CC BY
1
УДК 626
doi: 10.55287/22275398_2023_2_31
ПРОНИЦАЕМЫЕ БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
К. П. Мордвинцев В. С. Власова А. Д. Алексеева
Российский Университет Дружбы Народов (РУДН), г. Москва
Ключевые слова
берегозащитные сооружения, перфорация, проницаемость, наброска, тонкая стенка, сквоз-ность, моделирование, взаимодействие с волной
Дата поступления в редакцию
22.02.2023
Дата принятия к печати
04.04.2023
Аннотация
Настоящая статья рассматривает способы управления береговыми процессами с помощью проницаемых берегозащитных сооружений. Приведены в пример стенка из перфорированных пустотелых массивов, проницаемая наброска и сквозная тонкая стенка. Проанализировано взаимодействие проницаемых сооружений с волнами, их эффективность, выявлены плюсы и минусы.
Те сооружения, которые имеют конструкцию, проницаемую для волновых воздействий, играют значительную роль за счёт частичного гашения, а также частичного отражения и частичного пропускания воды.
Важной задачей являлось не только управление береговыми процессами (оказание влияния на береговую линию, а также работу наносов, и неизменность прибрежной подводной линии), но и улучшение рекреационных качеств за счет водообмена.
За основу взяты публикации российских и зарубежных авторов, которые использовали методы гидравлического моделирования из-за отсутствия утвержденных методик расчета данного типа гидротехнических сооружений в нормативной документации. Экспериментальная работа была осуществлена в рамках волновых лотков, в которых направление течения было вызвано с использованием насосных установок, в то время как механизм волнения возникал с помощью использования волнопродукта. Характеристики и параметры волновых движений были подконтрольны в соответствии с сеткой координат на стенках лотка.
Изучено влияние сквозности, геометрической формы, расположения конструкции на взаимодействие данного типа сооружения с волной. При сравнении трех типов конструкций, выделена сквозная тонкая стенка, которая более экономична, проста в монтаже и подходит для любого типа основания.
По результатам исследований были сделаны выводы, которые однозначно помогут при проектировании проницаемых сооружений и, возможно, найдут отклик в практическом применении.
о
Сй
1-
и
.0
с;
ш
1-
О
а
1-
и 5
О
г
м
О
-1
м
Э
СО
<
со
ш
ш
и
*
ш
с;
< к
с± I (и
< * >
< а о
со о
О и
и <и
<
с; I
ей н
и
а га
ей т
о
Сй щ
ш а
Л <и
I Ю
5 щ
ей 2
И 2
а щ
О га
■ I
С О
в а
* С
Введение
На сегодняшний день достаточно актуальной является деятельность, направленная на управление процессами, которые происходят на прибрежной территории за счёт комбинирования сооружений, способных выполнять функции защиты прибрежных территорий вместе с естественными, а также искусственными пляжными территориями. Деятельность по защите береговой линии особо актуальна для курортных городов, так как именно инфраструктура туризма приносит большую часть прибыли в этих городах. В данном случае в качестве управленческой деятельности в сфере береговых процессов можно рассматривать не только защиту береговой линии, а также и повышение уровня рекреационных качеств этих территорий [1].
Негативные последствия влекут за собой процессы активного освоения морских прибрежных территорий, так как данное освоение оказывает негативное влияние на течение природных процессов. Из этого следует, что когда проектируются сооружения, целью которых является защита береговой линии, необходимо учитывать ряд характерных особенностей: во-первых, то, какое влияние данные береговые защитные сооружения могут оказывать на прибрежную линию; во-вторых, какой будет использоваться режим работы насосов; в-третьих, где будут устанавливаться данные сооружения на подводной прибрежной территории в виде склона и водообмена. Актуальной проблемной ситуацией становится увеличение уровня загрязнения прибрежных территорий загрязненными водами промышленного происхождения, а также водами, которые содержат наряду с продуктами промышленного производства опасные химические элементы и нефтепродукты. В соответствии с этим к гидротехническим сооружениям применим более высокий уровень требований в отношении охраны природной среды.
