Лепихин Анатолий Павлович

Лепихин Анатолий Павлович - Академик РАЕН, Академик МАНЭБ, Заместитель главного редактора журнала «Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление», Заведующий лабораторией проблем гидрологии суши «ГИ УрО РАН», Главный научный сотрудник Камского филиала ФГБУ «РосНИИВХ», Член научного совета отделения наук о Земле РАН «Водные ресурсы суши», Член научного совета Сибирского отделения РАН по проблемам озера Байкал, Член ученого совета Пермского федерального исследовательского центра РАН, Член научно-технического совета ФГБУ «РосНИИВХ».

Лепихин Анатолий Павлович родился 1 января 1949 года в городе Инсар, Россия. Он поступил в Пермский университет (ПГНИУ, бывш. ПГУ) на географический факультет, который окончил в 1971 году, получив специальность инженера-гидролога. С 1971 г. по 1974 г. работал младшим научным сотрудником лаборатории водохозяйственных проблем ПГУ. С 1974 г. по 1976 г. проходил обучение в очной аспирантуре на кафедре гидрология суши ПГУ. После завершения аспирантуры в 1976 г. перешел работать в ВНИИОСуголь на должность старшего научного сотрудника. Защитил кандидатскую диссертацию в 1980 г. по теме «Особенности геофизического подхода к построению пространственно-временных моделей стока (на примере среднего и южного Урала)». Затем им была организована лаборатория моделирования техногенных экосистем, которую он возглавлял до 1989 г. В 1989 г. перешел работать в ИЭГМ УрО РАН на должность старшего научного сотрудника. В 1996 г. защитил докторскую диссертацию по теме «Эколого-гидрологические аспекты прогнозирования последствий и нормирования сброса сточных вод в водные объекты», получив степень доктора географических наук по специальности «Охрана и рациональное использование природных ресурсов». С 1996 г. работал заведующим лабораторией моделирования водных экосистем. В 2004 году был удостоен звания профессора на кафедре гидрологии суши и охраны водных ресурсов ПГУ, где он преподавал, читал лекции, вел практики по математическому моделированию гидрологических процессов.

В настоящее время Анатолий Павлович является заведующим лабораторией проблем гидрологии суши «ГИ УрО РАН», а также главным научным сотрудником Камского филиала ФГБУ «РосНИИВХ».

Анатолий Павлович – ведущий специалист-эксперт в области прогнозирования последствий и регламентации техногенных воздействий на водные объекты, математического моделирования гидрологических процессов в естественных и искусственных водных объектах, охраны и рационального использования водных объектов, анализа статистик гидрохимических показателей качества воды.

За время своей научной деятельности Лепихин Анатолий Павлович разработал новое направление – применение математического моделирования в гидрологических и гидрохимических процессах в водных объектах, в том числе для моделирования техногенных воздействий крупных горнодобывающих, металлургических и других промышленных комплексов на водные объекты. В рамках этого направления успешно решаются вопросы оценки и минимизации вредного влияния сточных вод, а также прогнозирования аварийных ситуаций на водных объектах. Причем география работ не ограничивается только Пермским краем, расширяется и на другие районы Урала, а также на бассейны рек Вятки, Дона, Амура.

Круг интересов Анатолия Павловича в гидрологии, помимо математического моделирования, достаточно широк. Значительный вклад им был внесен в применение статистических методов в гидрохимических исследованиях, доказана некорректность применения параметрических методов при анализе гидрохимической информации. Впервые им предложена зависимость для оценки пространственных функций полей осадков при годовом или сезонном осреднении R(l)~exp(-V·l/(2·χ)), где V – характерная скорость атмосферного влагопереноса, χ – коэффициент атмосферного макротурбулентного влагообмена, подтверждающую, почему в зимний период пространственная связность полей осадков выше, чем в теплый период [Лепихин А.П. Некоторые особенности теоретического исследования корреляционных функций полей осадков. Мелиорация земель Урала. 1975. №2]. Им предложена очень простая схема селективного отбора для основного питьевого водозабора г. Перми, позволившая практически в 2 раза снизить жесткость забираемой воды, на это изобретение получен патент на полезную модель № 203775 «Устройство для селективного отбора воды из придонных горизонтов стратифицированного водного объекта». Рассмотрены факторы формирования и особенности обратных течений, способных оказывать существенное влияние на качество забираемой воды в нижнем бьефе Камской ГЭС. Предложены схемы повышения устойчивости промышленного водоснабжения на основе использования водоемов-охладителей на ПАО «ММК».

