что касается загрязнений биологического происхождения (бактерий и других микроорганизмов), то для их обезвреживания ранее активно использовался хлор, а сейчас все шире применяется более передовая технология обработки ультрафиолетовым излучением.


Загрязнение сточных вод промышленными предприятиями


Источником многих экологических проблем, связанных с утилизацией сточных вод, являются промышленные предприятия. Технологические процессы производства практически всех отраслей предполагают образование стоков, загрязненных самыми различными веществами. На сегодняшний день промышленное загрязнение сточных вод является одной из самых существенных угроз экологическому состоянию. Индустриальные предприятия, согласно действующему законодательству, должны в обязательном порядке использовать очистные сооружения, позволяющие нейтрализовать негативное влияние стоков, однако это требование, к сожалению, далеко не всегда выполняется в полном объеме. Показатели загрязнений сбросов промышленных объектов зачастую существенно превышают установленные нормативы. Это в большинстве случаев, как показывает практика, вызвано тем, что используются устаревшие как в моральном, так и в физическом отношении очистные сооружения, которые подлежат реконструкции и модернизации. Эти работы успешно проводит компания «Флотенк», используя разрабатываемое ею и выпускаемое на собственных производственных мощностях современное, высокопроизводительное и эффективное оборудование. Ее специалисты производят расчет загрязнения, определяют множество других важных параметров, ориентируясь на которые проектируют, производят, монтируют и запускают в эксплуатацию все элементы комплексов очистных сооружений.



Загрязнение сточных вод объектами сельского хозяйства


Экологические проблемы сточных вод сельскохозяйственного происхождения также весьма серьезны. Предприятия аграрно-промышленного комплекса часто сбрасывают в окружающую среду стоки, имеющие такие показатели наличия механических, химических и биологических примесей, которые многократно превышают предельно допустимые нормы. Снижение концентрации загрязнения сточных вод сельскохозяйственного происхождения до требуемого уровня должно обеспечиваться их качественной очисткой современным оборудованием. Только оно в состоянии гарантировать такие количественные и качественные показатели загрязнения сточных вод этого типа, которые позволяют производить их отведение без ущерба для экологии. Специфика сельскохозяйственного производства состоит в том, что его животноводческие и растениеводческие подразделения продуцируют стоки, имеющие совершенно различный состав загрязнений: в первых превалируют примеси органического и биологического, а во вторых — неорганического происхождения. Поэтому подход к их очистке, используемые для этого способы и методы, состав оборудования должны быть различными. При обустройстве очистных сооружений на предприятиях сельского хозяйства специалисты компании «Флотенк» обязательно учитывают это обстоятельство, и поэтому на различных объектах монтируют то оборудование, которое сепарирует соответствующие виды загрязнений.


Хозяйственно-бытовое загрязнение сточных вод


Загрязнение сточных вод человеком активно производится не только «благодаря» его экономической деятельности, но хозяйственно-бытовой. Жилые объекты и объекты социально-культурного назначения продуцируют значительное количество стоков, которые отводятся или в централизованные, или в автономные канализационные системы, и далее подлежат очистке и сбросу в окружающую среду. Механические, биологические и органические загрязнения сточных вод, образующихся в результате хозяйственно-бытовой деятельности человека, удаляются очистными сооружениями весьма эффективно. Следует заметить, что концентрация загрязнений бытовых сточных вод относительно невысока, и современное оборудование хорошо справляется с их удалением. Те устройства для очистки хозяйственно-бытовых стоков, которые разрабатывает и выпускает компания «Флотенк», отличаются высокой эффективностью, простотой в эксплуатации и обслуживании.



Предотвращение загрязнения окружающей среды сточными водами


Предотвращение загрязнения водных объектов сточными водами, а также охрана поверхностных вод от загрязнения сточными водами — это важнейшие задачи, которые стоят перед современным обществом. Их эффективное и комплексное решение возможно только с использованием передовых технологий очистки стоков и современного оборудования.

Пятеро лидеров, которые «делают то, что нужно” с транспортными выбросами

Запах выхлопных газов неприятен и небезопасен, известно, что газы влияют на счастье, умственные способности и благосостояние человека в общем. Тем не менее, миллионы людей по всему миру вынуждены ежедневно вдыхать ядовитые испарения направляясь по своим делам – будь то на работу, в школу, или просто выходя на некоторое время из дома.

Загрязнение воздуха приводит к преждевременной гибели людей вследствие сердечно-сосудистых заболеваний, инсультов и рака, а также острых респираторных инфекций нижних дыхательных путей. Согласно оценкам недавно опубликованного ООН-Окружающая среда доклада «Измерение прогресса» (Measuring Progress), в 2016 году внутреннее и наружное загрязнение воздуха стали причиной 7 миллионов смертей.

