Справочник по ГОСТам и стандартам
Новости Аналитика и цены Металлоторговля Доска объявлений Подписка Реклама
   ГОСТы, стандарты, нормы, правила
 

СП 32-103-97
Проектирование морских берегозащитных сооружений (взамен ВСН 183-74)

СП 32-103-97. Проектирование морских берегозащитных сооружений (взамен ВСН 183-74)

 

СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ ВСТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

 

СВОД ПРАВИЛ

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОРСКИХ

БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

CODE OF PRACTICE IN PROJECTING OF COASTPROTECTING CONSTRUCTIONS

 

СП 32-103-97

 

Дата введения 1998-01-01

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

1.РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским центром "Морские берега" - филиалОАО Научно-исследовательский институт транспортного строительства("ЦНИИС")

 

ВНЕСЕННаучно-техническим центром Корпорации "Трансстрой"

 

2.СОГЛАСОВАН Комитетом Российской Федерации по водному хозяйству (№ 12-22/12-04от 10.09. 1996 г.) и АОЗТ Производственное объединение "Совинтервод"Инженерная консультационная компания (№ 933-48-10/203 от 08.08. 1996 г.)

 

3.ОДОБРЕН Управлением технормирования Минстроя России (№ 13-155 от 17.03.97 г.)

 

4.ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Корпорацией "Трансстрой" (МО-252 от03.11.97)

 

5.ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

6.ВЗАМЕН ВСН 183-74 "Технические указания по проектированию морскихберегозащитных сооружений"

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Интенсификацияабразионных процессов на морских побережьях приводит к огромным материальным исоциальным отрицательным последствиям. Это вызывает необходимость организации ипроведения постоянных и эффективных берегозащитных и природоохранныхмероприятий, которые должны осуществляться постоянно на современном уровне исоответствовать требованиям социально-экономического обоснования инженерныхрешений и оценке их воздействия на окружающую среду.

Сводправил разработан на основе анализа и обобщения действующих в нашей стране и зарубежом нормативных и методических документов по берегозащите, достижений наукии техники в области гидротехники, океанологии, гидро- и литодинамики, а такженакопленного положительного опыта по проектированию и реализации берегозащитныхмероприятий.

Приразработке свода правил учтены предложения и замечанияИнженерно-консультационной компании ПО "Совинтервод". КомитетаРоссийской Федерации по водному хозяйству (Роскомвод), институтов:"Союзморниипроект", "Ленморниипроект","Южпроекткоммунстрой", "Новоморниипроект", другихорганизаций и отдельных специалистов, приславших свои отзывы.

"Сводправил по проектированию морских берегозащитных сооружений" разработансотрудниками НИЦ "Морские берега" (ОАО "ЦНИИС"): канд.геогр. наук В.Г. Рыбкой (научный руководитель разработки и ответственныйисполнитель), канд. техн. наук Л.А. Морозовым, канд. геогр. наук О.Л. Рыбаком,канд. техн. наук Г.А. Цатуряном, с участием канд. техн. наук В.П. Мальцева,канд. геогр. наук В.А. Петрова, докт. техн. наук В.М. Шахина, канд. техн. наукН.А. Ярославцева. В разработке приложений принимали участие канд. техн. наукЕ.И. Кошельник (прилож. Г, Д, Е), науч. сотрудник Л.А. Кошельник (прилож. Д, Е,Ж, И, К, Л). Разделы 8.6 и 8.7 главы 8 и прилож. М разработаны главныминженером проекта В.П. Суровцев-Бутовым и ведущим инженером С.П. ТкаченкоИнженерно-консультационной компании АОЗТ "Совинтервод", ст. науч.сотрудником Института гидромеханики Академии наук Украины, канд. техн. наукЮ.Н. Сокольниковым, в главах 4 и 7 использованы разработки директора"Инжзащита" ПНИИС Ю.С. Гребнева.

 

1ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

 

НастоящийСвод правил распространяется на проектирование морских берегозащитныхсооружений на побережьях бесприливных морей, крупных озер и водохранилищ, кромеморей Северного Ледовитого океана.

Положениянастоящего документа обязательны для предприятий, организаций и объединенийнезависимо от их форм собственности и принадлежности, осуществляющихпроектирование указанных сооружений. 

 

2НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

 

Положениянастоящего Свода правил должны быть увязаны с положениями и требованиями,изложенными в общегосударственных и ведомственных нормативных документах, в томчисле:

СНиП2.06.04-82x Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения(волновые, ледовые и от судов).

СНиП2.06.01-86 Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования.

СНиП1.02.07-87 Инженерные изыскания для строительства.

СНиП2.01.15-90 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасныхгеологических процессов. Основные положения проектирования.

СНиП2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.

СНиП11-7-81х Строительство в сейсмических районах.

СНиП2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений.

СНиП2.03.01-84х Бетонные и железобетонные конструкции.

СНиП11-22-81 Каменные и аркокаменные конструкции.

СНиП2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии.

СНиП2.06.05-84 Плотины из грунтовых материалов.

СНиП2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные.

СНиП2.06.07-87 Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитныесооружения.

СНиП2.06.08-87 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.

СНиП3.07.01-85 Гидротехнические сооружения речные

СНиП3.09.01-85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий.

СН519-79 Инструкция по проектированию и строительству противооползневых ипротивообвальных защитных сооружений.

ВСН51.2-84 Инженерные изыскания на континентальном шельфе.

ВСН486-86 Обеспечение охраны водной среды при производстве работгидромеханизированным способом.

Положениеоб оценке воздействия на окружающую среду в Российской федерации. -Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской федерации1994 г.

Пособиепо оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) при разработкетехнико-экономических обоснований (расчетов), инвестиций и проектовстроительства народнохозяйственных объектов и комплексов. - Госкомитет поохране природы. 1992 г.

 

3ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

Вданном разделе приведены основные термины и буквенные обозначения, которые неданы в прилож. 2 СНиП 2.06.04-82х /1/, в редакции, соответствующей"Морской геоморфологии. Терминологический справочник" /11/.

АБРАЗИЯ- разрушающее воздействие на берег морских волн и других природных факторов.

АБРАЗИВНЫЙИЗНОС (ИСТИРАНИЕ) - потери объема и массы частиц наносов вследствие ихсоударения и трения о поверхность коренной породы.

АККУМУЛЯТИВНЫЙБЕРЕГ - берег, образующийся в результате накопления прибрежно-морских наносоввыше уровня моря.

АККУМУЛЯЦИЯНАНОСОВ - накопление наносов на берегу или подводном береговом склоне.

АКТИВНЫЙСЛОЙ - слой наносов, который вовлекается в перемещение во время действияволнения и течений.

БАЙПАССИНГ- механическое или гидравлическое перемещение береговых наносов с одной стороныканала (порта) на другую с целью борьбы с их заносимостъю или длявосстановления природных или искусственных пляжей, а также для ликвидациинизовых размывов.

БАЛАНСНАНОСОВ - соотношение между поступлением наносов и их расходом на определенномучастке берега за некоторый промежуток времени.

БАНКДАННЫХ - система для хранения информации, характеризующей природные условиятого или иного участка морского побережья.

БАНКЕТ- сооружение для защиты берега в виде широкой отсыпки из камня или фасонныхмассивов. Может применяться как подводное пляжеудерживающее сооружение.

БЕНТОС- совокупность организмов, обитающих на дне водоема.

БЕНЧ- слабо наклоненная выположеная поверхность коренных пород, образованная передотступающим клифом.

БЕРЕГОВОЙОТКОС - надводный крутой склон, сложенный рыхлыми породами и подвергающийсясовременному размыву морскими волнами (аналог клифа).

БЕРЕГ- полоса суши, на которой имеются формы рельефа и накопления наносов, созданныеморем при его современном среднемноголетнем уровне.

БЕРЕГОВАЯЗОНА - состоит из трех геоморфологических элементов: берега, подводного склонаи пляжа.

БЕРЕГОВАЯЛИНИЯ - среднемноголетнее положение уреза воды.

БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕСООРУЖЕНИЯ МОРСКИЕ - гидротехнические сооружения, используемые для защитыморских берегов и пляжей от разрушения их волнами и течениями.

БЕРМАБЕРЕГОЗАЩИТНАЯ (ВОЛНОГАСЯЩЕЕ ПРИКРЫТИЕ) - самостоятельное берегозащитноесооружение или составная его часть в виде наброски из камня или фасонныхбетонных массивов.

БЕРМАПЛЯЖА - почти горизонтальная часть с береговой стороны пляжа, образованнаяотложениями наносов под действием волн. Некоторые пляжи не имеют берм, другие -несколько.

БУНА- пляжеудерживающее сооружение для удержания наносов из естественноговдольберегового потока наносов и сохранения естественного или искусственногопляжа в межбунных отсеках.

БЮДЖЕТНАНОСОВ - сумма приходных и расходных статей обломочного материала,поступающего извне и выходящего за пределы участка береговой зоны, включающаяцелую литодинамическую систему, поток наносов или участок их миграций.

ВАЛБЕРЕГОВОЙ - аккумулятивная форма рельефа в надводной части пляжа, образованнаяприбойным потоком.

ВАЛПОДВОДНЫЙ - аккумулятивная форма рельефа дна, обычно сложенная песком,образованная волнением моря и протягивающаяся вдоль берега моря на расстояниидесятков и сотен метров от него.

ВДОЛЬБЕРЕГОВОЕПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - явление массового однонаправленного перемещения наносоввдоль берега, называемое также их продольным перемещением, которое происходитпри подходе волн под острым углом к берегу и обуславливается наличиемвдольбереговой составляющей потока волновой энергии или под воздействиемтечений неволновой природы.

ВДОЛЬБЕРЕГОВОЙПОТОК НАНОСОВ - однонаправленное результирующее перемещение наносов вдольберега за большой интервал времени (обычно за год). Поток наносов имеетследующие главные характеристики: длину, ширину и емкость.

ВЕЩЕСТВЕННЫЙСОСТАВ НАНОСОВ - процентное содержание в общей массе наносов частиц различногопроисхождения.

ВОЛНЕНИЕ- распространение волн по поверхности моря. Различают три типа волнения:ветровое, зыбь и смешанное.

ВДОЛЬБЕРЕГОВЫЕТЕЧЕНИЯ - течения, обусловленные вдольбереговой составляющей потока волновойэнергии, а также градиентом уровня вдоль берега.

ВЕТРОВЫЕТЕЧЕНИЯ - течения, обусловленные наклоном поверхности моря илиперераспределением плотности воды, вызванные действием ветра, а такжесоздаваемые ветром на водной поверхности касательным напряжением.

ВОЛНОВЫЕТЕЧЕНИЯ - течения, образующиеся вследствие трансформации волновой энергии вбереговой зоне. Различают поперечные и вдольбереговые течения, возникающие приподходе волн к берегу под острым углом; компенсационные течения, вызванныенагонным градиентом уровня моря; разрывные и вдольбереговые градиентныетечения, связанные с особенностями контура берега и геоморфологии подводногосклона.

ВОЛНОЛОМПОДВОДНЫЙ - гидротехническое сооружение, предназначенное для удержания наносов.

ВСТРЕЧНОЕПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - перемещение наносов во вдольбереговом потоке впротивоположных направлениях, происходящее при определенных режимах волн итечений, т. е. миграционное перемещение наносов.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙСОСТАВ НАНОСОВ - процентное содержание в общей массе наносов частиц различнойкрупности.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯКРУПНОСТЬ - скорость падения частиц наносов в неподвижной жидкости.

ДЕФИЦИТНАНОСОВ - нехватка наносов в береговой зоне, вызываемая преобладанием их потерьнад поступлением.

ДИНАМИКАБЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ - совокупность береговых процессов, производящих работу поперестройке берега и подводного берегового откоса.

ДИФРАКЦИЯВОЛН - изгиб фронта волны при обходе надводного препятствия.

ДЛИНАРАЗГОНА ВОЛН - расстояние от места зарождения ветровых волн до береговойграницы водоема или заданной точки на акватории водоема.

ЕМКОСТЬПОТОКА НАНОСОВ - максимальное количество материала, способное перемещаться вединицу времени во вдольбереговом потоке наносов при даннойгидрометеорологической ситуации.

ИСКУССТВЕННЫЙПЛЯЖ - одно из сооружений для защиты берегов от размыва или для расширенияпляжа в рекреационных целях. Наносы для искусственного пляжа завозятся извнеили рефулируются на берег с прилегающего дна. Они могут быть образованы как подзащитой пляжеудерживающих сооружений, так и непосредственно на открытом берегу.

КЛИФ- отодвигаемый морем береговой уступ.

ЛИТОДИНАМИЧЕСКАЯСИСТЕМА - крупный участок береговой зоны с независимыми от других аналогичныхучастков режимом и бюджетом наносов. Каждая литодинамическая система включаетисточник поступления наносов, зону их перемещения и участок аккумуляции.

МИГРАЦИЯНАНОСОВ - попеременные перемещения наносов в противоположных направлениях ситоговым нулевым результатом за длительный интервал времени. Следует различатьвдольбереговые и поперечные миграции наносов.

