Computer simulation of the Volga river hydrological regime: problem of water-retaining dam optimal location

Рассмотрена задача оптимального расположения специальной дамбы в русле Волги в зоне начала ее левого рукава Ахтуба (7 км южнее плотины Волжской ГЭС). Новая водоподпорная дамба способна решить ключевую проблему Волго-Ахтубинской поймы, связанную с недостаточным объемом воды в период весеннего паводка из-за зарегулированности Нижней Волги. В основе математической модели расчета динамики воды лежит численное интегрирование нестационарных уравнений Сен-Венана для реального рельефа местности северной части Волго-Ахтубинской поймы. Результатом такого моделирования является расчет объема воды $V_A$, проходящий за весенний период в Ахтубу для определенного потока воды через гидроэлектростанцию (так называемый гидрограф характеризует объем воды, протекающей в единицу времени). Варьируя положение водоподпорной дамбы $x_d,y_d$, мы получаем различную структуру течения на территории в период паводка и различные значения $V_A(x_d,y_d)$. Использование метода градиентного спуска дает координаты дамбы с максимальным значением $V_A$. Такой подход к выбору положения дамбы позволяет рассчитать наиболее оптимальное решение, так что величина $V_A$ увеличивается примерно в 2 раза. Наше исследование демонстрирует большие возможности математического моделирования при проектировании такого рода гидросооружений.