Создаваемые транспортным сектором выбросы составляют значительную часть загрязнения в городах, с огромным разбросом по степени значительность в зависимости от месторасположения. Эти выбросы могут быть самым крупным либо незначительным источником загрязнения, но их влияние в любом случаи разрушительно. Поэтому местные и национальные правительства все более активно принимают меры по улучшению качества воздуха в городах путем создания более продуманных систем общественного транспорта и/или перехода к использованию электрических средств передвижения и транспорта не создающего загрязнение.

“Нужно, чтобы произошли три вещи,” – говорит Роб де Йонг, эксперт ООН-Окружающая среда по электрической мобильности. “Первое – необходимо избегать возникновения потребности в транспорте, например посредством лучшего планирования городов, где дети могут ходить в школу пешком, а магазины расположены вблизи спальных районов. Второе – необходим сдвиг по направлению к более эффективным видам транспорта, таким как общественный транспорт, велосипеды и хождение пешком. И третье – необходимо улучшить нашу транспортную систему, например путем использования более чистых транспортных средств.”

Пункт 3.9 Целей в области устойчивого развития призывает значительно сократить «количество смертей и заболеваний возникающих от взаимодействия с опасными химикатами, загрязнением воздуха, воды и почвы». Чтобы достигнуть изменений необходимого масштаба, потребуется сочетание изменения поведения, убеждения, настойчивости и лидерства.

Программа ЮНЕП по развитию электрической мобильности продолжает оказывать поддержку во внедрении электрической мобильности государствам, в особенности странам с переходной экономикой. Деятельность программы направленна на поддержку правительств в развитии политики, обмене передовым опытом, освоении технологических возможностей, отслеживании принятия и распространения электротранспорта, а также учете выбросов и подсчете экономических выгод.

Ниже приведены несколько примеров инициатив по «озеленению» сферы наземного транспорта из разных уголков мира.

 

Садик Хан, мэр Лондона

Хан упорно добивался создания зоны с ультранизкими выбросами, в чем преуспел 8 апреля 2019 года, а недавно подтвердил слухи о её расширении до северной (А406) и южной (А205) круговых дорог с октября 2021 года. С октября 2020 года жесткие стандарты выбросов будут касаться автобусов и грузовиков на всей территории Лондона. Оба шага приведут к сокращению выбросов на территории города и к 2021 году позволят более чем 100 000 городских жителей дышать воздухом, качество которого соответствует установленным законодательством стандартам.

Вследствие повышения качества воздуха эти решительные шаги обеспечат значительное улучшение здоровья жителей Лондона и могут предотвратить тысячи преждевременных смертей и серьезных заболеваний. Научные данные свидетельствуют, что на данном этапе эти негативные воздействия в более значительной степени влияют на наиболее бедные слои населения Лондона, однако благодаря принятым мерам ожидается сокращения загрязнения во всех частях столицы.

Недавно в Лондоне была создана зона с ультранизкими выбросами, территория которой будет значительно увеличена в октябре 2021 года. Фото – Pxhere

“Борьба со смертельно-опасным воздухом Лондона и охрана здоровья лондонцев требует решительных действий. Загрязнение воздуха – это кризис здравоохранения государственного масштаба и я отказываюсь бездействовать в то время, как тысячи лондонцев дышат настолько загрязненным воздухом, что он сокращает продолжительность жизни, вредит легким и отягощает хронические заболевания,” – заявил Хан.

 

Каролина Шмидт, министр окружающей среды Чили

Чили владеет вторым крупнейшим автопарком электрических автобусов в мире после Китая. Во время выступления на Ассамблее ООН по окружающей среде в марте этого года Шмидт акцентировала внимание на важности наличия стратегии развития электрической мобильности, чтобы все заинтересованные стороны могли сотрудничать для достижения цели сокращения загрязнения. Она также подчеркнула экономические преимущества перехода на электрические автомобили и их популярности среди общественности.

“У нас в Сантьяго порядка 200 электрических автобусов. Они очень нравятся людям. Качество значительно выше. Люди готовы платить больше за проезд на электрических автобусах, и при этом совершают большее число поездок.” 

Продажи электрических автомобилей стремительно увеличиваются. Фото – Wikimedia Commons

Шмидт помогла создать благоприятные условия для частного сектора, чтобы его представители смогли обеспечить десятикратное увеличение количества электромобилей в Чили до 2022 года. “В период с 2014 по 2018 год мы удвоили наши доли энергии из возобновляемых источников и чистой энергии,” – сказала она.

 

Карлос Мануэль Родригес, министр окружающей среды и энергетики Коста-Рики

“Когда министерства энергетики и окружающей среды расположены в одном здании – достижение значительных целей становится заметно проще. Тот же человек, то же учреждение,” – говорит Родригес, подчеркивая, что институционная организация является ключевым предусловием для изменений. Министр Родригес выступал на Ассамблее ООН по окружающей среде в Найроби в прошлом месяце.

Коста-Рика, страна с населением в 5 миллионов человек, использует сочетание солнечной энергетики, биомассы, ветроэнергетики и геотермальной энергетики для обеспечения энергетических потребностей страны на протяжении более 300 дней в году. В долгосрочной перспективе государство планирует обезуглеродить свою экономику, в том числе путем развития электрической мобильности.

