Вестник Кольского научного центра РАН. 2018, №1.

П. В. Амосов, А. А. Бакланов, В. А. Маслобоев АНОФ-2 (г. Апатиты, Мурманская обл.), занимающее площадь около 8 км2. В летнюю сухую погоду при сильном северо-западном ветре в районе хвостохранилища образуются пыльные бури с переносом пылевидных частиц на значительные расстояния, в том числе и на жилые районы города. К настоящему времени как теоретически, так и экспериментально недостаточно изучен вопрос загрязнения пылью приземного слоя атмосферы вниз по ветровому потоку при вариации скорости ветра, а также нет единого взгляда на формализованное описание интенсивности пыления. В отчетных материалах [1] в основном представлены достаточно полные данные по метеорологическим условиям региона, гранулометрическому составу нефелиновых песков и показано, что «состав нефелиновых песков таков, что в сухом состоянии они все выдуваются при скорости ветра от 6 м/с» [2]. Анализ критической скорости выдувания частиц, дальности переноса частиц песка относительно их размера, пороговой скорости ветра в зависимости от влажности песка приведен в работах [3, 4]. В данной работе сделан акцент на корректное описание интенсивности пыления, что является необходимым для задания граничного условия при численном решении конвективно­ диффузионного уравнения переноса мультидисперсной примеси. Обзор подходов к описанию интенсивности пыления хвостохранилищ и пустынь Моделирование процессов пыления является относительно новым направлением научных исследований и сейчас активно развивается для прогноза пыльных бурь в рамках программы ВМО “Sand and Dust Storm Warning Advisory and Assessment System” (SDS-WAS) [5, 6 ]. К настоящему времени накопилось заметное количество публикаций и докладов, посвященных исследованиям процессов переноса пыли и, в частности, проблеме формализованного описания процессов пыления. Не претендуя на абсолютную полноту анализа литературных источников, мы можем достаточно объективно утверждать, что имеется несколько подходов. В докладе [7] представлено полное описание вопросов, связанных с моделированием процессов пыления. Аналогичный подход с демонстрацией основных физических процессов движения песков, возникающих при наличии сильного ветра, можно найти и в других работах [ 8 , 9]. Кроме того, отметим широко известную русскоязычную монографию Э. К. Бютнер [4], где достаточно подробно описаны виды перемещения частиц песка и снега при ветровом потоке (перекатывание, сальтация, диффузия). Следуя указанным публикациям и докладам, представляется возможным при рассмотрении турбулентного переноса пыли с хвостохранилища АНОФ-2 ограничиться частицами, размер которых не превышает 70 мкм. В ряде других работ, цитируемых ниже, также можно найти указание на ограничение по крупности пыли, подверженной распространению посредством механизма турбулентного переноса. Согласно терминологии, в вопросах описания процессов пыления различают горизонтальный (G) и вертикальный (F) потоки массы (ГПМ — горизонтальный поток массы и ВПМ — вертикальный поток массы). Они имеют разные размерности: горизонтальный — [кг/(мс)] и вертикальный — [кг/(м 2 с)]. Для задачи, решаемой авторами, интересен именно вертикальный поток массы пыли, который в уравнениях конвективно-диффузионного переноса примеси на границе моделируемой области называют интенсивностью пыления. В ряде работ ВПМ и ГПМ связывают линейным соотношением F = a G [10], где коэффициент пропорциональности имеет размерность [ с м 1], а его значение зависит от содержания глины в пылящей почве [11, 12], например, при нулевом содержании глины a = 10 -6 [ с м 1]. Авторы публикации [13] определяют коэффициент a как массовую эффективность обдуваемости потоком. По мнению авторов цитируемой работы, обсуждаемый коэффициент является мерой того, как эффективно сальтирующие частицы способны бомбардировать поверхность с высвобождением большого количества мелкодисперсного материала. В работе [14] предпринята попытка обобщить известные подходы моделирования процессов пыления. Из 16 приведенных моделей 15 используют кубическую зависимость потока массы 6 http://www.naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/