МОДЕЛИРОВАНИЕБЕРЕГОВЫХ ПРОЦЕССОВ:

а)гидравлическое, проводимое в волновых бассейнах и лотках, основанное на полномвзаимном соответствии механических систем (явлений, процессов), при которомрезультаты исследования одной из них могут быть вполне достовернораспространены на другие. При этом необходимо соблюдать условиягеометрического, кинематического и динамического подобия;

б)математическое моделирование, заключающееся в описании какой-либо физическойсистемы (процесса, явления) математическими символами в виде функциональнойзависимости (уравнения), связывающей переменные величины, характеризующиенекоторое состояние данной системы, с переменными, характеризующими проявлениявоздействующих на нее факторов.

МОЩНОСТЬПОТОКА НАНОСОВ - реальный расход наносов, т. е. степень насыщенностивдольберегового потока наносов.

НАГОНЫ- повышение уровня моря в береговой зоне в результате переноса в нее воды изоткрытого моря главным образом под действием волнений и ветра.

НИЗОВЫЕРАЗМЫВЫ - размывы берега за искусственным препятствием (портовый мол, серия буни др.), прерывающим временно или постоянно поступление наносов на смежныйучасток, расположенный ниже по ходу вдольберегового потока наносов.

НЫРЯЮЩИЙБУРУН - разрушение волн путем опрокидывания верхней части гребня и падения этойчасти во впереди находящуюся ложбину.

ПЛЯЖ- аккумулятивная форма, образовавшаяся в зоне прибойного потока.

ПОТОКВОЛНОВОЙ ЭНЕРГИИ - количество волновой энергии, переносимой в единицу временичерез перпендикулярное к лучу волны сечение единичной ширины.

ПОПЕРЕЧНОЕПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - перемещение наносов по нормали к берегу под действиемпридонных волновых скоростей.

ПРИПАЙ- полоса неподвижного льда, временно скрепленная (смерзшаяся) с берегом иподводным береговым склоном.

ПРИБОЙНАЯЗОНА - с глубиной от dcr до dcr,u, в пределах которойначинается и завершается обрушение волн.

ПРИБОЙНЫЙПОТОК - движение воды, возникшее между зоной последнего разрушения волн илинией заплеска.

РАСЧЕТНАЯГЛУБИНА - расстояние от расчетного уровня воды до дна.

РАСХОДНАНОСОВ - количество наносов, переносимое в единицу времени черезперпендикулярное направление их перемещения, сечение данного потока.

РЕФРАКЦИЯВОЛН - процесс изменения направления распространения воли при пересечении имимелководного участка моря с повышающимся дном (в частности, береговой зоны) подострым углом к изобатам.

СПЕКТРВОЛН - сумма элементарных волн различных частот, обычно с разными амплитудами,с несовпадающими направлениями распространения и случайными фазами от 0 до 2p.

СКОЛЬЗЯЩИЙБУРУН - разрушение волн путем скатывания воды с гребня волны по его переднемусклону.

УРЕЗВОДЫ - линия пересечения берегового склона с поверхностью моря при отсутствииволнения.

УРОВЕНЬМОРЯ - высота поверхности невзволнованного моря, измеряемая относительнонекоторого условно принятого за нуль горизонта.

ФАСОННЫЕМАССИВЫ - бетонные массивы специальной конфигурации, которые используются ввиде наброски или укладки для защиты берега от воздействия волн и течений.

ЭКОЛОГИЯ- комплексная наука, исследующая взаимодействие общества и природы с цельюсохранения окружающей природной среды.

 

Основные буквенные обозначения:

 

Aw - азимут волнения, град.;

D - диаметрпляжеформирующих наносов, м;

Ра- продолжительность действия волнения, сут.;

hs - коэффициент пористости наносов;

an - азимут нормали к береговой линии, град.;

F - вероятностьпревышения волны (обеспеченность) в %;

rT -плотность наносов, кг/м3;

n - коэффициенткинематической вязкости, м2/с;

qcr. - угол подхода волны к берегу на глубине ее первогообрушения, град.;

qcr,u- угол подхода волны к берегу на глубине ее последнего обрушения, град.;

tgjb - уклон поперечного профиля относительногодинамического равновесия подводного берегового склона;

W -гидравлическая крупность наносов, м/с;

fw - коэффициент волнового донного трения;

ds - глубина начала движения донных наносов подвоздействием волн и течений, м;

b - отношениевысоты обрушающейся волны к глубине в месте ее обрушения;

hb - часть высоты волны, охваченная обрушением, м;

hr -высота накатывающегося на берег (посуху) роллера, равного высоте обрушившейсяволны, м;

Ср - коэффициент проницаемостипляжевого материала;

Нn- высота волнового нагона, м;

Hs - высота заплеска, м;

uC -скорость начала трогания донных наносов, м/с;

Ym - максимальное значение параметра Шильдса;

qT -расход наносов, м3 /с;

qt - емкость потока наносов, м3/сут.;

mt - коэффициент турбулентной вязкости, Н/м2;

gk - объемный вес камня, т/м3;

tgjcr. -средний уклон дна в прибойной зоне;

tgjn -  средний уклон дна в зоне наката.

 

4ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

4.1Требования и положения настоящего Свода правил должны соблюдаться припроектировании мероприятий по защите берегов морей, крупных озер и водохранилищот размыва волнами и течениями, а также от затопления при нагонных повышенияхуровня моря. При этом должны учитываться требования других действующихнормативных и методических документов (раздел 2).

Припроектировании берегозащитных мероприятий следует учитывать, что берега морей идругих крупных водоемов являются важным элементов среды обитания человека и ихзащита должна выполняться с соблюдением государственных требований по оценкевоздействия на окружающую среду (ОВОС) и охраны природы. При этом необходимоисходить из того, что эволюция морских берегов, как составной части природнойсреды, подвержена стадиально-ритмическому развитию, выражающемуся в чередованиив пространстве и во времени абразионно-акумулятивных процессов и факторов, ихобусловливающих.

4.2Мировой опыт морской берегозащиты показывает, что ее эффективность во многомопределяется соблюдением следующих концептуальных принципов:

4.2.1Активность берегозащиты

Берегозащитныесооружения в условиях стадиально-ритмического развития побережья наряду соснижением волнового воздействия на береговой склон и пляжевую полосу должнырегулировать перемещение наносов в прибрежной зоне моря, перераспределяявдольбереговой и поперечный их транспорт с целью сохранения и восстановленияпляжевой полосы, как основного элемента защиты берега.

4.2.2Универсальность берегозащиты

Конструкцииберегозащитных сооружений при многолетних и сезонных колебаниях уровня морядолжны обеспечивать защиту берега от волнового и ледового воздействия как вфазу подъема уровня моря, так и в условиях его спада.

4.2.3Многофункциональность берегозащиты

Конструкцииприменяемых сооружений должны совмещать основные функции берегозащиты свозможностью их использования в рекреационных, транспортных, биоихтеологическихи других целях с обязательным выделением пляжевой полосы общего пользования.

4.2.4Комплексность берегозащиты

Инженерныерешения берегозащиты должны не только предусматривать защиту от абразии клифаберега и размыва аккумулятивных форм, но и предотвращать от затопления иподтопления прилегающие территории суши, сводить до минимума водонасыщениегрунтов, приводящее к развитию и интенсификации оползневых и другихотрицательных экзогенных процессов.

4.2.5Экологическая чистота берегозащиты

Берегозащитныемероприятия должны сохранять и улучшать экологическую обстановку в прибрежнойзоне моря и прилегающем к ней участке суши.

4.2.6Поэтапность реализации берегозащиты

Примноголетних колебаниях уровня моря конструкции берегозащитных сооружений должныпредусматривать возможность поэтапного повышения их верха по мере поднятиясреднегодового уровня моря. При этом темпы осуществления берегозащитногостроительства должны обязательно опережать темпы разрушения берегов изатопления или подтопления прилегающих территорий суши с учетом прогнозаштормовой активности моря на ближайшие несколько лет. В условиях существованиявдольберегового переноса наносов берегозащитное строительство должнопроводиться навстречу их потока с обязательной защитой от размыва низовыхучастков берега.

4.2.7Соответствие берегозащитных сооружений береговым ландшафтам и архитектурнойэстетике

Берегозащитныесооружения должны органически вписываться в береговые ландшафты, а ихархитектурное оформление должно способствовать эстетическому восприятию.Подобный эффект во многом достигается использованием новых конструкций,строительных материалов и покрытий.

4.2.8Локальность берегозащиты

Берегозащитныемероприятия должны реализовываться в границах литодинамических систем. Однако,учитывая различную социально-экономическую значимость и степень освоенияучастков побережья в пределах одной литодинамической системы, размерывозможного материального ущерба и отрицательных экологических последствий отразрушения берегов и расположенных в их пределах промышленно-транспортныхобъектов и населенных пунктов, а также сообразуясь с финансово-техническимивозможностями строительных организаций, берегозащитные мероприятия могут носитьизбирательный локальный характер.

4.3Мировой опыт берегозащиты показывает, что данным концепциям наиболее полносоответствует образование в этих целях искусственных свободных пляжей в широкомдиапазоне крупности слагающего их пляжеобразующего материала. Такие пляжи могутприменяться как на естественном берегу, так и в искусственно созданныхбухтообразных береговых формах, где создается оборотная циркуляция наносов сиспользованием вдольберегового и глубинного байпассинга. Искусственные мысымогут быть различной конструкции. В определенных условиях искусственные пляжимогут создаваться в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями.

4.4Разработке любых берегозащитных мероприятий в соответствии с изложенными вышеконцептуальными принципами в обязательном порядке должна предшествовать оценкасовременного положения рассматриваемого участка берега по отношению кдинамически равновесному его состоянию при расчетном волнении и уровне моря, атакже тенденции его дальнейшего развития, в том числе, под влиянием создаваемыхберегозащитных сооружений.

4.5При проектировании мероприятий по защите берегов морей следует учитывать, чтоэффективность любого комплекса берегозащитных сооружений будет определятьсяналичием в нем полосы пляжа с шириной его надводной части, достаточной длягашения энергии расчетных волн. Только при отсутствии условий для образованиясвободных пляжей допустимо применение берегозащитных сооружений различныхтипов.

4.6Берегозащитные мероприятия следует увязывать с противооползневыми,противообвальными и другими мероприятиями, предназначенными для предотвращенияопасных геологических процессов.

4.7Проекты берегозащитных сооружений должны разрабатываться на основе генеральнойсхемы берегозащитных мероприятий по данному: региону, подтверждающей ихтехнико-экономическую целесообразность и удовлетворяющую природоохранным иэкологическим требованиям.

4.8Разработка берегозащитных мероприятий на стадии генеральной схемы должнапроизводиться с использованием топобатиметрического плана береговой полосы вмасштабе от 1:2000 до 1:25000, на котором должны быть показаны участки размывовберега и характерные поперечные профили надводной и подводной частей береговогосклона до глубин 15-20 м в количестве не менее двух на 1 км береговой линии.

4.9При разработке берегозащитных мероприятий на стадии генеральной схемы следуетучитывать, что эти мероприятия в определенной степени изменят природную среду впределах защищаемых участков побережья и соседних с ними. Содержание и степеньсложности берегозащитных мероприятий зависят от природных условий местности.Правильное их назначение в генеральной схеме требует систематических ивсесторонних изысканий и научных исследований. Первое требование кисследованиям состоит в четком определении проблемы и целей берегозащиты, атакже метода достижений цели и должна быть исследована эффективность каждогометода. При выборе метода должны быть учтены все факторы - как благоприятные,так и отрицательные, особенно в отношении экологического состояния защищаемогоучастка побережья с оценкой степени воздействия на окружающую среду (ОВОС).

4.10В генеральной схеме берегозащитных мероприятий должны быть установлены: границылитодинамических систем; ветро-волновой и уровенный режимы прибрежной зоны моряв пределах каждой литодинамической системы; геологическое строение подводной инадводной частей берегового склона; карта наносов на пляже и подводном склоне;интенсивность размыва берега и подводного склона за многолетний период; всеколичественные и пространственные характеристики вдольберегового и поперечногоперемещения наносов; источники питания пляжей наносами; прочность игранулометрический состав пляжевых наносов; балансы наносов в литодинамическихсистемах и основные причины их потерь; эффективность существующихберегозащитных сооружений и их влияние на соседние участки побережья и наокружающую среду; расчетная ширина пляжа, необходимая для гашения энергии волнзаданной обеспеченности в режиме и рекреационных целей; необходимые типыберегозащитных сооружений и их фундаментов, исходя из характеристик грунтовоснования; размещение и основные размеры сооружений по рекомендуемому вариантуберегозащиты; карьеры пляжевого материала и его гранулометрический состав, атакже запасы этого материала; баланс пляжевых наносов после реализацииберегозащитных мероприятий по каждой литодинамической системе; физическиеобъемы и общая стоимость берегозащитных мероприятий, в том числе по очередямстроительства.

Вгенеральной схеме должны быть предусмотрены меры, предотвращающие низовыеразмывы берегов и других возможных отрицательных последствий воздействияберегозащитного комплекса на природную среду и динамику береговой зоны моря впределах защищаемых участков побережья и соседних с ним.

4.11Состав, содержание, порядок разработки, согласования и утверждения генеральныхсхем и проектов по берегозащите должны соответствовать требованиям нормативныхдокументов по этому вопросу. Генеральные схемы должны быть согласованы иувязаны с проектами районной планировки и генеральными планами развитиягородов, курортов и транспортных магистралей.