“Когда люди спрашивают почему мы развиваемся в этом направлении при том, что наша доля выбросов парниковых газов составляет всего 0,4% от общемировых, мы отвечаем: потому что это выгодно с точки зрения экономики. И здравоохранения. Обезуглероживание предоставляет реальные экономические выгоды.” 

 

Ола Эвестуен, министр климата и окружающей среды Норвегии

Норвегия, намеревающаяся обезуглеродить свою экономику до 2030 года, имеет самый высокий процент электрических автомобилей в мире: 70% легковых автомобилей на дорогах страны – электромобили.

Ключевую роль в достижении этого сыграло внедрение министерством финансов страны широкого пакета стимулов и поощрений. Электромобили не облагаются сбором с владельцев транспортных средств, в то время как налоги для владельцев обычных автомобилей весьма высоки. На территории Норвегии электрические автомобили имеют право бесплатной транспортировки на паромах. Общественные парковки в центрах городов доступны только для электрических автомобилей. Развитие инфраструктуры также сыграло очень важную роль: множество зарядных станций расположены непосредственно в жилых домах.

“Нас всего 5 миллионов, однако мы – третий крупнейший рынок электротранспортных средств в мире. Естественно мы хотим, чтобы другие государства обгоняли нас по этому показателю,” – заявил представитель Олы Эвестуен на Ассамблее ООН по окружающей среде.

 

Министерство промышленности и информационных технологий Китая

В апреле 2018 года Китай внедрил схему по продвижению экологически благоприятного пассажирского транспорта в автопарках компаний автомобилестроительной промышленности. Даная схема связывает средний уровень потребления топлива компании и продажи «автомобилей на новой энергии”. Под «автомобилями на новой энергии» подразумеваются легковые электромобили, автомобили с гибридной силовой установкой и подзарядкой от электросети, а также автомобили на топливных элементах. В рамках схемы учреждена система “параллельной администрации” по вопросам средне корпоративного уровня потребления топлива и продаж «автомобилей на новой энергии».

Внедренная министерством схема представляет собой адаптированную версию Калифорнийского мандата для автомобилей с нулевыми выбросами (California’s Zero Emission Vehicle mandate) и устанавливает цели по «автомобилям на новой энергии» для автопарков автопроизводителей на уровне 10% от рынка легковых автомобилей в 2019 году и 12% в 2020 году.

Согласно «Плану развития промышленности энергосберегающих автотранспортных средств и автомобилей на новой энергии на период с 2012 по 2020 год» (China’s Energy-Saving and New Energy Vehicle Industry Development Plan 2012–2020) целевой средний уровень потребления топлива был определен на уровне 6,9 литров бензина на 100 километров до 2015 года, и 5,0 литров – до 2020 года.

 

В 2019 году тема ежегодно отмечаемого 5 июня Всемирного дня окружающей среды – загрязнение воздуха. Качество воздуха, которым мы дышим, зависит от ежедневно принимаемых нами в повседневной жизни решений. Узнайте больше о том, как загрязнение воздуха влияет на Вас, а также о том, какие усилия предпринимаются для очистки воздуха. А что делаете Вы, чтобы сократить выбросы и дать #БойЗагрязнениюВоздуха?

Китай – принимающей страна празднований по случаю Всемирного дня окружающей среды 2019 года.

 

За дополнительной информацией обращайтесь к Робу де Йонгу (Rob de Jong): rob. [email protected]

 23 сентября 2019 года в Нью-Йорке пройдет Саммит ООН по мерам в области изменения климата, чтобы выразить поддержку самым смелым инициативам, и подчеркнуть необходимость ускорить действия направленные на противодействие климатическому кризису и выполнение Парижского соглашения.

Саммит ООН по мерам в области изменения климата 2019 года будет проведен Генеральным секретарем ООН Антониу Гутерришем. 

Clean Water Action Council- Transportation

Автомобильный транспорт наносит огромный ущерб нашей окружающей среде по множеству причин:

Потребление энергии

В Соединенных Штатах автомобили ежегодно потребляют больше бензина, чем вся нефтяная промышленность США. производит. Автомобили и грузовики в конечном итоге несут ответственность за большую часть загрязнения и ущерба, причиняемого нефтедобывающей промышленностью, включая катастрофические разливы нефти и загрязнение от нефтеперерабатывающих заводов. Кроме того, похоже, что нефтяная зависимость нашей страны, по крайней мере, частично ответственна за формирование нашей внешней политики на Ближнем Востоке. В целях экологической и национальной безопасности мы должны отказаться от этого дорогостоящего топлива.

Потребление земли

Огромные участки земли расчищаются и запираются, чтобы обеспечить транспортные коридоры, выводя эти акры из строительного использования. Поскольку коридоры расширяются, а ограничения скорости увеличиваются, это увеличивает нагрузку на землю и заторы на дорогах. Разрастание городов быстро распространяется по мере того, как все больше и больше людей переезжают в сельскую местность, чтобы «сбежать от всего этого», но при этом добираться до близлежащих городов, чтобы работать, делать покупки, ходить в школу и отдыхать. В городе большая часть земли отдана улицам и автостоянкам, а не пригодным для жизни местам для прогулок. Качество нашей жизни снижается по мере того, как все больше зеленых насаждений покрывается бетоном.