На сегодняшний день наиболее используемыми являются сооружения, предназначенные для защиты береговой линии, которые являются проницаемыми. Данная разновидность сооружений оказывают комбинирующее действие в процессах отражения, погашения и пропускания в частичном порядке подходящих к ним волн. Подобное сооружение уменьшает уровень воздействия штормовых явлений на береговую линию. В случаях если наблюдается дефицит рабочих насосов, именно сооружения защищают основную береговую линию, а также создают рекреационную зону. Также наряду с этим данный вид сооружений обеспечивает водный обмен в рамках прибойной зоны. Изучению деятельности по взаимодействию волн и сооружений, которые являются проницаемыми и целью которых является защита береговой линии, уделено большое внимание исследователей.
Данная тема была затронута ранее в различных публикациях российскими [2 - 9]. В публикациях используются методы гидравлического моделирования для разных типов проницаемых берегозащитных сооружений, так как в рамках нормативных документов нет унифицированных методик произведения расчетов в отношении данного типа гидротехнических сооружений. В связи с этим, проектирование и строительство проницаемых берегозащитных сооружений представляется актуальной задачей и требует более детального рассмотрения.
Стенка из перфорированных пустотелых массивов
С увеличением грузоподъемности судов стоимость морских гидротехнических сооружений значительно вырастает, в связи с этим в мире стремятся использовать портовые территории по всей их протяженности, даже используя те участки, где наблюдается интенсивное образование волн. То, насколько будут интенсивными волны в определенном порту, находится в непосредственной зависимости как от портовой территории, так и от характеристик сооружений, соз-
данных для безопасности береговой линии. Волны могут отражаться от стен сооружения и тем самым препятствовать работе порта в штатном режиме. Таким образом, чтобы обезопасить береговую линию, необходимо не использовать сооружения, создающие волны, которые отражаются.
Ю. М. Колесниковым было осуществлено исследование в отношении сооружений, призванных обеспечивать безопасность прибрежной территории [2]. В результате лабораторных исследований волнового режима на модели сплошной стенки порта он заметил следующие проблемные моменты: риск образования «толчен», ухудшение условий отстоя судов у причалов. После чего он пришёл к выводу, что вертикальные стенки имеют существенный недостаток — почти полное отражение волн с присущими негативными последствиями.
Далее Ю. М. Колесников осуществил ряд модельных исследований, являющихся лабораторными. Стоит рассмотреть основные задачи данных исследований:
Во-первых, проведение оценочной процедуры в отношении показателя устойчивости стенок сооружения, изготовленных из материала в виде перфорированных массивов, которые являются пустотелами массой в 100 и 25 тонн (Рис. 1);
Во-вторых, задачей исследования стало осуществление проверки предполагаемых сдвигов;
В-третьих, необходимо было определить, насколько эффективно использование установленной камеры погашению волн, которая в свою очередь способствует уменьшению уровня отражения волн;
В-четвёртых, в качестве задачи выделено было проведение процедур по уточнению уровня расположения метки вверху надстройки. Моделирование было осуществлено в соответствии с типом А, где глубоководность рядом со стеной была около 10 метров; осуществлено в соответствии с типом Б, когда глубоководность рядом со стеной была 8 метров. Расчёт нагрузки зависел от готовности сооружения в момент эксплуатации, когда высота волн 3 м, а длина—45 м. Также нагрузки рассчитывались, исходя из возможности довести сооружение до разрушительного этапа, что преследует цель в виде определения коэффициента запаса.