В настоящее время Лепихиным А.П. решен цикл актуальных для обеспечения рационального водопользования задач, связанных как с устойчивым забором воды требуемого качества, так и c экологически безопасным отведением сточных вод. Для корректного описания крупных водных объектов была предложена и реализована схема расчетов, основанная на сопряжении гидродинамических моделей в одно-, двух- и трехмерной постановках. Данный подход позволил получить детальное описание гидродинамических процессов для наиболее значимых, проблемных участков крупных водохранилищ. Исследованы гидродинамические особенности процессов слияния рек с различающимися плотностями вод. Полученные результаты имеют не только фундаментальное значение, но и важное практическое значение для достижения нормативного качества забираемой воды и повышения устойчивости водопользования, обеспечения экологической безопасности водных объектов:

1.                Обнаружено формирование устойчивой вертикальной структуры с ярковыраженной границей раздела водных масс при слиянии рек. На основе комплекса натурных измерений и вычислительных экспериментов на примере рек Сылва и Чусовая установлено подтекание более плотных вод р. Сылвы под воды р. Чусовой, разработана технология использования данного эффекта для организации на Чусовских очистных сооружениях селективного отбора воды, позволившего существенно снизить жесткость забираемой воды [1].

2.                Исследованы механизмы, выполнены натурные и вычислительные эксперименты по оценке влияния внутрисуточной неравномерности работы крупных ГЭС на гидродинамические режимы верхних и нижних бьефов гидроузлов и их влияние на условия водопользования [2].

3.                Установлены причины повышения минерализации воды и предложены конкретные технические решения по обеспечению устойчивости функционирования основного технического водозабора ПАО «Уралкалий» из Верхне-Зырянского водохранилища [3].

4.                Обнаружены новые механизмы, определяющие особенности процессов слияния рек с различающимися плотностями вод [4].

5.                На основе комплекса натурных наблюдений, сопряженных с вычислительными экспериментами в трехмерной постановке, установлены причины и исследованы механизмы резких колебаний качества воды в зонах переменного подпора водохранилищ на примере Камского в районе г. Березники [5].

6.                Предложены новые подходы к регламентации отведения сточных вод в поверхностные водные объекты и построения эффективных схем их мониторинга [6].

7.                Построены модели и проведена оценка последствий крупномасштабных русловых работ на гидродинамические режимы водных объектов [7].

8.                Исследованы механизмы формирования статистических характеристик гидрохимических показателей как в отводимых сточных водах, так и в самих водных объектах [8].

9.                Предложена технология оценки коэффициентов горизонтальной турбулентной диффузии в водоемах с использованием БПЛА [9].

Лепихиным А.П. значительно расширен круг задач в гидрологии, решаемых методами вычислительной гидродинамики, и в настоящее время его работы в этом направлении публикуются в ведущих международных журналах. Он является автором более 350 научных статей, опубликованных в ведущих российских и международных журналах, и 1 монографии. Наиболее известные труды: «Физико-химические основы моделирования миграции и трансформации тяжелых металлов в природных водах» (соавтор Веницианов Е.В.), Екатеринбург, 2002, 235 с.; «Математическое моделирование и управление водными ресурсами» (ред. Черняев А.М.), Екатеринбург, 2001, 511 с.; «Formation of the density currents in the zone of confluence of rivers», Journal of Hydrology, 508(2014), p. 328-342 (collaborators Lyubimova T., Konovalov V., Tiunov A.). Под руководством Лепихина А.П. успешно подготовлено 5 диссертационных работ на соискание ученой степени кандидата наук (4 по техническим наукам – Садохина Е.Л., Козлинских А.Е., Богомолов А.В., Ляхин Ю.С. и одна по географическим – Мирошниченко С.А.). В настоящее время он является научным руководителем по подготовке диссертаций кандидатов наук у трех сотрудников (2 аспиранта, 1 соискатель) и членом совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, доктора наук на базе ПГНИУ.

Анатолий Павлович удостоен ряда престижных наград и званий. Он является академиком Российской академии естественных наук (РАЕН), академиком Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ), «Человеком года» Пермского края (2007), Отличником водного хозяйства (2021), Лауреатом премии Пермского края в области науки I степени за лучшую работу в области наук о Земле, а также имеет грамоту Министерства природных ресурсов РФ, благодарность Президента РАН и медаль имени В.И. Вернадского РАЕН.