4.12Генеральные схемы и проекты берегозащитных мероприятий должны быть обоснованыизысканиями. Границы района изысканий должны охватывать не только участокберега, подлежащий защите, но сопредельные с ним участки, образующие единуюлитодинамическую систему.

Разработкагенеральных схем и проектов берегозащитных мероприятий, а также изыскания дляних должны выполняться специализированными проектно-изыскательскимиорганизациями, имеющими лицензию на проведение таких работ, с привлечениемнаучно-исследовательских учреждений.

4.13Размеры и конструкции берегозащитных сооружений определяются их функциональнымназначением, геологическим строением и рельефом надводной и подводной частейберегового склона, крупностью и составом наносов, режимом волнений и уровнейприбрежной зоны моря.

4.14В генеральной схеме или проекте берегозащитных мероприятий естественный пляж,обеспечивающий защиту прилегающей к нему территории, должен рассматриваться какберегозащитное сооружение. При возникновении необходимости устранения размыватакого пляжа в первую очередь должна быть выяснена и использована возможностьмеханической или гидравлической доставки пляжеформирующего материала на берегдля подержания необходимой ширины пляжа. Это положение относится и для случаярасширения ширины существующего пляжа.

4.15В генеральной схеме или проекте, предусматривающих сохранение и расширение (принеобходимости) естественных или создание искусственных пляжей, следуетучитывать, что пляжевый материал является естественным сырьем, запасы которогов природе ограничены и постепенно сокращаются, поэтому его использование вберегозащитном строительстве должно быть экономным. С этой целью следуетпредусматривать меры по сокращению потерь пляжевого материала и его повторномуиспользованию путем его перехвата на низовом конце пляжа и возвратногобайпассинга материала на верховой участок пляжа.

4.16Разработка песчаного материала для целей пляжеобразования в естественныхподводных отложениях допускается только в том случае, если специальнымиисследованиями доказано, что изъятие материала с подводного склона не приведетк нарушению его устойчивости и экологической обстановки в прилегающей акваторииморя.

4.17При создании искусственных пляжей на побережьях, где естественные пляжи впрошлом отсутствовали, специальными исследованиями должна быть установленадопустимость по гидро- и литодинамическим условиям искусственной отсыпки илинамыва пляжеформирующего материала на поверхность берегового склона, а такжесостав пляжеформирующего материала (песчаный или гравийно-галечниковый).

4.18Компоновки и конструкции берегозащитных сооружений не должны препятствоватьводообмену в прибрежной акватории и должны полностью исключать возможностьвозникновения в ней застойных зон с повышенной загрязненностью.

4.19Для строительства берегозащитных сооружений не допускается применениематериалов, которые могут привести к химическому или другим видам загрязнения.

4.20Для оценки эффективности построенных берегозащитных сооружений и их влияния наприродную среду и экологическую обстановку на защищаемом участке побережья исоседних с ним необходимо предусмотреть организацию наблюдений за работой исостоянием берегозащитных сооружений, природными и антропогенными(техногенными) факторами, воздействующими на них и береговую зону, а также заэкологической обстановкой. Такие наблюдения осуществляются на всех стадияхстроительства и эксплуатации берегозащитных сооружений.

4.21В районах с тяжелыми ледовыми условиями берегоукрепительные сооружения должнывыполняться в виде массивных конструкций, рассчитанных на ледовые нагрузки ивоздействия при нагромождении льда в береговой зоне. При наличии устойчивойнеподвижной полосы припая допускается применение прикрытий из фасонныхмассивов.

4.22Защита берега с помощью волноотбойных стен или других волногасящих сооруженийдопускается в том случае, когда искусственное образование пляжа необходимойширины технически и экономически нецелесообразно. Применение волноотбойных стенв самостоятельном исполнении следует по возможности ограничивать, так как онимогут стать причиной смыва пляжей вследствие отражения волн.

4.23При защите оползневых склонов допускается возводить берегозащитные сооружения вдве очереди:

впервую - возводить волногасящие сооружения (прикрытия из фасонных массивов иликамня) для защиты от абразии и пригрузки упора (основания) оползня на срокслужбы, равный времени стабилизации оползневого массива;

вовторую - возводить сооружения повышенной капитальности - контрфорсныенабережные с волноотбойными стенами, бунами или волноломами для удержанияестественного или искусственного пляжа перед сооружениями. При возведенииконтрфорсных набережных сооружения первой очереди целесообразно засыпатьгрунтом пригружающей призмы набережной.

4.24Конструкционные материалы и марки бетона по прочности, водонепроницаемости иморозостойкости в монолитах и сборных конструкциях берегозащитных сооруженийдолжны выбираться в зависимости от природных условий береговой зоны. При выборесостава бетонной смеси следует учитывать прочность инертных заполнителей истепень химической агрессивности морской среды. При этом следуетруководствоваться требованиями соответствующих глав СНиП и ГОСТа "Бетонгидротехнический".

4.25Камень, используемый в берегозащитных сооружениях, должен быть неповрежденным,водостойким и прочным, хорошо сопротивляющимся истиранию.

4.26Для уточнения интенсивности и степени воздействия волн и течений наберегозащитные сооружения и пляжи, режима вдольберегового и поперечногоперемещения наносов, выбора оптимального варианта берегозащитных сооружений иих компоновки рекомендуется использовать гидравлическое и математическоемоделирование.

4.27Все возрастающие объемы проектных работ по берегозащите, охватывающие частоцелые регионы морских побережий протяженностью в десятки и сотни километров,требуют проведения анализа, систематизации и обобщения огромного количестваинформации по природным условиям таких регионов. При этом для полученияисходных данных по гидро- и литодинамике прибрежной зоны моря, оценки волновыхвоздействий на берегозащитные сооружения, выбора оптимального вариантаконструкций сооружений необходимо выполнить большой объем расчетов, проведениекоторых "вручную" трудоемко, требует больших затрат времени, а вомногих случаях в силу сложности и громоздкости расчетов просто невозможно.Поэтому для проведения таких расчетов при проектировании морских берегозащитныхсооружений и мероприятий рекомендуется использовать алгоритмы и программы дляЭВМ, приведенные в приложениях В - Ж, И - Л настоящего Свода правил и в другихофициальных источниках.

 

5УЧЕТ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ

 

5.1Наблюдения и измерения

 

5.1.1Основным требованием к проектированию морских берегозащитных сооружений должнобыть понимание и учет природных условий и факторов, в которых будут работатьсооружения, основными из которых являются: ветер, волнение, колебания уровняморя, ледовые явления, транспорт наносов и связанные с ним деформации пляжа иподводного берегового склона, течения различной природы и др.

5.1.2Информация о природных факторах и условиях должна анализироваться с цельюполучения исходных расчетных данных для проектирования морских берегозащитныхсооружений, определения режима их работы и степени воздействия на природнуюсреду побережья.

Ценностьизмерений и наблюдений, выполняемых в натуре, определяется правильностью выборамест проведения, количеством точек наблюдений и их продолжительностью.

5.1.3Для получения сведений о природных условиях прибрежной зоны моря в пределахзащищаемого участка побережья следует использовать данные наблюдений,проводимых на государственной сети Роскомгидромета. При отсутствии таких данныхв процессе изысканий и строительства должна быть развернута временная сетьнаблюдений в объеме, позволяющем получить основные качественные иколичественные характеристики гидрометеорологического и литодинамическогорежимов участка побережья, подлежащего защите и соседних с ним. Организация иправила проведения инженерно-геологических и гидролитодинамических наблюденийдолжны соответствовать требованиям ВСН 51.2-84 "Инженерные изыскания длястроительства" /6/ и "Наставления гидрометеорологическим станциям ипостам. Вып. 9. Ч. 1" /7/ с учетом положений и рекомендаций, изложенных вработе "Инженерные и гидрометеорологические изыскания..." /9/.

 

5.2Батиметрические и топографические съемки

 

Такиесъемки выполняются для построения карт и схем рельефа надводной и подводнойчастей берегового склона и пляжа для решения в процессе проектированияследующих вопросов:

построениепланов рефракции и дифракции волн, расчет их трансформации. При этомиспользуются батиметрические съемки в масштабе от 1:200000 (на глубокой воде),до 1:2000 - 1:500 (в прибрежной зоне);

определениеобъемов деформаций пляжа и подводного склона, оценка мощности и направленияпотоков наносов и их дефицита по повторным батиметрическим и топографическимсъемкам в масштабе от 1:2000 до 1:500;

разработкапланов размещения и компоновки берегозащитных сооружений, планировка зон общегопользования, трассирование подъездных дорог и дорог общего пользования наоснове съемок от 1:5000 до 1:500.

 

5.3Инженерно-геологические изыскания

 

5.3.1Эти изыскания имеют целью дать представление и фактические материалы огеологическом строении побережья, физико-механических характеристиках грунтовнадводной и подводной частей берегового склона, а также об опасныхгеологических процессах (оползнях, обвалах и др.), развитых в пределахзащищаемого участка побережья и соседних с ним. Инженерно-геологическимиизысканиями устанавливается мощность отложений пляжевых наносов на надводной иподводной частях берегового склона, гранулометрический и минералогическийсостав, физико-механические характеристики /29/.

5.3.2Грунты, слагающие береговой склон, подразделяются на связные и несвязные. Кнесвязным или сыпучим грунтам относят пески, гравий и гальку, состоящие изчастиц размером более 0,1 мм. Грунты, в состав которых входит большое числоглинистых мелких частиц размером менее 0,005 мм, являются связными.

Действующиестроительные нормы и правила различают скальные, крупнообломочные, песчаные иглинистые грунты оснований сооружений.

5.3.3Физические свойства грунтов определяются по следующим характеристикам:гранулометрический состав грунта; удельная плотность; объемный вес; весоваявлажность; объемный вес скелета грунта; пористость; влажность; консистенция.Все перечисленные физические свойства и характеристики грунтов определяютсясогласно положениям СНиП 1.02.07-87 "Инженерные изыскания длястроительства" /6/.

 

5.4Уровень моря

 

5.4.1В естественных условиях колебания уровня моря бесприливных морей определяютсягидрометеорологической обстановкой прибрежной зоны (сток рек, испарение сакватории моря, осадки и др.), а также тектоническими движениями земной коры.Колебания уровня моря, вызванные сезонными изменениями общеклиматическихфакторов, носят периодический характер в течение года и повторяются из года вгод. На их фоне возникают непериодические колебания, вызванные сгонно-нагоннымиявлениями при интенсивных штормах, частота, интенсивность и продолжительностькоторых определяются интенсивностью и продолжительностью штормов. Кнепериодическим относятся также сейшовые колебания уровня моря.

Крометого, при разработке берегозащитных мероприятий необходимо учитыватьритмические (циклические) колебания уровня моря, продолжительность которыхсоставляет от нескольких до сотен лет.

5.4.2Основными характеристиками уровня моря являются:

максимальные,средние и минимальные отметки из наивысших, средних и наинизших отметок уровняза год;

повторяемостьи обеспеченность максимальных, средних и минимальных отметок из наивысших,средних и наинизших отметок уровня за год;

максимальныеамплитуды колебания отметок уровня моря за год.

Принеобходимости эти характеристики уровня моря могут определяться для любыхинтервалов времени.

5.4.3При проектировании морских берегозащитных сооружений используются данныемноголетних наблюдений за уровнем моря при длине ряда не менее 20 лет. В расчетахдля оценки затопления, подтопления, гидростатического давления, интенсивностиволновых и ледовых воздействий на берегозащитные сооружения и берег и другихгидро- и литодинамических характеристик прибрежной зоны моря необходимы данныеоб отметках уровня моря заданной обеспеченности из наивысших, средних инаинизших отметок за год.

СогласноСНиП 2.06.04-82х /1/ при определении нагрузок и воздействий волн ильда на берегозащитные сооружения отметки расчетных уровней должны иметьобеспеченность:

дляподпорных гравитационных стен (волноотбойных) II класса капитальности - 1 %;III класса - 25 % из наивысших за год;

дляискусственных пляжей без сооружений IV класса капитальности - 1 % изнаивысших за год;

дляподпорных и волноотбойных стен, бун и подводных волноломов IV классакапитальности - 50 % из средних за год;

дляискусственных пляжей с искусственными сооружениями (буны, подводные волноломы) IVкласса капитальности - 50 % из средних за год.

Расчетуровней заданной обеспеченности выполняется статистической обработкой данныхнатурных наблюдений за уровнем моря с построением на их базе теоретическихкривых обеспеченности, если ряд наблюдений составляет менее 100 лет.

5.4.4Расчет и построение теоретических кривых обеспеченности производится вследующем порядке:

значениямаксимальных отметок уровня из наивысших и средних за год располагают вубывающем порядке, а минимальных из наинизших за год - в возрастающем порядке ивычисляют среднемноголетние их значения :

                                                                           (5.1)

где: - суммавсех отметок уровня данного ряда;

N- общее число членов ряда;

вычисляютвеличины Кi = , (Кi- 1), (Кi - 1)2, (Кi - 1)3;

рассчитываютсякоэффициенты вариации (Сv) поформуле:

 при N < 30,                                                     (5.2)

или

 при N > 30,                                                  (5.3)

рассчитываетсякоэффициент асимметрии (CS):

,                                                                              (5.4)

позначениямv и CS из таблиц Рыбкина "Отклонения ординатбиноминальной кривой обеспеченности" /28/ снимают эти ординаты, по которымрассчитываются отметки уровня моря соответствующей обеспеченности. Расчетвыполняется по следующей форме:

 

 

Обеспеченность, %

 

0,1 1 5 102030 ........ 90 95 99 99,9

Ф (ордината)

 

Ф × СV

 

(Ф × СV) - 1

 

Нi % = [(Ф × СV) - 1]

 

 

поданным таких таблиц строятся теоретические кривые обеспеченности отметок уровняморя из наивысших, средних и наинизших отметок за год (рисунок 5.1).