Затерянные сельскохозяйственные угодья

По мере того, как в сельской местности строится все больше домов и предприятий, они быстро разъедают и изолируют сельскохозяйственные угодья. Многие тысячи акров плодородных сельскохозяйственных угодий навсегда потеряны под бетоном, бесплодными срединными полосами и пригородными лужайками.

Утрата мест обитания диких животных

Луга, водно-болотные угодья и леса исчезают вместе с сельскохозяйственными угодьями, что значительно сокращает среду обитания диких животных и диких животных, а также исчезающих видов.

Повышение налогов

Вся земля, занятая транспортными коридорами, исключается из налоговых ведомостей, а это означает, что другие налоги на недвижимость должны быть повышены, чтобы компенсировать это, усугубляя наши нынешние проблемы с бюджетом. Государственный бюджет Висконсина на транспорт значительно вырос за последние 20 лет, намного опережая инфляцию, поскольку многие государственные и местные дороги были расширены с двух до четырех полос, добавлены подъездные дороги и расширены развязки. Затраты на строительство были большими, но долгосрочные затраты на техническое обслуживание и замену будут намного выше. Большая часть местных налогов на недвижимость используется для расширения дорог, новых дорог, содержания дорог, уличного освещения, парковки, знаков, дорожной полиции и других завышенных транспортных расходов. Поскольку более крупные автомагистрали способствуют большему разрастанию городов, наши налоги резко увеличиваются, чтобы предоставить дорогостоящие коммунальные услуги рассредоточенным домам. Бывшие городские жители ожидают большего количества услуг, чем давние сельские жители, что вынуждает даже сельские общины финансировать больше услуг, чем раньше. Налоги по спирали вверх. Традиционные, эффективные компактные городские кварталы вынуждены платить гораздо более высокие налоги на недвижимость, чтобы субсидировать разрастание городов. Налоговые инспекторы редко взимают с разбросанных домов реальную полную стоимость их неэффективной застройки, поэтому эти дополнительные расходы сбрасываются на существующие налоги домовладельцев. Это порочный круг, который начинается с расширения удобных автомагистралей и неэффективного зонирования земли.

Загрязнение воздуха

Выбросы транспортных средств являются одним из основных источников загрязнения воздуха в Висконсине. Грузовые и легковые автомобили с дизельным двигателем выделяют большое количество вредных для здоровья газов, таких как угарный газ, оксиды азота, полиароматические углеводороды (ПАУ) и другие продукты неполного сгорания. Выбросы дизельных двигателей являются основным источником высокотоксичного диоксина, который накапливается в нашей пищевой цепочке. Многие восточные округа Висконсина находятся в зонах недостижения озона или почти в них, в первую очередь из-за выбросов транспортных средств (при значительной помощи промышленных источников). Оксиды азота под воздействием солнечного света превращаются в вредный для здоровья приземный озон, особенно в жаркие безветренные летние дни.

Загрязнение воды и земли

Химические газы и частицы, выбрасываемые легковыми и грузовыми автомобилями, в конечном итоге выпадают из воздуха на уличные поверхности и землю. Транспортные средства часто пропускают масло, бензин, тормозную жидкость, изношенные тормозные колодки, моющее средство для ветрового стекла, охлаждающую жидкость двигателя и частицы изношенного металла. По мере износа автомобильные шины оставляют остатки цинка и других загрязняющих веществ. Зимой в смесь добавляют дорожную соль. Твердые тротуары, улицы и автостоянки часто служат прямыми каналами для ливневой канализации, что позволяет этим загрязняющим веществам смываться непосредственно в озера и ручьи без какой-либо фильтрации.

Шумовое загрязнение

По мере увеличения трафика растет и уровень шума, что усугубляет стресс современной городской жизни. По иронии судьбы, растущий шум заставляет больше людей переезжать в деревню в поисках тишины и покоя, что увеличивает количество пассажиров, совершающих дальние поездки, которые создают заторы на дорогах.

Видение транспорта в Висконсине

Видение транспорта в Висконсине не должно ограничиваться только дорогами и мостами. Это должен быть широкий обзор со многими альтернативами, включая высокоскоростную железную дорогу, безопасные велосипедные дорожки и программы совместного использования велосипедов, а также пешеходные дорожки.