03
г
м О
-I
м
Э СО
Рис. 1. Конструкция стенки пирса-мола из пустотелых массивов: 1 — бетонный блок (100 т или 25 т); 2 — надстройка; 3 — волногасящая разгрузочная призма; 4 — обратный фильтр; 5 — скальное основание; 6 — бетон в мешках
<
СО ш ш
и *
ш
с; <
со О
и <
с;
со
а 5 < *
< О
0
и
<и
1
Л
■ га са т
, о
са щ ш а 3 и I Ю 5 Ш
са 2 с? 2
а <и О «
■ I
С о . а * с
В качестве модели для строительного случая — использовали стенку без обратной засыпки, для эксплуатационного случая — с обратной засыпкой. Данные стенки выполнялись из цемент-но-вяжущего материала с применением некоторых материалов для наполнения. Если рассматривать конструкции типа А, то вес смоделированных блоков был в рамках от 12,1 до 12,65 кг. Если рассматривать конструкцию типа B, то вес варьировался в рамках от 2,95 до 3,25 кг. Для того чтобы исследование было более информативным, в его рамках были использованы те же материалы, которые применяются в реальной жизни, тем самым смоделировав то состояние плотности, при котором была достигнута зависимость масштабных коэффициентов, что дало возможность использовать прямое моделирование. При моделировании учли плотность модельного грунта, массу отельных камней в пересчете на модель, насыпную плотность и угол внутреннего трения засыпки (под водой и в воздушно-сухом состоянии). Засыпка осуществлялась в направлении от стены, в произвольном порядке, слоями по горизонтали без необходимости совершения уплотнений. Для лабораторных исследований была сконструирована установка, которая включала в себя волновой лоток с волнопродуктом в виде раскачивающегося щита, а также установка включала в себя натуральные объекты и электронно-вычислительную аппаратуру. Для того чтобы можно было отследить изменение уровня волн, применялись несколько электроволнографов. Каждый электроволнограф помещался в разные места для того, чтобы осуществить наиболее информативные замеры колебания волн. Один экземпляр был помещён в засыпку с целью наблюдения за изменениями в отношении колебания уровня волн. Второй волнограф был помещён в неизменной точке на конкретном расстоянии от волнопродукта для того, чтобы измерять уровень высоты первоначальной волны. Также этот волнограф использовался для того, чтобы волны могли вовремя сформироваться и соответствовали необходимым параметрам. Третий волнограф измерял уровень высоты интерферированной волны перед сконструированной моделью.
Автором работы [2] был осуществлен ряд исследований и сделаны комплексы экспериментов: во-первых, был проведен эксперимент в виде моделирования сооружения с отсутствием засыпки обратного характера для стен типа А и типа Б; во-вторых, был смоделирован эксперимент, в котором была обратная засыпка для таких же типов стен; в-третьих, был эксперимент в отношении эксплуатации относительно стен типа А; в-четвёртых, проведён эксперимент в отношении критического случая, в котором была проведена оценочная процедура системы устойчивости «стенка-засыпка», а также стены при отсутствии засыпки. В рамках основного этапа исследований были эксперименты, проводимые с непроницаемой стеной. Также в рамках исследований на базе экспериментов изменяли ширину швов, которые находятся вертикально и соединяют рядом находящиеся столбы сооружения. Данные швы и их ширина изменялись для того, чтобы провести оценочные процедуры в отношении оказываемого влияния размеров зазора на процесс взаимного действия «волна-стенка».
На этапе аналитической работы, когда были проанализированы данные, полученные в результате опытов, были сформулированы коэффициенты, которые давали характеристику понижения уровня волновой нагрузки в отношении столба массивов. Также данные коэффициенты
делали известным уровень степени отражение волны, а также насколько может изменяться высота самой волны по отношению к стене.
Ю. М. Колесников сделал несколько значимых выводов:
Во-первых, понижение уровня нагрузки волнового характера в отношении стены типа А представлено в процентном соотношении от 18 до 20%. В то же время изменения данной нагрузки для стены типа В составляет в процентном соотношении 20%. Также исследователь утверждает, что увеличение пространства, находящегося между столбами сооружения, привело к уменьшению волновой нагрузки.
Во-вторых, метка, расположенная вверху конструкции, исполняет функцию препятствия расплескиванию волн. В эксперименте со строительством сооружения, где не было надстройки, данная отметка послужила уменьшению уровня нагрузки волнового характера и составила от 15 до 18%.