Дляконтроля соответствия теоретического закона распределения на построенные кривыенакладывают значения обеспеченности для различных отметок уровня моря,рассчитанные для фактического ряда наблюдений по формуле:

,                                                                     (5.5)

где n -порядковый номер члена ряда.

Еслитеоретическая кривая вычислена правильно, то она должна пройти по точкамнаблюденных уровней или занять среднее положение между ними (см. рисунок 5.1).

 

Рисунок 5.1 - Кривые обеспеченности отметок уровняморя

 

5.4.5Точность расчетов кривых обеспеченности уровня моря зависит от длины ряданаблюдений и от точности расчета коэффициентов вариации и асимметрии.Относительные среднеквадратичные ошибки вычисления СVи CS рассчитываются по формулам:

,                                                      (5.6)

,                                        (5.7)

Точностьрасчета СV и CS считается удовлетворительной, если величина ошибки непревышает ±10-15 %.

 

5.5Ветер

 

5.5.1Ветер является ведущим волнообразующим фактором. Его основными характеристикамиявляются скорость и направление, которые меняются во времени и в пространстве(по горизонтали и вертикали).

5.5.2Для расчета элементов волн используются данные наблюдений за скоростью инаправлением ветра береговых метеостанций, репрезентативных для прилегающейакватории моря и имеющих ряд наблюдений не менее 15 лет. При отсутствии такихданных расчетные характеристики ветра получают на базе синоптических карт иполей ветра.

5.5.3К расчетным характеристикам ветра относятся:

скоростьветра (VW, м/с) на высоте 10 м над спокойным уровнем моря(анемометрическая) и его направление;

коэффициентприведения скорости ветра к 10 м над водной поверхностью (ki);

коэффициентпересчета данных по скорости ветра, измеренных флюгером, на анемометрическую (kfi);

параметршероховатости подстилающей поверхности (Z0).

5.5.4Расчетные режимные характеристики ветра по данным наблюдений, представленных ввиде ежегодных и среднемноголетних таблиц повторяемости градаций скорости ветрапо направлениям, определяются согласно рекомендациям, изложенным в Руководстве/3/. Пример расчета приводится в прилож. А данного Свода правил.

5.5.5Режимные характеристики ветра, определяемые по типовым полям ветра, построенныхс помощью архива синоптических карт, рассчитывают согласно положениям,изложенным в /2 - 4/.

5.5.6Для определения элементов волн и волнового нагона требуемой обеспеченности врежиме рассчитывают скорости ветра волноопасных направлений той жеобеспеченности. Для этих целей либо по данным наблюдений за многолетний периодза ветром (при длинах разгона волн менее 100 км), либо по данным синоптическихкарт или типовых полей ветра (при длинах разгона волн более 100 км)рассчитывают и строят кривые обеспеченности скорости ветра для всехволноопасных направлений в пределах защищаемого участка побережья согласноположениям, изложенным в /2 - 4/. С этих кривых снимаются расчетные скоростиветра, возможные 1 раз в "N" лет, по которым рассчитываются параметры волнтой же обеспеченности.

5.5.7Учитывая сложность и важность расчетов режимных характеристик ветра, отточности которых зависит качество и точность расчетов параметров волн, и дляобеспечения их надежности и достоверности, рекомендуется проведение такихрасчетов специализированными организациями (Гидрометобсерватории игидрометцентры Роскомгидромета, Государственный океанографический институт идр.).

 

5.6Волны

 

5.6.1Ветровое волнение является основным фактором, определяющим гидро- илитодинамические процессы, протекающие в прибрежной зоне моря, в том числеразмыв берегов и пляжей, перемещение наносов по ширине и длине береговогосклона под воздействием течений, генерируемых волнением, сгонно-нагонные колебанияуровня моря и др.

Отинтенсивности и продолжительности волновых нагрузок на берегозащитныесооружения зависит их устойчивость и долговечность работы.

5.6.2При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо наличие данныхоб элементах волн заданной обеспеченности в режиме и системе всех волноопасныхнаправлений, продолжительности и повторяемости расчетных штормов.

Примечание. Под "режимом" волнения подразумеваютсяпараметры волн, возможные 1 раз в "N" лет, т. е.за многолетний период. Под "системой" волн подразумевается ихсовокупность, наблюдаемых в данной точке за период одного срока наблюдения(20-30 мин. или из 100 подряд идущих волн).

 

Основнымпоказателем расчетного шторма, возможного 1 раз в "N" лет, являетсявысота волны. Обеспеченность высоты волны для сооружений IIкласса капитальности равна 2 % (1 раз в 50 лет) в режиме и 1 % в системе; длясооружений III и IV классов - 4 % (1 раз в 25 лет) в режиме и 5 % всистеме.

5.6.3Основными элементами волн являются: высота (h, м), период(Т, с), длина (l, м) и скорость распространения (С, м/с).

Различаютследующие основные характеристики волнения:

геометрические- с размерностью длины (средняя высота  и высоты hi заданной обеспеченности F%, средняя длина  и длины li заданнойобеспеченности F%);

частотные- с размерностью времени (средний период  и периоды заданнойобеспеченности Тi); частота ();

кинематические- с размерностью длины и времени (средняя скорость распространения,орбитальная скорость движения частиц воды в волне (u).

Кдругим характеристикам относятся следующие:

направлениераспространения волны, совпадающее на глубокой воде с направлением ветра,формирующего данное поле волн;

средняякрутизна волны ();

групповаяскорость (Cg).

Дляколичественного описания волнения используются сведения о средних значенияхэлементов волн и элементов волн заданной обеспеченности в режиме и системе. Ониназываются статистическими характеристиками или параметрами ветровых волн.

5.6.4В зависимости от соотношения между параметрами волн и глубинами и уклонами днав прибрежной акватории моря выделяют следующие зоны по глубине /1/:

глубоководная- с глубиной , где дно не влияет наосновные характеристики волнения;

мелководная(зона трансформации и рефракции волн) - с глубиной, где дно оказываетвлияние на развитие волн и их основные характеристики;

прибойная- с глубиной от dcr до dcr,u, в пределах которойначинается и завершается обрушение волн;

приурезовая(зона наката) - с глубиной менее dcr,u, в пределах которой поискот разрушенных волн периодически накатывается на берег.

5.6.5Для определения режимных характеристик волнения по данным натурных наблюденийиспользуется метод статистической обработки высот и периодов волн по методике,изложенной в разделе 5.4 данного Свода правил. Продолжительность наблюденийдолжна быть не менее 20 лет. Для этого за каждый год наблюдений по всемволноопасным направлениям в районе акватории моря, прилегающей к защищаемомуучастку побережья, выбираются максимальные значения высот волн, имеющихобеспеченность 50 % в системе, и по ним рассчитываются кривые обеспеченности.Порядок и пример расчета приводится в прилож. Б данного Свода правил.

Приналичии таблиц повторяемости градаций высот волн по направлениям за многолетнийпериод обеспеченности высоты волн рассчитываются и строятся согласноположениям, изложенным в /3/. Пример расчета приводится в прилож. А данного Сводаправил.

5.6.6При отсутствии данных многолетних наблюдений за элементами волн в пределахзащищаемого участка побережья они определяются расчетным способом на основережимных сведений о ветре. При этом необходимо учитывать следующиеволнообразующие факторы: величину скорости ветра и его направление,продолжительность непрерывного действия расчетного ветра над воднойповерхностью, размеры и конфигурацию охваченной ветром акватории моря, длинуразгона, рельеф дна и глубины водоема по длине разгона с учетом колебанийуровня моря /1/.

Расчетпараметров штормовых волн на глубокой воде по данным наблюдений за скоростью инаправлением ветра на береговых метеостанциях выполняется при длинах разгоновне более 100 км. Такие расчеты следует производить согласно положениям,изложенным в /1-3/. В случаях, когда разгоны волн равны или более 100 кмрежимные характеристики волн определяются по режимным характеристикам ветра наоснове анализа синоптических карт или по типовым полям ветра согласноположениям, изложенным в /2-4/. При этом полученные значения элементов волн, ихповторяемость и продолжительность принимаются равнообеспеченными скоростямветра.

5.6.7Полная энергия волн на глубокой воде, отнесенная к единице длины волны,составляет:

,                                                                           (5.8)

где: r - плотность воды; g - ускорениесилы тяжести;  - средняя высота волны глубокой воды.

5.6.8При расчете средних высот волн, формирующихся от действия ветров различныхнаправлений, в том числе и дующих с берега, необходимо использовать функциюуглового распределения волновой энергии [Fn(q)], которая рассчитывается по формуле /3/:

.                                                                    (5.9)

Приэтом принимается, что максимальной энергией обладает составляющая угловогораспределения, распространяющаяся в направлении действия ветра (генеральномнаправлении). Функция углового распределения волновой энергии ограниченасектором ±90°.

Приучете функции углового распределения волнения в расчетную высоту волны вводитсяпоправка на закрытость горизонта Kf:

,                                                                           (5.10)

котораявычисляется по выражению:

.                                                               (5.11)

Углы и  ограничивают сектор распределения волнения:  - слева, а  - справа.

5.6.9Значения расчетных высот и периодов волн заданной обеспеченности в режиме(возможных 1 раз в "N" лет) вычисляют по кривым обеспеченности,расчет, построение которых выполняется согласно положениям, изложенным в /1-4/.Высоту и период волны i% обеспеченности в системе следует определятьумножением их средних значений на коэффициент Кi% согласно рис. 2 прилож. 1 СНиП /1/ или по табл. 5.4 -5.7 пособия /2/, а также по таблицам 5.1 и 5.2 настоящего Свода правил.

 

Таблица5.1 - Числовые значения khi % для различныхзначений h* = /d

 

Обеспеченность,

h*

F%

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,1

2,96

2,71

2,47

2,23

2,01

1,81

1,0

2,42

2,26

2,09

1,93

1,78

1,63

5,0

1,95

1,86

1,76

1,66

1,56

1,46

10,0

1,71

1,65

1,59

1,52

1,44

1,37

20,0

1,43

1,41

1,37

1,34

1,30

1,25

30,0

1,24

1,23

1,22

1,21

1,19

1,16

50,0

0,94

0,95

0,97

0,99

1,00

1,01

 

Таблица5.2 - Числовые значения КTi%

 

F%

1

2

3

5

10

20

30

40

50

75

Тi%

1/58

1,51

1,47

1,42

1,33

1,21

1,13

1,05

0,98

0,79

 

5.6.10 Трансформацию ирефракцию элементов волн по мере продвижения их к берегу следует рассчитыватьпо одной из методик действующих нормативных /1/ или методических документов/2-4/.

5.6.11С выходом волн на глубины меньше критических (dcr)начинается процесс их обрушения. Зона обрушения располагается в пределах глубинпервого (dcr) и последнего (dcr,u)обрушения. Основное влияние на процесс обрушения волн оказывают уклоны дна, егошероховатость и проницаемость крутизна волны. При больших уклонах дна (i> 0,05) обрушение волн чаще всего бывает одноразовым, по типу"ныряющего буруна", когда происходит опрокидывание гребня волны. Прималых уклонах дна (i < 0,01) волна теряет свою энергию постепенно, врезультате чего она все время находится в состоянии, близком к критическому,претерпевая ряд обрушений по типу "скользящего буруна".

Расчетпараметров обрушивающихся волн и глубин в местах их первого и последнегообрушения выполняется согласно положениям и рекомендациям СНиП /1/ и пособия кнему /2/.

5.6.12Для определения типа обрушения рекомендуется, в зависимости от наличия исходныхданных о волнах, использовать один из двух предлагаемых способов:

а)Зная крутизну расчетной волны  на глубокой воде и среднийуклон дна в прибойной зоне (i = tgjcr)по данным батиметрической съемки тип обрушения определяется величиной (J) поформуле:

                                                                                (5.12)

ПриJ < 5, но более 0,1 обрушение происходит по типу"ныряющего буруна", при J > 5 - по типу "скользящегобуруна", при J < 0,1 - обрушение неполное;

б)Второй способ основывается на определении типа обрушения по величине параметраКемпа /10/, который вычисляется по формуле:

                                                            (5.13)

где: trum - время пробега обращающейся волны по зоне прибоя;

hsur- высота волны при первом обрушении;

tgjcr - уклон дна в зоне прибоя.

Высотаволны при ее первом обрушении рассчитывается по формуле:

                                                                  (5.14)

где: hd - высота волны на глубокой воде. Средний уклон дна в прибойной зонеопределяется по данным батиметрической съемки.

ПриКe > 1,0 обрушение происходит по типу"скользящего буруна", при 1,0 > Кe > 0,5- по типу "ныряющего буруна", при 0,5 > Кe> 0,25 - имеет место неполное обрушение, а при Кe £ 0,25 -"коллапсирущее" обрушение.