Для получения дополнительной информации:

Расход топлива (миль на галлон), выбросы парниковых газов, показатели загрязнения воздуха и информация о безопасности для новых и подержанных легковых и грузовых автомобилей — Министерство энергетики США — http://www.fueleconomy.gov /

Идеи города без автомобилей — http://www.carfree.com/

Стоимость автомобильного транспорта высока и субсидируется неводителями — http://www.ecoiq.com/magazine/features/feature13.html

Дорогостоящий план строительства нового шоссе штата Висконсин не учитывает влияние на местные дороги, общественный транспорт, разрастание и налоги – http://www.wsn.org/landuse/WIDOTplan.html

Экологическая информация – Департамент транспорта штата Висконсин – http://www.dot. wisconsin.gov/localgov/aid/cmaq.htm

Перенос и рассеивание загрязняющих веществ, питательных веществ, индикаторов в смешанных прибрежных водах

Смешивание- Индуцированный перенос, происходящий в прибрежных водах, является фундаментальным механизмом всех физических/биологических/химических явлений, происходящих в морской среде. Перенос и рассеивание загрязняющих веществ, питательных веществ и индикаторов в смешанных прибрежных водах может иметь прямые и косвенные последствия для морских экосистем.

Содержание

  • 1 Введение
  • 2 Смешивание воды, перенос отложений и загрязняющих веществ
  • 3 Ударные токи
  • 4 Моделирование физики перемешивания прибрежных вод
    • 4.1 Двумерная турбулентность
  • 5 Заключение
  • 6 Связанные статьи
  • 7 См. также
  • 8 Каталожные номера

Введение

Выбросы загрязняющих веществ из прибрежных и атмосферных источников сильно влияют на нашу жизнь по-разному: от прямого загрязнения съедобных организмов до более косвенных процессов воздействия и угрозы для прибрежных экосистем. Такие воздействия ощущаются не только в непосредственной близости от источника, но и в более широких районах, определяемых прежде всего непосредственным физическим переносом в морских водах. [1] Зоны высокой концентрации загрязняющих веществ обнаружены вдоль прибрежных районов вдали от берегового источника, а заметное воздействие выявлено даже в глубоководных районах.

Перемешивание воды, перенос отложений и загрязняющих веществ

Также важно признать наличие тесной связи между перемешиванием воды, переносом отложений и загрязняющих веществ. [2] Например, если морфологическая эволюция прибрежного дна вызвана волновыми явлениями, в том числе перемешиванием, то связь между загрязняющими веществами (например, микроэлементами, среди которых ртуть, петрогенные элементы, различные органические и неорганические химические вещества, д.) и наносов (например, береговой сток загрязненных песков, захоронение драгированных материалов и т. д.) замыкает круг, в котором устанавливается обратная связь между гидро- и морфодинамикой, причем загрязняющие вещества играют лишь пассивную роль. Пространственная протяженность загрязненных отложений и концентрация/токсичность/биоаккумуляция загрязняющих веществ сильно зависят от типа закачки в морскую среду: в то время как места захоронения, как правило, хорошо защищены от гидродинамических воздействий специальным покрытием (например, Закон о сбросе отходов в океан , 1972 г.) это не относится к широко распространенному стоку водно-песчаных смесей из прибрежных бухт, последний в значительной степени подвержен влиянию явлений переноса. [3] [4]

Многие экологические проблемы сильно зависят от действия крупномасштабных водоворотов. Например, они ответственны за сложные, но предсказуемые закономерности рассеивания фитопланктона [5] и ряда морских видов на личиночной стадии. Следовательно, недавнее и растущее внимание к Лагранжев перенос морских видов . [6] [7] Особенно интересно, что все больше признается фундаментальное влияние сложных топографических особенностей на перемешивание потоков и связанные с ним механизмы переноса органического вещества. Обнаружено, что движущиеся фронты перемещают сообщества планктона в поперечном направлении и вызывают дифференциацию между прибрежными и океаническими сообществами. [8]

Отбойные течения

Рекреационная деятельность также сильно зависит от явления водного транспорта. В частности, безопасности плавания серьезно мешает горизонтальное перемешивание воды, вызванное отбойными течениями. [9] Рип-течения — это мощные направленные потоки воды, утекающие от берега. Обычно они простираются от береговой линии через зону прибоя и за линию прибоя. Отбойные течения могут возникать на любом пляже с прибойным волнением, но особенно сильными они становятся при наличии батиметрических изменений морского дна. [10] Обычно люди, идущие вброд или плавающие, случайно попадают в обратное течение, и их уносит в море. Невозможно плыть или идти против этих течений (если вы попытаетесь, вы в конечном итоге будете плыть или идти задом наперед в глубокую воду). По оценкам Ассоциации спасателей США, одной из немногих, располагающих подробными и доступными статистическими данными, ежегодное число смертей из-за обратного течения на пляжах США превышает 100. На долю обратного течения приходится более 80% спасательных операций, совершаемых спасателями на пляжах для серфинга. В Австралии 35% спасательных операций и 18,5% случаев реанимации за десятилетний период на пляжах для серфинга были связаны с отбойными течениями. [11] Отбойные течения также признаны опасными для европейских пляжей. В частности, там, где были установлены подводные волнорезы для защиты от эрозии, но на самом деле они увеличивают вероятность возникновения локальных возвратных течений (например, EU DELOS Project , EVK-2000-22038). Береговые инженеры признают обратное течение важным элементом баланса прибрежной циркуляции, особенно во время штормов. Тем не менее, пока имеется мало информации, описывающей, где и когда возникают эти токи. Следовательно, необходимо не только фундаментальное понимание условий образования и развития обратного течения и методологии оценки связанного с этим риска, но также необходимы стратегии для минимизации социально-экономических издержек, связанных с опасностью.