В-третьих, в эксперименте, где осуществлено было эксплуатирование модели, был момент, в который была осуществлен подход ложбины волн с действующими наибольшими сдвигающими силами и опрокидывающими моментами рамках акватории. Поэтому в данном случае можно назвать наиболее худшими условиями. В данном эксперименте коэффициент запасной «стенка-обратная засыпка» был представлен в размере 1,3.
В-четвертых, в рамках эксперимента, когда не было засыпки, и тестировалась модель сооружения при весе массива в 100 тонн, коэффициент уровня устойчивости был представлен в виде 1,15. В то же время стенка, состоящая из массива в 25 т, была разрушена. Движения на разрушение были уже при высоте волн от 1 м 70 см.
В-пятых, анализ данных экспериментов продемонстрировал, что использование стены, являющейся перфорированной, состоящей из пустотелых и бетонных фрагментов, не может быть удовлетворительным в том объеме требований, которые предъявляются к сооружениям для обеспечения безопасности порта.
В-шестых, полученные коэффициенты отражения для данного типа сооружения, являются следствием небольшого % перфорации к общей площади стенки.
Проницаемая наброска
В связи с тем, что была обеспечена высокая сцепка между блоками, а также благодаря подстилающему слою из камня, который обладает достаточно высокой степенью шероховатости, стало возможным понижение уровня веса блоков и увеличения уровня волногасящих характеристик, а также повышение уровня экономических характеристик.
Характерными особенностями конструкции набросных сооружений стали: во-первых, определённого рода пористость; во-вторых, достаточно большая ширина в рамках горизонта расчётного уровня моря; в-третьих, значимый коэффициент гидравлического сопротивления на единицу ширины и так далее. Процент проницаемости находится под влиянием от размеров сооружений, а также размеров самих элементов, которые призваны защищать береговую линию от больших волн. С данной точки зрения эффективными являются фасонные блоки, которые представлены на рисунке 2.
Рис. 2 см. на следующей странице
03
г
м О
-I
м
Э СО
<
со ш ш
и *
ш
с; <
со
о
и <
с;
со
а г < *
< о
0
и
<и
1
л
■ га са т
, о
са щ ш а 3 и I Ю 5 Ш
са 2 с? 2
а <и О «
■ I
С о . а * с
Рис. 2. Конструктивные формы фасонных блоков: а—тетрапод; б — гексалег; в — гексабит; г — пента-под; д — дипод; е — долосс; ж—бетоный массив; з — массив с двумя трапецеидальными прорезями; и — массив с 6 полукруглыми прорезями
Выгодной особенностью расположения использования данных сооружений становится то, что их можно располагать на любых естественных грунтах, но необходимо осуществить подбор эффективной укладки. Если в качестве основания будет выбрана каменная поверхность, то укладка должна быть из массива. В том случае если данные сооружения необходимо будет поставить на вымываемых грунтах, то необходима укладка, которая не будет включать каменные пастели с добавлением массивов, когда будет просадка сооружения.
Применение фасонных массивов расценивается как недостаток, так как их реализация возможна только вне курортных зон, вне зон городских застроек. С экономической точки зрения также не выявлено, какие эффективные факторы присутствуют у использования данного вида массивов.
Исследователь Н. Kondo первым предложил математическую модель осуществления взаимного действия между волнами и проницаемыми сооружениями. Данный следователь изложил теорию прохождения, отражения волн от сквозных вертикальных стен и каменных набросок [3].
А. Н. Леонова в своей статье взяла за основу модель японского исследователя и рассмотрела нормативную методику расчета проницаемой наброски, линейную и нелинейно-дисперсионную теории расчета проницаемых сооружений, провела экспериментальное исследование взаимодействия волн с проницаемой наброской в прибрежной зоне моря [4]. В качестве основных задач эксперимента можно выделить: во-первых, необходимость определить коэффициент гидравлического сопротивления в отношении наборных сооружений, являющихся проницаемыми; во-вторых, осуществить измерение уровня волн, которые подходят к сооружению и после сооружения, для того чтобы совершить определение коэффициента отражения и процесса прохождения.