5.6.13Высоту наката после последнего обрушения волн определяют для решения рядаинженерных задач, в том числе: в расчетах нагрузок на откосы и назначенияграниц креплений откосов, определения отметок верха сооружения и искусственныхпляжей, при прогнозировании динамики движения наносов и размывов берегов вприурезовой зоне, подверженных действию разрушающихся волн и др. /2/.

Расчетвысоты наката выполняется согласно положениям, изложенным в п. 1.14 СНиП /1/ ипособия к нему /2/.

5.6.14При расчетах рефракции, трансформации и обрушения волн необходимо учитыватьналичие в прибойной зоне моря уже построенных берегозащитных сооружений. Этисооружения, как правило, влияют на процесс трансформации и рефракции волн, чтоне учитывается действующими расчетными методиками. Корректировку расчетовпараметров волн в таких условиях рекомендуется выполнять по данным натурныхизмерений, а при их отсутствии - на основе гидравлического или математическогомоделирования.

5.6.15При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо учитывать ирассчитывать не только параметры ветровых волн, но и волн зыби, которые в пределахотдельных регионов морских побережий имеют значительные высоты и периоды, атакже и продолжительность и повторяемость действия.

Расчетэлементов и параметров волн зыби на глубокой воде выполняется согласноположениям, изложенным в Руководстве /3/. Рефракция и трансформация волн зыбирассчитывается как и ветровых волн согласно положениям, изложенным в СНиП /1/ ипособии к нему /2/.

5.6.16Элементы волн на огражденных акваториях

Когражденным акваториям относятся акватории портов, естественных и искусственныхбухт. Основными факторами, определяющими поле волн на таких акваториях,являются: размеры и структура исходных волн, проникающих на огражденнуюакваторию; плановое расположение волнозащитных и ограждающих сооружений;количественные характеристики поглощения и отражения волновой энергии этимисооружениями; рельеф дна и глубина акватории /2/. Основными физическимифакторами, формирующими поле волн на огражденной акватории, являются дифракция,отражение и гашение волн около оградительных сооружений.

Высотыдифрагированных волн на портовых акваториях определяют по методике, изложеннойв прилож. 1 СНиП /1/ и пособия к нему /2/. Расчет дифракции волн в естественныхи искусственных бухтах должен сочетаться с расчетом их рефракции, вызваннойтем, что дно в бухте не является горизонтальным.

Дляуточнения расчетов дифракции и рефракции волн на огражденных акваторияхвыполняется гидравлическое моделирование на пространственной модели.

5.6.17При проектировании морских берегозащитных сооружений рекомендуется выполнитьрасчеты прогноза штормовой активности моря. Наличие такого прогноза даетвозможность более четкого планирования работ по берегозащите во времени.

Воснову прогноза штормовой активности моря заложен ее циклический характер. Впределах таких циклов численные значения штормовой активности колеблются отмаксимальных до минимальных ее величин. Методами гармонического анализа можноосуществить фильтрацию временного ряда (за период не менее 20 - 25 лет)значений штормовой активности моря. Каждая из выделенных таким образомгармоническая составляющая может быть экстраполирована на время упреждения. Ихсинтез на протяжении заданного периода времени упреждения по сути своей иявляется прогнозом штормовой активности моря.

Вкачестве единицы измерения штормовой активности принимается суммарный за годпоток волновой энергии на единицу площади взволнованной поверхности моря , которыйвычисляется по формуле:

,                                                                (5.15)

где: - средняя в градации высота волны, м;

- среднийпериод, с;

- средняядлина, м;

g - удельный весморской воды, кг/м3;

Ра- продолжительность волнения каждой градации высот волн, сут.

Дляудобства расчета потока волновой энергии формула (5.15) после несложныхпреобразований приведена к виду:

,                                                        (5.16)

где d -глубина в точке измерения волн.

Исходнымматериалом для расчета потока волновой энергии являются данные натурныхизмерений высот и периодов волн в виде ежегодных таблиц повторяемости градацийвысот волн по всем волноопасным направлениям для защищаемого участка (региона)побережья.

Расчетпрогноза штормовой активности моря выполняется с применением ПЭВМ по программе,которая приведена в прилож. В. Наиболее достоверным интервалом прогноза величинштормовой активности является 5 лет, т. к. погрешность прогноза растет сувеличением интервала упреждения. По мере увеличения продолжительности периоданаблюдений за волнением прогноз уточняется, а его точность увеличивается.

5.6.18При проектировании морских берегозащитных сооружений, особенно искусственныхпляжей, необходимо учитывать влияние на них краевых волн, которые формируются вприбойной зоне моря в процессе взаимодействия обрушающихся волн с воднымимассами. Параметры краевых волн определяются высотой, периодом и направлениемраспространения приходящих волн, а также протяженностью пути взаимодействия ихс подводным береговым склоном. Краевые волны способствуют увеличению волновогонагона, формированию периодических течений в прибойной зоне, подводных песчаныхвалов. Их пространственное перемещение во время шторма способствует подмывуоснований расположенных здесь берегозащитных сооружений.

Расчетпараметров краевых волн выполняется на ЭВМ согласно алгоритму программы,изложенной в прилож. Г.

 

5.7Расчет ветрового нагона

 

Величинаветрового нагона зависит от длины разгона, скорости ветра и средней глубины научастке нагона. Она принимается по данным натурных наблюдений, а при ихотсутствии допускается определять по формуле, представленной в /11, 12/:

,                                                             (5.17)

где: VW - расчетная скорость ветра, м/с;

d - средняяглубина на участке нагона, м;

L- длина разгона, м;

a - угол между направлением ветра и геометрической осью нагонной частиводоема, а для открытых берегов - нормалью к береговой линии;

К- безразмерный коэффициент, ориентировочно заключенный в пределах 6×103 - 12×10-3. СНиП /1/ предлагает формулу расчетаветрового нагона практически однотипную с приведенной выше, но с другимзначением коэффициента К.

 

5.8Расчет волнового нагона

 

Волновойнагон формируется при обрушении волн и его величина зависит от расчетной высотыволны по линии первого обрушения (hsur) и ее среднегопериода. Расчет волнового нагона выполняется по формуле, приведенной в /11,13/:

.                                                                           (5.18)

 

5.9Течения в прибрежной зоне моря

 

5.9.1В прибрежной зоне моря действуют два основных вида движений воды, тем или инымобразом обусловливающие перенос и перераспределение донных наносов в еепределах: вдольбереговое, вызванное косоподходящими волнами, и поперечное,формирующееся за счет разности уровня воды по ширине прибойной зоны. Для оценкиобщей картины переноса воды вдоль берега используется метод расчетараспределения по ширине прибрежной зоны при сравнительно однородном рельефе днаосредненной по глубине скорости вдольберегового течения (), основанный на теоретических разработках Лонге-Хиггинса /14, 15/, поформуле:

,                                                                  (5.19)

где:Х - относительное расстояние от линии первого обрушения значимой (17 %обеспеченности в системе) высоты волны расчетного шторма до уреза воды с учетомволнового нагона. Значения Х принимают последовательно величины 1/Z, 2/Z, 3/Z,...,Z/Z,где Z - количество участков принятой ширины, на котороеразбивается подводный береговой склон при расчете вдольберегового расходананосов через заданный створ.

ВеличинаV0,представляющая скорость воды без учета горизонтального обмена, вычисляется поформуле:

,                                                       (5.20)

где: tgjb - средний уклон подводного берегового склона междуурезом воды и глубиной, равной l,3hsur; fw - коэффициент донного трения; qcr - угол подхода расчетной волны к берегу на глубине dcr, который определяется в процессе расчетатрансформации и рефракции волн согласно положениям СНиП /1/; , где hsur- высота значимой волны в расчетном шторме,вычисленная согласно положениям /1/, dcr - глубина сепервого обрушения. Величину b в первом приближении можно принимать в пределах0,62 - 0,78 для зоны первого обрушения и около 1,0 - для последнего обрушения.

5.9.2Величину qcrрассчитывают по формуле, преложенной в работе /16/:

,                                                      (5.21)

где q0 - уголподхода расчетной волны к берегу на глубокой воде .

КоэффициентfW вычисляется по формуле:

,                                                                         (5.22)

где D -средневзвешенный диаметр донных наносов, W - ихгидравлическая крупность, которая вычисляется по формуле:

,                                                                   (5.23)

где . Здесь rS - плотность наносов; r - плотностьморской воды.

Величинакоэффициента Kk рассчитываетсяс учетом безразмерного параметра (а), который вычисляется по выражению:

,                                                                                  (5.24)

где: u - коэффициент кинематической вязкости, равный 9,3 × 10-6 м2/с; (w - круговая частота, равная .

С учетом этого параметра:

.                                                                                    (5.25)

Входящие в формулу (5.19)составляющие коэффициенты вычисляются по формулам:

                                                                                (5.26)

                                                                         (5.27)

                                                                       (5.28)

                                                                            (5.29)

,                                                                              (5.30)

где: Nb - параметр, характеризующий особенности поперечного обмена водных массв зоне обрушения волн, вычисляемый по выражению, предложенному в работе /17/:

.                                                           (5.31)

Вредких случаях, когда r равно 2/5, уравнение принимает вид:

                                                                (5.32)

Присложном и неоднородном рельефе дна расчет выполняется с помощью ЭВМ поалгоритму программы, изложенной в прилож. 3 Свода правил.

5.9.3Решающее влияние на устойчивость наносов на подводном склоне и их транспортоказывают максимальные прямые (направленные к берегу) и обратные (направленныев сторону моря) горизонтальные составляющие придонной волновой скорости,поскольку наносы более или менее реагируют на приложенную силу только в фазах,близких к максимальному их значению. И если максимальные придонные волновыескорости вызывают нарушение устойчивости донных наносов, то их перенособеспечивают течения, возникающие за счет разности прямых и обратных волновыхдвижений жидкости. Расчет указанных выше течений выполняется на ЭВМ пометодике, изложенной в прилож. 3.

 

5.10Вдольбереговой и поперечный транспорт наносов

 

5.10.1Для определения расхода наносов, формирующимся под воздействием волнения игенерируемых им течений на заданной глубине в единицу времени с единичнойплощади подводного берегового склона от глубины начала движения наносов довысшей точки волнового наката, используется зависимость средней объемнойинтенсивности перемещения твердого материала от характеристик скоростного поля,выраженного через параметр Шильдса.

5.10.2Расчет глубины начала перемещения донных наносов данной крупности подвоздействием волнения проводится из условия равенства начальной скорости ихдвижения волновой скорости на уровне абсолютной шероховатости твердых частиц. Всвязи с этим предварительно определяется структура и толщина погранслоя. Крометого, при этих расчетах учитывается степень отстаивания скорости перемещениянаносов от скорости волнового движения жидкости, обусловленной крупностью,плотностью и формой твердых частиц.

5.10.3В конкретных природных условиях расход наносов не может превышать определенногопредела, называемого емкостью вдольберегового и поперечного потоков наносов.Если лито- и гидродинамические и морфологические условия вдоль береговой линииостаются неизменными, то транзитный вдольбереговой расход наносов остаетсяпостоянным, не вызывая ни размыва, ни аккумуляции в пределах этого участкаберега. При изменении указанных выше условий вдоль береговой линии емкостьпотока может уменьшиться, и избыток наносов выпадет из потока, вызвав аккумуляциюих на надводной и подводной частях берегового склона и возможное выдвижениелинии уреза в сторону моря. При увеличении емкости вдольберегового потокананосов их дефицит будет возмещен за счет размыва пляжа и берегового уступа, ибереговая линия на этом участке сместится в сторону суши.

5.10.4При недостаточном количестве наносов на подводном береговом склоне реальный ихрасход, называемый мощностью вдольберегового и поперечного потоков наносов,составляет некоторую часть от емкости.

5.10.5Необходимым и достаточным признаком равенства мощности и емкостивдольберегового и поперечного потоков наносов в естественных условиях наконкретном участке побережья является наличие в его пределах профиляотносительного динамического равновесия подводного берегового склона,сложенного рыхлым материалом. И наоборот, необходимым и достаточным дляформирования профиля относительного динамического равновесия является равенствомощности вдольберегового и поперечного потоков наносов их емкости припостоянном за длительное время волновом режиме.

5.10.6Для перехода к оценке объемов перемещения наносов за определенное время,выраженное в сутках qt3/сут),используется формула:

От = ТtРаqт,                                                                                      (5.33)

где: Tt - количество секунд в сутках (86400);

Pa -продолжительность волнения, сут;

qт - расход наносов, м3/с.

5.10.7При расчете транспорта наносов необходимо учитывать фактор их истираемости вовремени, которая приводит к уменьшению диаметра наносов, а это вызываетувеличение емкости и мощности потока наносов.

5.10.8Расчет всех количественных характеристик вдольбереговых и поперечных потоковнаносов от глубины начала их движения до высшей точки волнового нагона набереговой откос выполняется на ЭВМ согласно прилож. 3.

5.10.9В генеральных схемах берегозащитных мероприятий должны быть даны оценки бюджетананосов по всем литодинамическим системам, выделенным на рассматриваемомпобережье. Оценка бюджета наносов в данной литодинамической системеосновывается на учете поступления, выноса (потерь) наносов, их транспорта,результирующего избытка или дефицита наносов. Бюджет наносов определяется сцелью качественной и количественной оценки их динамики на защищаемом участкепобережья и соседних с ним.

