CC BY
89УДК 627.41
ИСКУССТВЕННЫЕ ПРОНИЦАЕМЫЕ РИФЫ - НОВЫЙ ТИП БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
В.М. Шахин
ООО «Гидротехника» 354004, г. Сочи, ул. Фундучная 65. e-mail: [email protected]
Аннотация. В статье представлен анализ параметров различных волноломов, а также конструктивные особенности новых волногасящих сооружений в виде проницаемых искусственных рифов. Устойчивость и эффективность искусственных рифов были всесторонне изучены методами физического и математического моделирования.
Ключевые слова: волнолом, моделирование, проницаемые искусственные рифы.
Введение
В настоящее время для защиты морских берегов от размыва применяются берегозащитные сооружения (буны, волноломы), которые «работают» в прибойной зоне и вследствие этого подвергаются значительным волновым и механическим воздействиям, что нередко приводит к их преждевременным разрушениям.
Относительно недавно, 35-40 лет назад, широко распространенным берегозащитным сооружением был бетонный подводный волнолом. Километры таких волноломов были построены на кавказском побережье и в Крыму. Однако в 80-х годах прошлого века выяснилось, что эффективность таких сооружений чаще отрицательная, чем положительная, поэтому на ряде участках подводные волноломы с малым заглублением гребня были демонтированы. Альтернативным вариантом берегозащиты является отсыпка свободных пляжей без сооружений. Известны примеры успешной реализации этого метода: Геленджикская бухта, Таганрогский залив, побережье Абхазии, бухта Инал. Однако этот метод экономически целесообразен не всегда.
Цель статьи
Целью исследования являлось рассмотрение особенностей современных берегозащитных сооружений с учетом их воздействия на процессы волногашения и аккумуляции наносов.
Основная часть
Серьезные проблемы возникают при необходимости защиты от штормовых размывов песчаных побережий. Для песчаных побережий бетонные буны практически не применяются. Чаще всего применяются каменно-набросные буны. Но такие буны являются весьма материалоемкими, как правило малоэффективными и не вписываюся в природный ландшафт.
В последние десятилетия в ряде стран Европы, а также Израиле, США и Японии для морских побережий широкое распространение получил метод берегозащиты с помощью прерывистых волноломов - рисунок 1. Конструктивно в большинстве случаев волноломы являются каменными - рисунок 2. К недостаткам каменного волнолома можно отнести достаточно большую материалоемкость и уязвимость на стадии строительства.
Рис.1 - Прерывистый волнолом 211
+1-1,5 м , , Камень массой 3+7 тонн
-4 + -5 м " -Г -V ' г~ - \ х \
Каменная постель Ядро из камня до 1т
Рис.2. - Поперечный разрез волнолома
Материалоемкость волнолома можно существенно уменьшить и риски разрушений на стадии строительства практически исключить в
Проницаемый волнолом обладает высокой устойчивостью, легко «укрощает» даже самые сильные штормовые волны и способен защитить берега и другие объекты.
Устойчивость и эффективность искусственных рифов были всесторонне изучены методами
случае применения нового типа волнолома -искусственного рифа [1] - рисунок 3.
физического и математического моделирования. На рисунке 4 иллюстрируется взаимодействие волн с искусственным рифом на физической модели в волновом лотке. Высота волн в опытах в пересчете на натурные условия составляла 6-8 метров.
+1+1,5 м , 4+6 м—^ Крупный камень или бетонные блоки 3+7 т ч)
\-з -4 : -5 м
Каменная постель Каркас
Рис.3 - Искусственный риф
Рис.4 - Проницаемый волнолом из камня и бетонных кубов
Влияние искусственных рифов на волнение, штормовые течения, динамику пляжа и водообмен исследовалось методом математического моделирования [2]. В качестве примера на рисунках 5, 6 иллюстрируются результаты расчетов волнения
в районе набережной им. Горького (г. Евпатория) при юго-юго-западном шторме без рифов и с рифами. Формируемые штормовым волнением поля течений представлены на рисунках 7, 8.
Рис.5 - - Вид волнения при шторме Ю-ЮЗ румба Рис.6 - - Вид волнения при шторме Ю-ЮЗ румба с без рифов рифами
Рис.7 - Поле осредненных течений. Шторм Ю-ЮЗ Рис.8 - Поле осредненных течений. Шторм Ю-ЮЗ
румба без рифов
румба с рифами
Результаты расчетов динамики песчаного пляжа иллюстрируются на рисунках 9-11.
Рис.9 - Исходная отсыпка песчаного пляжа без Рис. 10 - Вид пляжа после 4^5 лет эксплуатации без рифов рифов
0 х 1520 м
Рис. 11 - Вид пляжа после 4^5 лет эксплуатации с рифами
Таким образом, применение новых волногасящих сооружений в виде проницаемых искусственных рифов позволит кардинально изменить «лицо» морского берега. Пляж будет иметь естественный вид без поперечных гидротехнических сооружений и, вместе с тем, он в значительной степени будет защищен от штормовых размывов. За
искусственными рифами не будет формироваться застойных зон и водообмен в прибрежной акватории будет достаточно интенсивным даже при незначительном волнении или вдольбереговом течении.
Выводы
Искусственные рифы являются биопозитивными сооружениями, они будут способствовать повышению уровня вторичной продукции за счет развития мидиево-цистозирного биоценоза, в котором формируется как кормовая база, так и убежища для зоопланктона и рыб.
При строительстве искусственных рифов возрастает относительная поверхность донных биотопов, которые играют ключевую роль в процессах биологического самоочищения вод в прибрежных районах.
В целом, строительство таких сооружений позитивно скажется на экологическом состоянии морской воды за счет биологического потребления излишков антропогенной органики.
Список литературы
1. Патент на изобретение RU №2200789, 2002 г. Проницаемое волногасящее сооружение.
2. Шахин В.М., Шахина Т.В. Моделирование трансформации волн и течений в прибрежной зоне моря. //Океанология. - 2000. - Т.40, № 5. - С. 653-657
ARTIFICIAL PERMEABLE REEF - A NEW TYPE OF WATERPROOF STRUCTURES
V.M. Shakhin
LLC «Hydrotechnica»
Annotation. The article presents an analysis of the parameters of various breakwaters, as well as the design features of new wave-suppressing structures in the form of permeable artificial reefs. The sustainability and effectiveness of artificial reefs have been comprehensively studied using methods of physical and mathematical modeling. Key words: breakwater, modeling, permeable artificial reefs