Как уже упоминалось выше, эксперименты были проведены в рамках волновых лотков, которые были как малыми, так и большими. Они были оснащены волнопродуктами, а также исправными насосами и системами, которые могли измерить показатели. В качестве элементов наброски были выбраны гексабиты различной массы, а также кубы и тетраподы. Помимо всего прочего также был выбран щебень.
Для того чтобы повысить эффективность испытания, каждый вид элемента был рассмотрен в рамках отдельного опыта. По центру в лотке была расположена проницаемая наброска, которая ограничена была по своему периметру решеткой. Лоток заполнялся водой и с включенным насосом, работающим 10 минут, уровень воды урегулировался. Таким образом, вода просачивалась сквозь наброску в центре лотка.
Полученные результаты опытов [4] представлены в виде табл. 1, которая позволила соотнести значения и сделать следующие выводы:
Во-первых, на колебания показателей коэффициента, измеряющего уровень сопротивления, оказывал влияние размер того материала, который размещался в середине экспериментального лотка.
Во-вторых, материал, который размещался в середине экспериментального лотка, включающий гексабиты и тетраподы, представлял вниманию равный показатель рассматриваемого коэффициента.
Таблица 1
Результаты экспериментов А. Н. Леоновой по определению коэффициентов гидравлического сопротивления набросок в поступательном потоке
Вид элементов наброски Расход Q, м3/с Уровень воды, м Отметка до наброски, м А •з 1 Й ё ес Я 2 н В От Перепад отметок, м Пористость, % Коэффициент гидравлического сопротивлнеия,
Гексабиты, m = 100 г 0,0238 0,25 0,285 0,140 0,145 65,4 113
Гексабиты, m = 444 г 0,0398 0,25 0,30 0,09 0,210 66,0 59
Кубы, m = 22 г 0,00612 0,15 0,195 0,06 0,135 44,0 573
Тетраподы, m = 565 г 0,00797 0,175 0,179 0,163 0,016 56,8 55
Щебень, m = 185 г 0,009 0,175 0,187 0,148 0,039 34,0 133
Сквозная тонкая стенка
Данные виды стен включают в свой состав сваи, а также перфорированные плиты. Еще одной разновидностью данных стен будут сооружения, включающие в свой состав горизонтальные ступени с маленьким расстоянием друг о друга.
На сегодняшний день применение данных конструкций показывает свою эффективность, если стена должна стоять на слабом и не прочном грунте. Но в то же время нужно отслеживать, чтобы глубина воды, где будет строиться данная стена, не превышала 16 м.
03
г
м О
-I
м
Э СО
<
СО
ш
ш
и
*
ш
с;
< К
С± I <и
< * >
< а о
со о
о и
и <и
<
с; I
со н
и
а га
СО т
о
со <и
ш а
Л <и
I Ю
5 <и
СО 2
И 2
а <и
О га
■ I
С О
а
* С
На международной арене принято разделять данные стены на стены неполной высоты, которые представляются в виде отдельных опор, стены решетчатого типа.
Если рассматривать сквозные сооружения, то они экономически более выгодны, для них используют меньше ресурсов. При этом они обеспечивают более высокий уровень степени гашения, осуществляют меньше негативного влияния на изменение рельефа дна и проецируют наиболее лучшие экологические свойства.
В рамках последних лет на международной арене наиболее эффективными считаются проницаемые тонкие стены либо с вертикальной, либо с откосно-ступенчатой морской гранью. Данные стены оснащены камеры волнового назначения для гашения волн, такие стены устанавливаются также без такой камеры.
А. Н. Леонова осуществила ряд экспериментов для того, чтобы определить уровень коэффициентов гидравлического сопротивления подобных рассматриваемых выше стен в сравнении с экспериментальными проницаемыми набросками [4 - 5].