 

5.11Качество морской воды на участке размещения берегозащитных сооружений

 

5.11.1При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо знать данные окачестве морской воды в зоне сооружений: температурный режим воды, содержание вней коррозивных элементов, взвешенных твердых частиц, организмов, которыеспособствуют обрастанию ими конструкций сооружений, древоточцев и др.

Настадии изысканий должен быть определен химический состав воды, при этом особоевнимание должно быть обращено на наличие в воде таких коррозивных элементов,как хлоридные и сульфатные ионы.

5.11.2Колебания температуры воды влияют на интенсивность коррозии металлическихчастей конструкций, бактериальной коррозии, обрастания сооружений живымиорганизмами (водорослями, моллюсками и др.).

5.11.3При разработке планов компоновки берегозащитных сооружений на побережьях курортногоиспользования должно быть предусмотрено удаление на безопасное расстояние отберегозащитных сооружений всех возможных источников бактериологического,химического и механического загрязнения морской воды (выпуск ливневых,хозяйственных, промышленных и фекальных вод и др.).

5.11.4На участках побережий интенсивного курортного и рекреационного использованиясистематический анализ качества морской воды должен быть включен в программымониторинга береговой зоны.

 

6НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

 

6.1Основные расчетные показатели морских берегозащитных сооружений

 

6.1.1Морские берегозащитные сооружения подразделяются на постоянные и временные.Постоянные относятся к гидротехническим сооружениям II, III иIV классов, временные - к V классу капитальности.Принятый класс капитальности берегозащитных сооружений должен быть указан натитульных листах проектных документов.

Капитальностьберегозащитных сооружений необходимо назначать с учетом класса капитальностизащищаемых объектов и с учетом размеров ущерба, который может быть причиненобъекту в результате разрушения берегозащитного сооружения. Сооружения,разрушение которых влечет за собой немедленный вывод из строя защищаемогообъекта, принимаются с классом капитальности, равным классу капитальностизащищаемого объекта.

6.1.2Основные расчетные показатели морских берегозащитных сооружений по классамкапитальности приведены в табл. 6.1. Для каждого класса капитальностиберегозащитных сооружений установлены дифференцированные требования (см. табл.6.1):

попрочности и устойчивости - применением дифференцированных коэффициентов запаса,обеспеченностей уровня моря, параметров волнения и величин возвышения гребнейсооружений над расчетным уровнем;

постепени надежности заложения оснований фундаментов сооружений против подмыва -назначением дифференцированных величин заглублений их ниже глубины размыва.

Расчетысооружений на устойчивость и прочность производятся на допускаемые нагрузки.


Таблица6.1 - Расчетные показателя морских берегозащитных сооружений по классамкапитальности

 

 

Класс капитальности

 

II

III

IV

Морские берегозащитные сооружения

Запас глубины заложения подошвы фундамента ниже размыва грунтов основания

Коэффициент запаса устройчивости, %1)

Вероятность превышения, %2)

Запас глубины заложения подошвы фундамента ниже размыва грунтов основания

Коэффициент запаса устройчивости, %

Вероятность превышения, %

Запас глубины заложения подошвы фундамента ниже размыва грунтов основания

Коэффициент запаса устройчивости, %

Вероятность превышения, %

 

Нескаль-

ных грунтов I-II категории

Скальных грунтов IV категории и выше

На сдвиг

На опроки-

дывание

Уровней моря

Высот волн

Нескаль-

ных грунтов I-II категории

Скальных грунтов IV категории и выше

На сдвиг

На опроки-

дывание

Уровней моря

Высот волн

Нескаль-

ных грунтов I-III категории

Скальных грунтов IV категории и выше

На сдвиг

На опроки-

дывание

Уровней моря4)

Высот волн3)

Искусственные свободные песчаные пляжи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из средних годовых 50

4/30

Искусственные свободные галечные пляжи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из наивыс-

ших за год 1

4/1,30

Береговые огранительные дамбы (с облицовкой откоса)

1,5

0,5-1,0*)

Морс-

кого откоса 1,4

 

Из наивыс-

ших за год 1

2/1

1,0

0,4-0,7

Морс-

кого откоса 1,3

 

Из наивыс-

ших за год 1,3

4/5

0,75

0,3-0,5

Морс-

кого откоса 1,2

 

Из средних годовых 50

4/5

Пляжи в комплексе с пляже удерживающими сооружениями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4/5

Подпорно-волноотбойные стены

1,5

0,5-1,0

1,4

1,4

Из наивыс-

ших за год 1

2/1

0,75

0,4-0,6

1,3

Из наивыс-

ших за год 25

1,3

4/5

0,75

0,3-0,5

1,2

1,2

Из средних годовых 50

4/5

Волногасящие прикрытия из камня и фасонных массивов и бермы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,75

0,3-0,5

Морс-

кого откоса 1,2

 

Из средних годовых 50

4/5

Буны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

0,2-0,4

1,2

 

 

4/5

Подводные волноломы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

0-0,2

1,2

 

 

4/5

 

Примечания: 1) Значения коэффициента запаса, полученные порасчетам, не должны быть менее указанных в таблице, а один из них, являющийсялимитирующим, не должен превышать эти значения более чем на 15 %.

2) Когда вероятностипревышения (обеспеченность) расчетных уровней и высот волн, указанных втаблице, не отвечают фактически возможным сочетаниям (период стояния высокихуровней не совпадает с периодом сильных штормов), расчетный уровень допускаетсяопределять только для периода сильных штормов.

3) Числитель - высота волны врежиме, знаменатель - то же в системе.

4) Для сооружений VI классакапитальности на отмелых берегах (i < 0,03) к отметке расчетногоуровня рекомендуется добавлять величину ветро-волнового нагона, определяемогодля исходных расчетных параметров ветра и волн.

*) Меньшие значениясоответствуют плотным осадочным породам, не нарушенным трещинами; большие -полускальным (аргилитам и др.).

 


6.1.3Расчетные элементы волн следует принимать с учетом подверженностиберегозащитного сооружения воздействию необрушенных, обрушающихся илиразрушенных волн, а также с учетом геометрических характеристик, проницаемостии сквозности сооружения. Интенсивность волнового воздействия, испытываемогосооружением, может изменяться вдоль сооружения с изменением уровня воды и вовремени (в ходе шторма и в течение волнового периода). Поэтому волновые условиядолжны быть определены в разных сечениях вдоль сооружения и при разных уровняхводы.

6.1.4Для проверки устойчивости морских берегозащитных сооружений из гравитационныхмассивов на сдвиг рекомендуется принимать следующие значения коэффициентовтрения бетона по основанию:

поповерхности прочной скалы и каменной наброски                                                       -0,50,

поизвестнякам и песчаникам                                                                                                   -0,30 - 0,45,

погалечно-песчаному грунту береговых отложений                                                         -0,40,

попескам пляжевых отложений                                                                                               -0,30,

поплотным глинистым сланцам и мергелям с неомыливающейся

поверхностью                                                                                                                                -0,25 - 0,35,

поглинам и суглинкам, а также глинистым сланцам и мергелям

идругим грунтам с смыливающейся поверхностью                                                          -0,20 - 0,25.

6.1.5Глубину заложения подошвы бун и подводных волноломов следует назначать с учетомсвойств грунтов основания по табл. 6.1, а также с учетом долговременных исезонных понижений поверхности пляжа и подводного берегового склона.

6.1.6Принятые в проекте глубины размыва в нескальных грунтах должны обосновыватьсяматериалами изысканий, в том числе результатами анализа береговых процессов, иопытом строительства морских берегозащитных сооружений. Глубина размыва вскальных грунтах условно принимается равной верхнему слою породы, разрушенномуфизико-механическими процессами.

6.1.7Величину заглубления подошвы фундамента гравитационных сооружений нижерасчетной глубины размыва необходимо принимать с учетом класса берегозащитныхсооружений по табл. 6.1.

6.1.8Подошва фундамента волноотбойных стен, корневых частей бун и траверсов должнарасполагаться на 0,2-0,3 м ниже глубины промерзания грунтов.

6.1.9В случае, если фунты в основании берегозащитного сооружения не удовлетворяюттребованиям несущей способности или устойчивости против размыва, следуетпредусматривать их замену каменными постелями.

6.1.10При проектировании оснований берегозащитных сооружений следует учитывать, чтокаменная постель может подвергнуться разрушению при воздействии на неефильтрационных течений, возбуждаемых волнами, поэтому защитный слой постели илиберменные плиты своей массой должны надежно пригружать постель и обеспечиватьсе устойчивость. Глубина заложения подошвы постели должна быть большемаксимальной глубины размыва на величину запаса согласно табл. 6.1.

 

6.2Нагрузки от ветровых волн

 

6.2.1Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля определяютсясогласно положениям пп. 1.14 -1.19 главы 1 СНиП 2.06.04.82х /1/.

6.2.2Нагрузки от ветровых волн на подводный волнолом определяются согласноположениям п. 3.1 главы 3 СНиП 2.06.04.82х /1/.

6.2.3Максимальную донную скорость перед берегоукрепительным сооружением определяютсогласно положениям п. 3.2 главы 3 СНиП 2.06.04-82х /1/.

6.2.4Нагрузки от волн на вертикальную стенку необходимо определять согласноположениям пп. 3.3, 3.4 главы 3 СНиП 2.06,04-82х /1/.

6.2.5Волновые давления на криволинейный участок волноотбойной стены определяютсясогласно положениям п. 3.5 главы СНиП 2.06.04-82х /1/.

6.2.6Нагрузки от волн на головной массив буны необходимо определять согласноположениям п. 3.6 главы 3 СНиП 2.06.04-82х /1/.

6.2.7Для условий сильно приглубных берегов, где конструкция бун состоит из двух итрех курсов бетонных массивов в их головной части, и с учетом неравномерностираспределения нагрузок по высоте внешней грани буны расчет их следует выполнятьс учетом рекомендаций:

максимальныезначения горизонтальных Рх,ext, Рх,int, кН/м и вертикальной Рz, кНм, проекцийравнодействующих линейной нагрузки от разбивающихся волн на головной элементбуны необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающего волнового давления(рисунок 6.1). При этом значения волнового давления на внешнюю Pext, кПа, и теневую Рint, кПа,грани буны и соответствующие возвышения гребня волны hext, м,и hint, м, должны определяться поформулам:

,                                               (6.1)

,                                                                       (6.2)

где ka - коэффициент, учитывающий неравномерность давленияпо длине сооружения (табл. 6.2) в зависимости от угла a подхода фронта волны к буне, ширина которой b, а длинаэлемента (курса)  (см. рисунок 6.1); Кb - коэффициент, учитывающий угол между продольной осьюсооружения и фронтом волны a и утлом наклонабоковой грани буны относительно вертикали b, определяемый поформуле:

kb =0,5(l + cos2 a × cos2 b);                                                                              (6.3)

kd - коэффициент, учитывающийнеравномерность давления по высоте внешней и теневой граней буны, принимаемый взависимости от глубины у сооружения d и длины разбивающейся волны  поформулам:

навнешней грани буны при Z = 0 Кd = 1,5;

приZ = d

                                                                                 (6.4)

 

Рисунок 6.1 - Эпюры волнового давления на буну

 

Таблица 6.2 - Значения коэффициента ka, устанавливающего неравномерность давления

 

Грань бумы

bctga

Коэффициент ka при значении

 

 

0,3 и менее

0,05

0,1

0,2 и более

Внешняя

-

1

0,75

0,65

0,60

Теневая

0

0,70

0,65

0,60

0,55

 

0,5

0,45

0,45

0,45

0,45

 

1,2

0,18

0,22

0,30

0,35

 

2,5

0

0

0

0

 

Волновое давление на средниеи корневые элементы буны, расположенные, соответственно, в приурезовой зоне иза линией уреза в пределах наката волны, определяются с учетом положений п. 3.3главы 3 СНиП 2.06.04-82x /1/.

6.2.8Для расчета нагрузок на упорный элемент подводного банкета применяютсяположения п. 3.1 главы 3 СНиП 2.06.04-82x /1/ снебольшими изменениями:

максимальныезначения горизонтальной Рх, кН/м и вертикальной Рzи Рc, кН/м, проекций равнодействующей линейной нагрузки отволн при ложбине волны необходимо принимать по эпюрам бокового и взвешивающеговолнового давления (рисунок 6.2), при этом значения р, кПа, должны приниматьсяв зависимости от Z по формулам:

Z = Z1 при Z1 ³ Z2 ,                                                  (6.5)

Z = Z3 = d, Р3 = P2,                                                                                 (6.6)

где:Z1 -ордината верха сооружения, м;

Z2 - ордината подошвы волны, м, определяемая по табл. 16п. 3.1 главы 3 СНиП 2.06.04-82x /1/;

Z3- ордината поверхности воды за упорным элементом подводного банкета, м,определяемая по формуле (73) п. 3.1 главы 3 СНиП 2.06.04-82x/1/;

Z4- ордината гребня волны перед упорным элементом подводного банкета, принимаемаяпо табл. 16 п. 3.1 главы 3 СНиП 2.06.04-82x /1/.

Рисунок 6.2 - Эпюры волнового давления на упорныйэлемент подводного банкета

 

6.2.9Нагрузки и воздействия на проницаемые берегозащитные сооружения, представляющиесобой относительно тонкую проницаемую стенку, которая может состоять из колоннили свай с зазорами между ними, железобетонных плит с отверстиями, ступенчатыхконструкций и др. определяются согласно рекомендациям, изложенным в методике/18/.