Анатолий Павлович является членом следующих научных советов РАН: отделения наук о Земле РАН «Водные ресурсы суши» и Сибирского отделения РАН по проблемам озера Байкал, а также членом ученого совета Пермского федерального исследовательского центра РАН, научно-технического совета ФГБУ «РосНИИВХ», заместителем главного редактора научно-практического журнала «Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление» и экспертом по рецензированию научных статей отечественных и зарубежных авторов. Он является руководителем научно-исследовательских работ лаборатории проблем гидрологии суши «ГИ УрО РАН», в т.ч. по гранту РФФИ № 20-45-596028 р_НОЦ_Пермский край «Построение гидродинамических моделей устойчивых плотностных структур и обратных течений, формирующихся в водохранилищах под действием техногенных факторов», по реализации научного проекта международной исследовательской группой ученых по соглашению № С-26/828 от 04.04.2022 по теме: «Исследование формирования устойчивой вертикальной неоднородности водных масс в поверхностных водных объектах, расположенных в зонах активного техногенеза, для решения задач их охраны и рационального использования (на примере Камского водохранилища в районе г. Березники и Верхне-Зырянского водохранилища)».

Научные публикации

Наиболее значимые научные публикации:

1. Любимова Т.П., Лепихин А.П., Богомолов А.В., Паршакова Я.Н. Патент на полезную работу №203775 Устройство для селективного отбора воды из придонных горизонтов стратифицированного водного объекта. Дата гос. регистр. 21.04.2021.

2. Lyubimova T., Lepikhin A., Parshakova Ya., Bogomolov A., Lyakhin Yu. The Influence of Intra-Day Non-Uniformity of Operation of Large Hydroelectric Powerplants on the Performance Stability of Water Intakes Located in Their Upper Pools // Water. 2021. V. 13. PP/ 1-14. https://doi.org/10.3390/w13243577

3. Lyubimova T., Lepikhin A., Parshakova Ya., Bogomolov A., Lyakhin Yu., Tiunov A. Peculiarities of Hydrodynamics of Small Surface Water Bodies in Zones of Active Technogenesis (on the Example of the Verkhne-Zyryansk Reservoir, Russia) // Water. 2021. V. 13. Pp. 2-18. https://doi.org/10.3390/w13121638

4. Lyubimova T., Lepikhin A., Parshakova Ya., Kolchanov V., Gualtieri C., Lane S. and Roux B. Hydrodynamic Aspects of Confluence of Rivers with Different Water Densities // J. of Applied Mechanics and Technical Physics. 2021. Vol. 62. No. 7. Pp. 1211–1221. DOI: 10.1134/S0021894421070130

5. Лепихин А.П., Веницианов Е.В., Любимова Т.П., Тиунов А.А., Паршакова Я.Н., Ляхин Ю.С., Богомолов А.В. Влияние вертикальной неоднородности водных масс на устойчивость промышленного водоснабжения в зонах высокой техногенной нагрузки // Труды Карельского научного центра РАН. 2021. № 4. С. 53–63. DOI: 10.17076/lim1419

6. Лепихин А.П. К истории развития систем регламентации техногенных воздействий на водные объекты // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2021. № 2. С. 59-71. DOI: 10.35567/1999-4508-2021-2-4

7. Лепихин А.П., Ляхин Ю.С., Тиунов А.А., Возняк А.А., Лучников А.И., Перепелица Д.И., Богомолов А.В. Анализ возможных последствий крупномасштабной добычи песчано-гравийной смеси в нижних бьефах крупных гидроузлов на основе гидродинамического моделирования (на примере Воткинской ГЭС) // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2021. № 4. С. 86-104. DOI: 10.35567/1999-4508-2021-4-5

8. Лепихин А.П., Синцова Т.Н. К статистике показателей качества отводимых сточных вод // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2023. №2. С. 23-46. DOI: 10.35567/19994508_2023_2_2

9. Лепихин А.П., Ляхин Ю.С., Лучников А.И. Опыт применения БПЛА для оценки коэффициентов горизонтальной турбулентной диффузии на небольших водных объектах // Водные ресурсы, 2023. Т. 50. №2. С. 1-11. DOI: 10.31857/S0321059623020116

---