В данных исследованиях были использованы проницаемые стены, являющиеся свайными конструкциями с разной степенью проникаемости, которые были собраны из цилиндрических, прямоугольных и угловых (форма «уголка») свай. Данные сваи располагались как вертикальном направлении, так и в горизонтальном направлении по отношению к водяным потокам. Данная модель располагалась так же как в предыдущем эксперименте по центру лотка, и лоток наполнялся водой. В данном эксперименте сечение экспериментального лотка было снижено.
Особенной характерной чертой данной стенки была сквозность стенки. Форма тех отверстий, которые были в стенке, зависели от сечения элементов, а также от расположения их друг от друга.
Помимо результатов эксперимента А. Н. Леоновой, привели результаты экспериментов коэффициентов гидравлического сопротивления различных проницаемых тонких конструкций и сопоставили значения (табл. 2).
Таблица 2
Коэффициенты отражения сквозных стен по данным гидравлического моделирования А. Н. Леоновой
Тип сооружения Сквозность Номер волн режима Коэффициент отражения Высота заплеска, м
Стена являющаяся свайной 0,20 1 0,61 0,18
2 0,61 0,27
Стена являющаяся свайной 0,40 1 0,58 0,15
2 0,58 0,30
Стена являющаяся 0,20 1 0,60 0,17
откосно-ступенчатой 2 0,62 0,16
Сквозная, включающая три ряда свай 0,21 3 0,40 2,25
4 0,50 2,88
Стена сквозная являющаяся 0,20 3 0,35 2,25
отко сно-ступенчатой 4 0,50 3,12
Сквозная включающая трубы 0,26 5 0,31 Неизменна
Сквозная включающая уголки, расположенная верхней частью к потолку 0,21 5 0,19 Неизменна
Сквозная включающая уголки, расположенная верхней частью к потолку 0,21 5 0,30 Неизменна
Исходя из сравнения результатов, можно сделать определённые выводы:
1) Во-первых, в ситуации, где равная сквозность достигнута, те стены, которые состояли из элементов с хорошо обтекаемой формой, в рамках поступательного потока демонстрируют меньший уровень коэффициентов сопротивления по отношению к стенам, которые стали из прямоугольных и уголковых фрагментов.
2) Во-вторых, использование стен, которые были представлены комплексом слабо обтекаемых фрагментов, имели и демонстрировали одинаковые показатели коэффициента сопротивления при степени равной сквозности.
3) В-третьих, при равной степени сквозности стены, состоящие из фрагментов, расположенных в горизонтальном направлении демонстрировали наиболее меньший показатель сопротивления по сравнению с вертикальными фрагментами.
4) В-четвертых, когда сквозность стен была выше определенных показателей, сопротивление реагировало уменьшением своего уровня. Исходя из этого, сделан вывод, что стены с наиболее высокой степенью сквозности не являются эффективными с рассматриваемой стороны снижения скоростных потоков течения.
5) В-пятых, наиболее высокие волны провоцируют наиболее сильное отражение при равной сквознености. Коэффициент отражения зависит от угла наклона стены к горизонту.
Об изучениях тонкой стенки так же упоминается в статье исследователей университета Айн-Шамс в Египте A. K. Elsheikh, Y. E. Mostafa, M. M. Mohamed [6]. Модель была изготовлена из труб ПВХ с наружным диаметром 7,5 см, высотой 65 см и состоят из двух рядов труб, закрепленных сверху и снизу деревянными пластинами. Расстояние между трубами составило 22,5 см, что в три раза больше диаметра самой трубы, а расстояние между рядами приняли 60 см, что в 8 раз больше диаметра самой трубы.
Авторами [6] было проведено 72 эксперимента на 6 расчетных случаях: расположение труб в рядах линейно, в шахматном порядке, линейно с меньшими расстояниями между трубами, линейно с подвесными горизонтальными волнорезами, в шахматном порядке с подвесными горизонтальными волнорезами, линейно с меньшими расстояниями между трубами и волнорезами (рис. 3).