Схемавзаимодействия волн с проницаемыми сооружениями показана на рисунке 6.3. Впредлагаемой методике рассматриваются сооружения, устанавливаемые в мелководнойзоне моря (d £ 0,1 ).

Рисунок 6.3 - Взаимодействие волн с проницаемымсооружением:

d - глубина воды у стенки; d - толщина проницаемой стенки;

b -ширина волновой камеры; а0 - амплитуда подходящих волн;

a1 - амплитуда прошедших волн; а2 -амплитуда отраженных волн

 

Расчет нагрузок от волн напроницаемые сооружения включает:

определениерасчетной глубины и параметров волн в месте установки сооружения, которыевыполняются согласно положениям СНиП 2.06.04-82х /1/ и главы 5настоящего Свода правил;

определениекоэффициента гидравлического сопротивления проницаемой стенки согласнорекомендациям /19, 20/;

определениекоэффициента отражения и прохождения волн;

определениенагрузок от волн на проницаемую стенку и величины заплеска.

Коэффициентотражения волн от проницаемой стенки с волновой камерой определяется поформуле:

,                                                               (6.7)

где: y3 -заданный коэффициент отражения от береговой границы;  - волновое число; j - мнимая единица; w - круговая частотаволны; g - ускорение силы тяжести;  - безразмерныйпараметр,  - линеаризованный коэффициентсопротивления, где Vср -средняя скорость жидкости у проницаемой стенки, определяемая по формуле:

.                                                                      (6.8)

Коэффициентпрохождения волн рассчитывается по формуле;

.                                                                    (6.9)

В формулах (6.8) и (6.9)инерционный член не учитывается, т. к. его роль для рассматриваемыхотносительно тонких конструкций с большим гидравлическим сопротивлениемневелика.

Вслучае отсутствия отражения от береговой границы (y3 = 0)формулы для расчета |y1| и КТимеют вид:

,                                                                          (6.10)

.                                                                         (6.11)

Формулы(6.8) и (6.9) рекомендуется применять для расчета коэффициентов отражения ипрохождения необрушающихся волн. В прибойной зоне коэффициенты |y1| и Кт рекомендуется рассчитывать поформулам (6.10) и (6.11), так как за время прохождения гребней волн колебаниясвободной поверхности в волновой камере практически затухают.

Максимальныелинейные сдвигающие нагрузки на проницаемую стенку определяются по формуле:

.                                         (6.12)

Высотамаксимального заплеска на морскую грань проницаемой стенки определяется поформуле;

.                                                                           (6.13)

Высотамаксимального заплеска на береговую непроницаемую границу определяется согласноположениям СНиП 2.06.04-82 /1/ с учетом того, что к этой границе волны подходятс амплитудой а1.

В ответственных случаяхволновые нагрузки на проницаемые сооружения рекомендуется определять методомгидравлического моделирования или по результатам численных расчетов на основенелинейных математических моделей.

6.2.10Для автоматизации расчетов волновых нагрузок рекомендуется применять программыдля ЭВМ, приведенные в приложениях И - Л.

 

6.3Нагрузки и воздействия льда

 

6.3.1Ледовые нагрузки и воздействия льда на береговой откос и берегозащитныесооружения следует определять согласно положениям главы 5 СНиП 2.06.04-82х/1/.

6.3.2В дополнение к этим положениям предлагается методика определения размеровнадвигов и навалов льда на береговой откос и откосные берегозащитные сооруженияв замкнутых водоемах, когда эти ледовые образования возникают при сплошномледяном покрове под действием температурного расширения льда, течения воды иветра /21/. Под замкнутым водоемом понимаются озера, крупные водохранилища иглубокие заливы морей, на которых в зимнее время образуется по всей акваториисплошной ледяной покров.

6.3.3Настоящую методику следует использовать при следующих условиях:

впериод зимы сохраняется или понижается уровень водоема;

полосанеподвижного льда-припая охватывает весь периметр водоема;

времянадвига льда на берег или сооружение соответствует зимнему или весеннему, передвскрытием водоема, периодам;

наибольшаятолщина льда в водоеме не превышает 1,0 м.

6.3.4Настоящую методику не разрешается использовать:

привозможности удлинения ледяного поля при его температурном расширении в сторонуоткрытой воды, расположенной вдоль берега за границей припая;

еслиберегозащитные сооружения выдвинуты в зону плавающего льда, т. е. за границуприпая.

6.3.5Толщина льда и его физико-механические свойства, состояние ледяного покрова,размеры надвигов и навалов льда и их распределение по периметру водоема,температура воздуха в периоды становления льда, ледостава и вскрытия водоемаопределяются по данным натурных наблюдений и измерений на гидрометеостанцияхРоскомгидромета. Период наблюдений должен охватывать не менее 5 лет. Порезультатам изучения ледового режима водоема должно быть проведенорайонирование площади ледяного покрова по его прочностным характеристикам(разреженный, сплоченный, монолитный) и размещению становых трещин.

6.3.6Исходя из размещения в плане монолитного ледяного покрова для дальнейшихрасчетов устанавливается положение прямоугольной системы координат. За ось Хпринимается продольная ось монолитного ледяного покрова, а за ось У - егоширина. Начало координат располагается в середине монолитного покрова.

6.3.7Расчетными уровнями воды в водоеме являются уровни в период открытой воды вовремя формирования на пляже заплесковых форм льда, ледостава и вскрытияледяного покрова (рис. 6.4). В зависимости от класса капитальности сооружения,защищаемого от надвига льда, обеспеченность расчетных уровней воды принимаетсяпо табл. 6.3.

 

Таблица6.3 - Расчетные уровни воды

 

Класс капитальности сооружений

I-II

III

IV

Обеспеченность уровней воды, %

 

 

 

из наивысших за год

1

20

-

из средних за год

-

-

50

 

6.3.8 Ширина полосынаплесковых форм льда на поверхности откоса сооружения в осенне-зимний периоддо ледостава принимается равной ширине наката расчетных волн и определяется всоответствии с рекомендациями п. 1.14 формула (25) положения СНиП 2.06.04-82х/1/.

6.3.9Ширина припая измеряется от уреза воды до линии сопряжения подводнойповерхности льда с дном или подводной частью откосного сооружения. От уровняводы в период ледостава линия сопряжения льда с дном находится на глубине Hf +  м (hl - расчетная толщина льда, м; Hf-разность отметок уровней Ур(2) - Ур(3) (рисунок 6.4)).

 

Рисунок 6.4 - Расчетные уровни воды в водоеме

Ур(1) - уровень открытой воды; Ур(2) - уровень водыпериода ледостава;

Ур(3) - уровень воды в период вскрытия льда

 

Ширинаприпая f, м (см. рисунок 6.4)вычисляется по формуле:

,                                                                   (6.14)

где jр - уголнаклона поверхности дна к горизонту, рад.

6.3.10 Ширина и высотанадвига льда на сооружение или на откос берега отсчитывается от линиисопряжения нижней поверхности льда с дном или подводным откосом сооружения(точка А на рисунке 6.5).

Рисунок 6.5 - Расчетная схема надвига льда на откоссооружения

 

6.3.11Линейная нагрузка на береговой откос или берегозащитное сооружение от ледяногопокрова q, кН/м, действующая в его горизонтальной плоскостивследствие термического расширения сплошного (монолитного) ледяного покрова,течения воды и ветра, рассчитывается по формуле:

,                                                                  (6.15)

где: gf -коэффициент надежности по нагрузкам, равный при классе капитальности сооруженийI - 1,20, II - 1,15, III -1,05, IV - 1,0;

pt- нагрузка от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении,кН/м;

Pa -нагрузка, вызываемая ветром, т. е. трением воздуха о наружную поверхностьледяного покрова, кН/м;

Рv- нагрузка, вызываемая течением, т. е. трением водяного потока о нижнююповерхность ледяного поля, кН/м.

6.3.12При изучении ледового режима водоема должны быть выявлены и проанализированывсе ранее происшедшие случаи надвига льда на берег и сооружения. По размерамэтих надвигов необходимо установить величину линейной нагрузки q.Если фактическая величина линейной нагрузки больше, чем вычисленная по формуле(6.15), то она должна быть принята в качестве расчетной в пределах данноговодоема.

6.3.13Нагрузка от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении Pt кН/м, определяется по формуле:

,                                                                             (6.16)

где рх - давление в толще льда,кН/м2 на расстоянии Х от начала координат монолита при еготемпературном расширении, которое вычисляется по формуле:

.                                                       (6.17)

Здесь:pl - пределупругости льда, где Х = Lh, который при отсутствии данныхдопускается принимать равным 50 кН/м2;

hi - коэффициент вязкости льда, КПа×ч, который зависит от температуры льда (tl, °C) и определяется по графику (рисунок 6.6);

a0 -коэффициент температурного линейного расширения льда; для практических целейего можно принимать при температуре от 0° до 20° С в среднем равным 5,5×10-5; 1/°С;

В - ширина сплошного(монолитного) ледяного поля, м;

Vt,h- скорость повышения температуры льда, °С/ч;

Lh -половина длины сплошного (монолитного) ледяного поля, м, в направлении еготемпературного расширения.

Рисунок 6.6 - Зависимостькоэффициента вязкости льда (hi×105 Кпа×ч) от температуры льда (tl, °C)

 

6.13.14.Скорость смещения umax, м/ч, любой точки ледяного поля (по направлению осиX) под действием температурного расширения льда определяется по формуле:

umax = 3a0Vt,hX,                                                                                (6.18)

Максимальнаяскорость смещения имеет место при Х = Lh.

6.13.15Нагрузка, вызываемая ветром, Рa, кН/м, определяется поформуле:

,                                                                     (6.19)

где: VW,max - максимальная скорость ветра 1 % обеспеченности в период над вигальда, м/с;

KW -коэффициент трения воздушного потока о шероховатую наружную поверхностьледяного покрова, кН×с22,равный:

.                                                                        (6.20)

6.13.16Нагрузка, вызываемая течением Рv,кН/м, рассчитывается по формуле;

Pv = KvVmax2Lh,                                                                                  (6.21)

где: Vmax - максимальная скорость течения воды подо льдом 1 %обеспеченности в период надвига льда, м/с;

КV- коэффициент трения водного потока о шероховатую нижнюю поверхность ледяногопокрова, кН×с24,равный:

                                                                           (6.22)

Примечание. Нагрузка, вызываемая трением водного потока о нижнююповерхность ледяного покрова в том случае, когда направление потока совпадает снаправлением ветра, в формуле (6.15) принимается со знаком плюс, при встречномтечении - со знаком минус.

 

6.3.17Ширина однослойного надвига льда на откос берега или сооружения c, м (см. рисунок 6.5)определяется по формуле:

,                                                           (6.23)

где: q -линейная нагрузка на сооружение или береговой откос от действия ледяногопокрова, кН/м;

jc - угол откоса, по которому происходит однослойныйнадвит льда на сооружение, рад.;

fd -коэффициент трения льда по поверхности откоса сооружения, который определяетсяпо табл. 6.4;

rl -плотность льда, кг/м3;

С- сила сцепления льда, кН/м2.

 

Таблица6.4 - Значения коэффициента трения льда fd

 

Надвиг льда

Коэффициент трения

Лед по льду

0,10

По бетону

0,10

по грунту

0,15

По свежему снегу толщиной, см: 0,5

0,17

2,0

0,27

15

0,92

 

6.3.18 Высота однослойногонадвига льда на берег или сооружение (Нс, м) (см. рисунок 6.5)вычисляется по формуле:

.                                                                     (6.24)

Онаотсчитывается от уровня воды, отвечающего периоду вскрытия водоема от льда (см.рисунок 6.5).

6.3.19Высота навала льда Нр, м (см. рисунок 6.5) при его надвиге на берегвычисляется по формуле:

,                                        (6.25)

где: j0 уголоткоса, по которому происходит однослойный надвиг льда на сооружение, рад.;

fa -коэффициент трения льда по льду (см. табл. 6.4). Высота льда в навалеотсчитывается от уровня воды, соответствующего периоду вскрытия водоема отольда (см. рисунок 6.5). Пустотность льда в навале может приниматься равной 50 %первоначального объема.

6.3.20Физико-механические свойства льда должны определяться на основе данных натурныхисследований, а при их отсутствии допускается принимать  = 940 кг/м3,С = 2 кН/м2, j0 =0,35-0,52 рад.

6.3.21Протяженность навала льда на береговой откос или откос сооружения вдоль линииберега устанавливается по результатам натурных наблюдений за морфологиейподводной зоны на рассматриваемом участке побережья. При этом, случай навалальда, вычисляемый по формулам (6.23-6.25), относится к наиболее опасным зонам:вершине подводного каньона, близко подходящего к урезу воды; наиболееприглубому месту дна; участку берега, расположенному по нормали к продольнойоси монолитного ледяного поля и т.д.

6.3.22Угол откоса jc,рад., по которому происходит однослойный надвиг льда на сооружение, следуетсчитать угол между горизонтом и линией, соединяющей точку А с бровкойсооружения (см. рисунок 6.5).

6.3.23При необходимости защиты от ледового воздействия транспортных магистралей идругих народнохозяйственных объектов, расположенных в зоне расчетного надвигальда и его навала, возможно создание в приурезовой зоне берм из скальногогрунта шириной, превышающей ширину однослойного надвига льда на откос, т. е.