Моделирование физики перемешивания прибрежных вод

Особенности смешения океанических течений хорошо задокументированы и достаточно хорошо изучены, независимо от того, связаны ли они с движением глубинных потоков (например, Океанский конвейер) или с горизонтальной циркуляцией как на глобальном, так и на мезомасштабный уровень (например, океанические круговороты и пограничные течения). По историческим причинам меньше усилий было приложено для понимания/моделирования перемешивания мелководья континентального шельфа. Однако это сложная среда, которая обеспечивает границу между внутренними районами, где происходит большая часть антропогенной деятельности, и глубинным течением. Наиболее активными агентами горизонтального перемешивания являются крупномасштабные вихри прибрежной турбулентности, также известные как «макровихри».

О важности для мелководных течений горизонтальных крупномасштабных водоворотов (далее макровихрей) широко сообщалось для прибрежных течений. [12] [13] [14] Крупномасштабному горизонтальному перемешиванию прибрежных течений в большей степени способствуют макровихри, генерируемые вследствие пространственно-неоднородного обрушения набегающих волн. [13] [15] Хотя такое дифференциальное обрушивание может быть вызвано различными причинами (неравномерностью падающего поля, взаимодействием волн и т. д.), основная причина постоянной неравномерности обрушения связана с топографией. Это часто характеризуется прибрежными, изолированными (естественные бугры или искусственные подводные волнорезы) или почти непрерывными элементами (перемычки или массивы подводных волноломов), над которыми однородные волновые фронты разбиваются с большими поперечными градиентами. Следовательно, макровихри могут изменять как гидродинамику, так и морфодинамику. [16] [15] Недавняя классификация образования вихрей в мелководных прибрежных средах различает три типа: [17] [18]

  2. Неустойчивость поперечного сдвига (струйные течения из лагун или рек, перемешивание слоев, следы) и
  3. Вторичные неустойчивости базового течения (внутренние вихревые взаимодействия).

Рис. 1a Смоделированная высота поверхности воды во время шторма

Рис. 1б Сильная эрозия пляжа в результате штормового явления

Рис. 1в Количественное описание макровихрей

Рис. 1г Транспорт пассивных трассеров в результате макровихрей

Brocchini et al. (2004 [15] ) предложил аналитический подход к механизмам генерации завихренности, вызванным отдельными топографическими особенностями и связанным с ними общим гидродинамическим поведением, с особым вниманием к траекториям вихрей и периодам схода (см. рисунок 1). Впоследствии Кеннеди и соавт. (2006 [10] ) проанализировали переход стартовых макровихрей от изолированных топографических объектов к близлежащим препятствиям (топографии разрывных течений, см. рисунок 1) с использованием расчетов и лабораторных экспериментов. Оба исследования дают представление о фундаментальных детерминированных особенностях эволюции макровихрей. Серия исследований перемешивания на мелководье завершается третьим исследованием Piattella et al. (2006 [19] ), которая характеризует особенности перемешивания макровихрей с точки зрения статистических свойств течения, которое они индуцируют совместно с волнами в прибрежной зоне. Анализ дает как важные теоретические результаты о смешивании пространственных паттернов и временных режимов, так и практические оценки вихревой диффузии, которые можно использовать в замыканиях фиковского типа. Все уравнения конвекции-диффузии для скаляров нуждаются в турбулентных коэффициентах диффузии, обычно известных через определяющее соотношение типа Фика. Такое замыкание в значительной степени определяется наличием крупномасштабных когерентных элементов, таких как макровихри, и является типичным для данных условий течения. Примеры закрытия прибрежных потоков можно найти в Inman et al. (1971 [20] ), Larson & Kraus (1991 [21] ) и Takewaka et al. (2003 [22] ).

Двумерная турбулентность

Выбранный подход к построению методов анализа двумерной турбулентности оправдан тем, что результаты недавних экспериментальных исследований мелководной турбулентности позволяют предположить, что такая турбулентность, генерируемая в мелководных струях [23] , следы [24] и слои смешения [25] , характеризуется спектральными свойствами, типичными для двумерной турбулентности. В этом отношении также целесообразно моделировать транспортные свойства мелководных макровихрей по аналогии со свойствами когерентных баротропных вихрей двумерной турбулентности. [26]