Рис. 3. Шесть схем расположения труб в экспериментах
Z м
Û -I
M
D
CÛ
<
m ш ш
и *
ш <
* S
< Б
i ° m о
О о
U
<
ей
и ш
<и
i н s
га m о со щ ш а J и I Ю s <и ш 2 ci Z
CL (U
О « S s ■ i С о . а * с
Египетские исследователи пришли к тому, что препятствие в виде трубы вызывает заметное изменение скорости волны и это приводит к рассеиванию энергии. Так же было ясно, что диаметр и расположение труб незначительно влияет на коэффициент гидравлического сопротивления, например, в шахматном порядке — коэффициент увеличивается на 3 - 5%. Расстояние между трубами наоборот оказывает значительное влияние: при уменьшении расстояния коэффициент гидравлического сопротивления увеличивается на 21 - 33%. Также при добавлении горизонтальных подвесных волноломов на линейно расположенные трубы — коэффициент увеличивается на 18 - 28%, а при добавлении его на шахматное расположение труб — увеличивается на 25 - 36%, при этом с меньшим воздействием на окружающую среду.
На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что проницаемые берегозащитные сооружения достаточно эффективно справляются со своим назначением. Отражение, гашение и пропускание волновой энергии происходит в том количестве, в котором это необходимо для защиты берега, что позволит реализовать идею увеличения рекреационных зон. Данный тип гидротехнических сооружение обеспечивает интенсивный водообмен в прибрежной зоне даже при незначительном волнении.
Заключение
В данной статье мною, А. Д. Алексеевой и К. П. Мордвинцевым рассмотрены несколько типов проницаемых сооружений, ранее исследуемых Ю. М. Колесниковым, Kondo H., А. М. Леоновой, Ahmed K. Elsheikh. Даны краткие описания модельных испытаний этих сооружений, так как в нормативной документации пока еще нет утвержденных методик расчета.
Изучив данные проницаемые сооружения, хотелось бы выделить тонкую проницаемую стенку. Она более экономична, чем наброска, которая спустя время требует пополнение из-за постепенного разрушения, более проста в монтаже и подходит для любого грунта основания, нежели стенка из перфорированных пустотелых массивов.
Чтобы добиться максимального коэффициента гидравлического сопротивления самое главное правильно подобрать тип обтекаемой преграды (хорошо обтекаемые элементы имеют меньший коэффициент, чем, например, ребристые или плоские элементы), их расположение (стенки из вертикальных элементов имеют больший коэффициент, чем горизонтальные элементы; в случае нескольких рядов элементов в шахматном порядке коэффициент более высок, чем в линейном порядке) и соблюсти условие равной сквозности (не более 0,65). При равной сквоз-ности более высокие волны отражаются эффективнее и также нужно обратить внимание на угол наклона стенки.
Экономическая эффективность также высока: при защите одного и того же участка в монтаж данной конструкции необходимы вложиться единократно, а далее лишь поддерживать конструкцию в надлежащем виде.
Библиографический список
1. Куклев С. Б. Проблемы защиты берегов российского сектора Черного моря: 25.00.28: Океанология: диссертация на соискание ученой степени кандидата наук / Куклев Сергей Борисович; Геленджик. — Геленджик, 2003. — 116 с.
2. Колесников Ю. М. Исследование взаимодействия волн с перфорированной вертикальной стенкой // Исследование взаимодействия волн с перфорированной вертикальной стенкой. — №11. — 2019. — С. 42 - 46. — http://dx.doi.org/10.34831/EP.2019.11.55558.
3. Kondo H. Reflection and transmission of shallow water waves at the pervious coastal structures on solid step / Proc. XX Cong. Int. Ass. Hyd. Res. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S209044792100424X (дата обращения: 15.02.2023).
