Гидродинамические аспекты слияния рек с различными плотностями вод

Слияния рек характеризуются сложными внутриводоемными процессами. Возникающие при этом гидродинамические аспекты в последние годы стали предметом весьма пристального внимания. При моделировании, как правило, принимается, что плотности вод рассматриваемых рек близки, и связанными с различием плотностными эффектами пренебрегают. В таком приближении ранее авторами изучалось слияние рек Вишера и Кама. Однако в ряде случаев температуры или минерализации вод сливающихся рек могут существенно различаться и вызывать изменение гидродинамических механизмов объединения водотоков. В настоящей работе исследуются и сопоставляются особенности слияния рек с учетом и без учета плотностных эффектов, используются как реальная, так и упрощенная (модельная) геометрии русел. Выполненные расчеты показали, что при плотностном числе Фруда ~1 (это наблюдается во взятых в качестве примера реках при различии минерализаций вод ~0,3 г/л) принципиально меняется характер смешения водотоков при их воссоединении. Более плотные воды реки Вишера начинают подтекать под менее минерализованные воды реки Кама. При превышении числом Фруда критического значения происходит кардинальная перестройка когерентных поперечных структур. Данные эффекты более рельефно проявляются для модельной конфигурации русла, так как учет неоднородности дна существенно усиливает вертикальное перемешивание. Ранее явление подтекания более плотного потока под менее плотный наблюдалось и было описано авторами при анализе слияния находящихся в подпоре Камской ГЭС рек Чусовая и Сылва.