В двумерном турбулентном потоке, характеризующемся крупномасштабными когерентными структурами, эволюция трассеров и динамика потока настолько тесно связаны, что знание первого (например, коэффициента диффузии) может дать ключ к предсказанию второго (например, диффузии). энергетический спектр) и наоборот. Этот подход использовался для исследования атмосферных [27] [28] и океанических [29] [30] течений, и в настоящее время он представляет интерес для прибрежной динамики. [31] Это также связано с последними разработками в области мониторинга прибрежных вод с помощью видеотехники. [32] С помощью такого оборудования поплавки/красители, выбрасываемые вблизи берега, можно контролировать в течение времени/площади, достаточно больших, чтобы получить основные данные для любого анализа дисперсии. Например, недавняя работа Takewaka et al. (2003 [22] ) показано, как можно применить упомянутый подход для вычисления дисперсионных параметров пятен красителя, выпущенных вблизи области разрыва. С этой точки зрения и с целью использования информации, полученной в результате экспериментов в масштабе прототипа и в масштабе лаборатории, мы пытаемся создать теоретическую основу, полезную для интерпретации статистики пассивных трассеров, выпущенных в прибрежных районах.

Заключение

Наконец, обзор текущих исследований показывает, что многообещающие практические результаты, по-видимому, получены в результате недавней адаптации к нестационарным условиям потока методов, использующих карты времени пребывания. Как показали Lipphardt et al. (2006 [33] ) такая адаптация приводит к синоптическим лагранжевым картам, которые обеспечивают подробный и дешевый подход к горизонтальному переносу частиц и последующему вычислению времени пребывания. Подходы более простого характера — это те, которые проверяют пространственное изменение смешивания с помощью прямых показателей Ляпунова (DLE). Такой метод был недавно использован Orre, Gjevik & LaCasce (2006 9) с интересными характеристиками неоднородностей потока в норвежском Тронхеймском фьорде.0089 [34] ). Эти недавние исследования ясно показывают потенциал и интерес к лагранжевым методам для все более подробного описания горизонтального перемешивания прибрежных вод и, следовательно, для более точной оценки связанных с этим явлений переноса.

Связанные статьи

Проникновение и перемешивание морской воды в устьях

См. также

McGillicuddy, Jr., D.J., Robinson, A.R., Siegel, D.A., Jannasch, H.W., Johnson, J. D. McNkey, Dickey ., Майклс А.Ф. и Кнап, А.Х. (1998). Влияние мезомасштабных водоворотов на новую добычу в Саргассовом море. Природа 394 , 263–265.