4. Леонова А. Н. Методика определения коэффициентов гидравлического сопротивления проницаемых волногасящих гидротехнических сооружений: 05.23.16: Гидравлика и инженерная гидрология: диссертация на соискание ученой степени кандидата наук / Леонова Анна Николаевна; Сочи. — Санкт-Петербург, 2006. — 134 c.
5. Леонова А. Н. Взаимодействие волн с проницаемыми волногасящими гидротехническими сооружениями. — Краснодар: б.и., 2015. — 87 c. — ISBN 978-5-8-333-0547-8.
6. Ahmed K. Elsheikh. A comparative study between some different types of permeable breakwaters according to wave energy dissipation / Ahmed K. Elsheikh., Yasser E. Mostafa, Mostafa M. Mohamed // Ain Shams Engineering Journal. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209044792100424 X?via%3Dihub (дата обращения: 15.02.2023).
7. Ивасюк А. Ю. Разработка и обоснование проницаемого вдольберегового берегозащитного сооружения: 05.23.07: Гидротехническое строительство: диссертация на соискание ученой степени кандидата наук / Ивасюк Александр Юрьевич; Москва.—Москва, 2009. — 125 c.
8. Шахин, В. М. Взаимодействие волн с гидротехническими сооружениями в прибрежной зоне моря: 05.23.16: Гидравлика и инженерная гидрология : диссертация на соискание ученой степени кандидата наук; Сочи. — Сочи, 1994. — 186 c.
9. Тлявин Р. М. Проницаемые волногасящие гидротехнические сооружения в жестком каркасе: 05.23.07: Гидротехническое строительство : диссертация на соискание ученой степени кандидата наук / Тлявин Роман Маратович; Сочи. — Сочи, 2006. — 153 c.
PERMEABLE COASTAL PROTECTION STRUCTURES
K. P. Mordvintsev V. S. Vlasova A. D. Alekseeva
Peoples' Friendship University of Russia (RUDN), Moscow
Abstract
This article examines the ways of managing coastal processes with the help of permeable coastal protection structures. An example is a wall of perforated hollow arrays, a permeable outline and a through thin wall. The interaction of permeable structures with waves, their effectiveness, and the pros and cons are analyzed.
The Keywords
coastal protection structures, perforation, permeable, throw, thin wall, thoroughness, modeling, interaction with the wave
О
CÛ
1-
u
-Û
E;
Ш
1-
S
О
CL
1-
u
О
z
M
û
-1
M
D
CÛ
<
ça
Ш
Ш
и
*
Ш
< к s
ci I (U
< £ >
< а о
cû о
О и
и <и
<
i
m н
s
и
а га
СО m
о
со i_ (U
ш a
Л <и
I Ю
s (U
со 2
CI Z
О. (U
о s га J s
■ I
с о
в а
* с
Wave-permeable structures occupy a special place among hydraulic Date of receipt in edition structures due to partial damping, partial reflection and partial transmission 22.02.2023 of water. An important task was not only the management of coastal process- Date of acceptance for printing es (the influence of the structure on adjacent sections of the shore, the regime 04.04.2023 of sediment movement, the stability of the underwater coastal slope), but also the improvement of recreational qualities due to water exchange.
It is based on the publications of Russian and foreign authors who used the methods of hydraulic modeling due to the lack of approved methods for calculating this type of hydraulic structures in the regulatory documentation. The experiments were carried out in wave trays, where the flow was created using a pumping unit, and the wave was generated by a wave generator, the marks and parameters of the waves were controlled by a coordinate grid on the walls of the tray. The influence of the throughness, geometric shape, location of the structure on the interaction of this type of structure with the wave is studied. When comparing the three types of structures, a thin through wall is highlighted, which is more economical, easy to install and suitable for any type of base.
Based on the results of the research, conclusions were drawn that will definitely help in the design of permeable structures and, possibly, will find a response in practical application.
Ссылка для цитирования:
К. П. Мордвинцев, В. С. Власова, А. Д. Алексеева. Проницаемые берегозащитные сооружения. — Системные технологии. — 2023. — № 2 (47). — С. 31 - 42.