Ссылки

  1. ↑ Lekien F., Coulliette C., Mariano A.J., Ryan E.H., Shay L.K., Haller G. & Marsden J.E. (2005). Выбросы загрязняющих веществ, связанные с инвариантными коллекторами: тематическое исследование побережья Флориды. Physica D 210 (1–2) 1–20.
  2. ↑ Фёрстнер У. (1987). Загрязнители, связанные с отложениями — обзор научных основ для разработки вариантов исправления. Гидробиол. 149 (1) 221–246.
  3. ↑ Уильямсон Р.Б. и Морриси Д.Дж. (2000). Загрязнение ливневыми стоками городских лиманов. 1. Прогнозирование накопления тяжелых металлов в отложениях. Эстуарии 23 (1) 56–66.
  4. ↑ Блум, Н.С., Моретто, Л.С. Скопис П. и Уго П. (2004). Сезонный круговорот ртути и монометилртути в Венецианской лагуне (Италия). Мар. Хим. 91 85–99.
  5. ↑ Мартин А.П. (2003). Пятнистость фитопланктона: роль бокового перемешивания и перемешивания. Прогр. Океан. 57 125–174.
  6. ↑ Коуэн Р. К., Камазима Лвиза М. М., Спонаугль С., Париса К. Б. и Олсон Д. Б. (2000). Связность морских популяций: открытая или закрытая? Наука 287 857–859.
  7. ↑ Сигел Д.А., Кинлан Б.П., Гейлорд Б. и Гейнс С.Д. (2003). Лагранжевые описания дисперсии морских личинок. Мар. Экол. прогр. сер. 260 83–96.
  8. ↑ Калдейра Р.М.А., Грум С., Миллер П., Пилигрим Д. и Незлин Н.П. (2002). Признаки островного массового эффекта на поверхности моря вокруг острова Мадейра, северо-восточная Атлантика. Дистанционный датчик окружающей среды 80 336–360.
  9. ↑ Лушин Дж. Б. (1991). Изучение случаев утопления от обратного течения и связанных с ними погодных факторов. Натл. Wea. Копать землю. , 16 13–16.
  10. ↑ 10,0 10,1 Кеннеди А., Броккини М., Солдини Л. и Гутьеррес Э. (2006). Топографически контролируемые макровихри, вызванные обрушением волн. Часть 2. Изменение геометрии. J. Жидкостный мех. 559 57–80.
  11. ↑ Феннер П. (1999). Предотвращение утопления: визуальное сканирование и концентрация внимания спасателей. Ответ на письмо. J. Оккупация. Здоровье и безопасность — Австралия и Новая Зеландия 15 209–210.
  12. ↑ Олтман-Шей Дж., Хауд П. А. и Беркемайер В. А. (1989). Сдвиговые неустойчивости среднего берегового течения: натурные наблюдения. Ж. Геофиз. Рез. – Океан 94 18031–18042.
  13. ↑ 13,0 13,1 Перегрин Д. Х. (1998). Течения в зоне прибоя. Теор. вычисл. Динамик жидкости 10 295–309.
  14. ↑ Броккини М., Манчинелли А., Солдини Л. и Бернетти Р. (2002). Структурно-генерированные макровихри и их эволюция на очень малых глубинах. Проц. 28-я Международная конф. Побережье. Engng 1 772–783.
  15. ↑ 15,0 15,1 15,2 Броккини М., Кеннеди А. Б., Солдини Л. и Манчинелли А. (2004). Топографически контролируемые макровихри, вызванные прибойной волной. Часть 1. Широко расставленные волнорезы. Дж. Жидкостная механика. 507 289–307.
  16. ↑ Steijn R., Roelvink D., Rakhorst D., Ribberink J. and van Overeem J. (1998). Северное побережье Текселя: сравнение реальности и предсказаний. Проц. 26-я Международная конф. Побережье. инж. 2 2281–2293.
  17. ↑ Йирка Г.Х. (2001). Крупномасштабные структуры течения и процессы смешения в мелководных потоках. Дж. Гидр. Рез. , 39 (6) 567–573.
  18. ↑ Йирка Г.Х. и Уйттевал В. (ред.) (2004 г.). Неглубокие потоки . Издательство AABalkema, Роттердам.
  19. ↑ Пиаттелла А., Броккини М. и Манчинелли А. (2006). Топографически контролируемые макровихри, вызванные обрушением волн. Часть 3. Особенности микширования. J. Жидкостный мех. 559 81–106.
  20. ↑ Инман Д.Л., Тейт Р.Дж. и Nordstrom CE (1971). Микширование в зоне прибоя. Ж. Геофиз. Рез. – Океаны 76 3493–3514.
  21. ↑ Ларсон М. и Краус Н. К. (1991). Численная модель прибрежного течения для баровых и троговых пляжей. J. Waterway, Port, Coast., Ocean Engng 117 326–347.
  22. ↑ 22,0 22,1 Такевака С., Мисаки С. и Накамура Т. (2003). Эксперимент по диффузии красителя в прибрежном поле течения. Побережье. инж. J. 45 , 471–487. Ошибка цитирования: неверный тег ; имя «Такевака» определено несколько раз с разным содержанием
  23. ↑ Дракос Т., Гигер М. и Йирка Г.Х. (1992). Плоские турбулентные струи в ограниченном слое жидкости. Дж. Жидкостная механика. 241 587–614.
  24. ↑ Чен Д. и Йирка Г.Х. (1995). Экспериментальное исследование плоского турбулентного следа в мелководном слое воды. Динамик жидкости. Рез. 16 11–41.
  25. ↑ Uijttewaal W.S.J. и Буй Р. (2000). Влияние мелководья на развитие слоев смешения со свободной поверхностью. Физ. Жидкости 12 392–402.
  26. ↑ Провансаль А. (1999). Транспорт когерентными баротропными вихрями. год. Преподобный Жидкостный Мех. 31 55–93.
  27. ↑ Ричардсон Л. Ф. (1926). Атмосферная диффузия показана на графике удаленных соседей. Проц. Р. Соц. Лонд. А110 709–737.
  28. ↑ Эр-Эль Дж. и Пескин Р. (1981). Относительная диффузия аэростатов постоянного уровня в Южном полушарии. Дж Атмос. науч. 38 2264–2274.
  29. ↑ ЛаКас Дж. Х. и Бауэр А. (2000). Относительная дисперсия в недрах Северной Атлантики. Дж. Мар. Рез. 58 863–894.
  30. ↑ ЛаКас Дж. Х. и Ольманн К. (2003). Относительная дисперсия на поверхности Мексиканского залива. Дж. Мар. Рез. 61 285–312.
  31. ↑ Фонг Д.А. и Стейси М.Т. (2003). Горизонтальная дисперсия придонного берегового плюма. J. Жидкостный мех. 489 239–267.
  32. ↑ Липпман Т.С. и Холман Р.А. (1989). Количественная оценка морфологии песчаных отмелей: видеометод, основанный на диссипации волн. Ж. Геофиз. Рез. — Океаны 94 995–1101.
  33. ↑ Липпхардт Б.Л. Младший, Смолл Д., Кирван А. Д. Младший, Виггинс С., Иде К., Грош К. Э. и Падуан Дж. Д. (2006). Синоптические лагранжевы карты: приложение к наземному транспорту в заливе Монтерей. Дж. Мар. Рез. 64 221–247.
  34. ↑ Орре С., Джевик Б. и ЛаКас Дж.Х. (2006). Характеристика хаотической дисперсии в прибрежной приливной модели. Прод. Полка Рез. 26 1360–1374.
Основным автором этой статьи является Маурицио Броккини
Обратите внимание, что другие лица также могли редактировать содержание этой статьи.