.                                                                   (6.26)

6.3.24В целях уширения существующей полосы припая допускается применятьгравитационные массивные подводные волноломы со скошенной морской гранью приусловии формирования на них в осенне-зимнее время наплесковых форм льда вкачестве дополнительной защиты от надвигов льда. Образующийся лед с береговойполосы таких волноломов при понижении уровня воды в водоеме должен достигатьдна.

 

7МОРСКИЕ БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

 

7.1Классификация морских берегозащитных сооружений и области их применения

 

7.1.1Морские берегозащитные сооружения должны решать задачу стабилизации и защиты отабразии берегового склона и прилегающей к нему территории суши с находящимисяна ней сооружениями различного назначения либо ценными природными ландшафтами,восстановления, расширения и стабилизации естественных и искусственных пляжей.В соответствии с этим морские берегозащитные сооружения можно разделить на дваосновных вида:

берегоукрепительные- волноотбойные и подпорные стены, откосные и ступенчатые покрытия, дамбы,волногасящие прикрытия из камня и фасонных массивов, бермы, искусственныепесчаные и галечные пляжи, сооружения из проницаемых конструкций;

пляжеудерживающие- буны, подводные волноломы с траверсами, подводные банкеты.

7.1.2При выборе типа берегозащитных сооружений должны учитываться природные условиялитодинамической системы и ограничения, обусловленные требованиями экологии иохраны природы, обеспечения водообмена и санитарно-гигиеническими нормами наакватории расположения сооружений и технико-экономическими возможностямистроительных организаций.

7.1.3При первоначальном выборе типа сооружений и варианта защиты берега влитодинамической системе следует руководствоваться рекомендациями табл. 7.1,составленной с учетом типичных природных условий на отмелых и приглубныхберегах бесприливных морей.

 


Таблица7.1 - Примерные области применения берегозащитных сооружений

 

 

 

Берега

Состояние берега и наличие пляжевых наносов

Сооружения

с песчаными

с песчано-галечными пляжами на размываемом основании

с галечными пляжами на слаборазмываемом и неразмываемом основаниях

1

2

3

4

5

Берег устойчив. Периодические (сезонные) размывы пляжа.

Искусственные свободные пляжи с периодическим пополнением

Создаются при необходимости расширения существующего пляжа при наличии карьеров пляжевого материала

Естественное поступление наносов восполняет размывы пляжа

Буны

 

Допускаются для расширения существующего пляжа с искусственным периодическим пополнением низового участка берега в целях предупреждения его размыва

 

Подводные волноломы с траверсами

Рекомендуются только на оползневых участках

Берег размывается. Размывы, в том числе и низовые, на подводном склоне ограничены глубинами в прибойной зоне.

Искусственные свободные пляжи с периодическим пополнением

Рекомендуются как основное средство защиты берега

Рекомендуется как основное средство защиты берега при стоимости пляжевого материала, обеспечивающей экономически выгодные условия для их создания и эксплуатации

Естественное поступление наносов недостаточно для восполнения потерь от размывов

Буны

При недостаточном поступлении наносов применение бун не рекомендуется

Допускается применение непроницаемых бун с искусственным пляжем и периодическим пополнением низового участка берега при технико-экономической нецелесообразности искусственного свободного пляжа

 

Подводные волноломы с траверсами

Допускается с искусственным пляжем на участках распространения оползней с периодическим пополнением низового участка берега

Не рекомендуется

 

Сооружения проницаемой конструкции с волновой камерой

Допускается в сочетании с искусственным пляжем при условии его постоянного пополнения

 

Волноотбойные стены

 

Сооружаются в комплексе с бунами или подводными волноломами и искусственными пляжами для предупреждения размывов берегового уступа

 

Волногасящие бермы и прикрытия из горной массы, крупного камня и фасонных массивов

Допускаются как противоаварийные сооружения на ограниченный срок службы, кроме рекреационных зон

Угрожающий размыв берега.

Искусственные свободные пляжи

Допускаются при условии их непрерывного пополнения наносами

Размывы подводного склона распространяются на большие глубины. Естественного поступления наносов нет

Волноотбойные стены

 

Сооружаются в комплексе с бунами или подводными волноломами и искусственными пляжами для предупреждения размывов берегового уступа

 

Волногасящие бермы и прикрытия из горной массы, крупного камня и фасонных

Допускаются как противоаварийные сооружения на ограниченный срок службы, кроме рекреационных зон

 

массивов Сооружения проницаемой конструкции с волновой камерой

Допускаются в сочетании с искусственным пляжем при условии его постоянного пополнения

 


7.1.4Берегозащитные мероприятия должны проектироваться, как правило, для каждойлитодинамической системы в целом. В проекте берегозащитных мероприятий выборметода защиты должен быть обоснован волновой обстановкой в средних иэкстремальных условиях, результатами исследования бюджета наносов, с учетомэкономики и влияния мероприятий на окружающую среду. Берегозащитные мероприятиядолжны обеспечивать минимальные нарушения в настоящем времени и будущемприродных факторов в физическом и экологическом аспектах и эстетикилитодинамической системы. При выборе типа, размеров и расположенияберегозащитных сооружении в литодинамической системе должно учитываться нетолько достижение поставленной цели на защищаемом участке побережья, но такжевлияние проектируемых берегозащитных сооружений и мероприятий на примыкающие кнему участки побережья.

Припроектировании берегозащитных мероприятий следует иметь в виду, чтоиндивидуальная защита коротких отрезков размываемых берегов внутри большой зоныразмываемого побережья весьма сложна, дорогостоящая и малоэффективна, так какприлагающие незащищенные берега продолжают отступать. Частичные берегозащитныемероприятия могут даже ускорить размыв прилегающих берегов.

7.1.5При оценке состояния берегов в литодинамической системе должнапредусматриваться возможность использования существующей в ней естественнойзащиты и ее сохранения в ненарушенном состоянии. При этом необходимо учитывать,что надводная и подводная части существующего пляжа являются внешней границейзащиты, на которой гасится большая часть волновой энергии, а дюна на песчаныхпобережьях является внутренней границей защиты от жестоких штормов.

7.1.6В случае размыва пляжей или их отсутствия защита берега должна быть обеспеченаискусственными средствами с помощью различного вида берегозащитнымисооружениями, способствующих восстановлению и стабилизации пляжей. При изучениипроблемы искусственного восстановления пляжей необходимо выяснить возможностьмеханической или гидравлической доставки пляжевого материала на участокразмыва.

7.1.7На прямолинейных участках берега и при неизменном направлении результирующегопотока наносов вдоль него метод искусственного питания может обеспечить защитуберега на большом протяжении. Важное преимущество метода искусственного питаниясостоит и в том, что он устраняет основную причину размыва берега и пляжей - дефицитестественного поступления наносов на рассматриваемый участок побережья иустраняет низовые размывы на смежных участках побережья.

 

7.2Искусственные свободные песчаные пляжи

 

7.2.1К свободным следует относить искусственные песчаные пляжи, функционирующие безпляжеудерживающих сооружений. При экономически выгодном расположении песчаныхкарьеров и стоимости песка в них, а также условий доставки его на защищаемыйучасток побережья искусственные свободные песчаные пляжи являются эффективным иэкономически целесообразным методом защиты морских песчаных побережий отразмыва волнами и течениями. Этот метод защиты берега об абразии заложен самойприродой во взаимодействии размываемого берегового откоса со штормовымиволнами, в результате которого формируется профиль подводного береговогосклона, обеспечивающий наиболее полное гашение волновой энергии /22/.

7.2.2Использование искусственных свободных песчаных пляжей в целях берегозащитыпозволяет значительно снизить материалоемкость, стоимость и трудоемкость работ,а также сократить их сроки; в условиях курортов обеспечивает нормальныйводообмен в береговой зоне. Достоинством таких сооружений является ихприродоохранная роль, способствующая сохранению земельных ресурсов. Они нетолько полностью исключают низовые размывы берега, неизбежные при строительствекаких-либо других берегозащитных сооружений, но путем восполнения дефицитананосов во вдольбереговом их потоке обеспечивает стабилизацию участковпобережья, прилегающих к защищаемому.

7.2.3Искусственные свободные песчаные пляжи следует рассматривать как деформируемыесооружения, изменяющие в пространстве и во времени свое сечение и уменьшающиесвой объем под воздействием волнения и течений.

7.2.4Срок службы искусственных свободных песчаных пляжей определяется объемомпервоначальной отсыпки или намыва пляжеобразующего материала заданногодиаметра, а также частотой и объемом последующих их пополнений.

7.2.5Первоначальный объем отсыпки или намыва искусственных свободных песчаных пляжейвключает в себя:

количествопляжеобразующего материала, необходимого для образования профиля относительногодинамического равновесия;

величинуежегодных потерь его за счет вдольберегового уноса песка, оттягивания частицкрупностью менее 0,1 мм на глубины, превышающие расчетные, истиранияорганогенных наносов, если таковые входят в состав пляжеобразующего материала;

количествонаносов, необходимое для образования строительного профиля сооружения, в томчисле продольного профиля на его верховом и низовом примыкающих участках пляжак естественному берегу.

7.2.6Возможное отступание надводной части искусственного свободного песчаного пляжаза счет вдольберегового уноса пляжеобразующего материала должно определяться сучетом миграционных перемещений наносов.

7.2.7Определение параметров профиля относительного динамического равновесияискусственного свободного песчаного пляжа и возможного ежегодного отступанияего надводной части осуществляется с учетом расчетного уровня воды и параметровволн, имеющих заданную обеспеченность в режиме и системе (см. табл. 6.1) иэффективного (средневзвешенного) диаметра пляжеобразующих наносов.

7.2.8Расчетным горизонтом воды при проектировании искусственных свободных песчаныхпляжей является уровень 50 % обеспеченности из средних за год, увеличенный навысоту волнового нагона при расчетном волнении.

7.2.9При назначении класса капитальности искусственных свободных песчаных пляжейследует учитывать размеры ущерба, который может быть причинен защищаемомуобъекту в результате размыва пляжа. Если размыв пляжа влечет за собой вывод изстроя защищаемого объекта, его класс капитальности принимается равным классукапитальности защищаемого объекта.

7.2.10Определение возможного объема ежегодного вдольберегового уноса пляжевогоматериала (емкости вдольберегового потока наносов) производится с учетомсреднемноголетней продолжительности действия (в сутках) волнения с различнойвысотой волн и средним периодом по всем волноопасным для данного участкапобережья направлениям распространения волн. Определение исходных данных поветроволновому режиму осуществляется согласно рекомендациям, изложенным вразделах 5.5 и 5.6 главы 5 настоящего Свода правил. Расчет трансформации ирефракции волн выполняется по программе для ЭВМ, приведенной в приложении 3.

7.2.11Основными характеристиками искусственных свободных песчаных пляжей, подлежащимиопределению в процессе проектирования, являются:

отметкамористого края бермы пляжа;

средняямноголетняя и расчетная величины ежегодного отступания надводной части пляжа;

шириназаложения бермы пляжа;

поперечныйпрофиль надводной и подводной частей пляжа;

исходныйудельный и суммарный объем пляжеобразующего материала, необходимого дляформирования профиля относительного динамического равновесия подводного склонапляжей и поперечного профиля его в целом;

плановоеположение пляжа;

строительныйпрофиль сооружения;

объеми места последующих периодических эксплуатационных пополнений пляжа;

периодвремени между эксплуатационными подпитками;

технологияпроизводства работ по строительству пляжа и объем технологических потерьпляжеобразующего материала;

стоимостьстроительства создаваемого пляжа и текущего его содержания;

оценкаэкологического влияния искусственного песчаного пляжа на прилегающую акваториюприбрежной зоны моря.

Дляопределения проектных характеристик искусственного свободного песчаного пляжаиспользуется комплексная программа для ЭВМ, изложенная в приложении 3настоящего Свода правил.

7.2.12При проектировании искусственных свободных песчаных пляжей превышение мористогокрая бермы пляжа над средним многолетним уровнем моря DН, м принимается равным сумме высот волнового нагона Нn,м, высоты наката hrun, м расчетных волн и запаса на незатопляемость бермывысотой 0,1 hsur, м (рисунок 7.1.) по формуле:

DН = Hn + hrun+ 0,1 hsur.                                                                              (7.1)

Высотанаката hrun вычисляется согласно рекомендациям СНиП /1/.

Величинаволнового нагона определяется по формуле:

,                                                                            (7.2)

гдевеличина b = (h/d)cr в первом приближении равна 0,78 по линии первогообрушения и около 1,0 - по линии последнего обрушения.

Рисунок 7.1 - Поперечныйпрофиль относительного динамического равновесия искусственного свободногопесчаного пляжа:

1 - профиль относительногодинамического равновесия; 2 - нагонный уровень; 3 - строительный профиль; b- ширина бермы пляжа; с - ширинастроительной бермы; Lb - ширина профиля равновесия; ie -уклон естественного откоса карьерного грунта; ib -уклон профиля равновесия;

in - уклон пляжа в зоне наката расчетной волны; Нn- высота волнового нагона; hrum - высота волнового наката; hsur- высота волны

 

7.2.13 Ширину заложения бермыпляжа следует вычислять по формуле (см. рисунок 7.1):

,                                                                               (7.3)

где: n -число лет эксплуатации пляжа без его пополнения пляжеобразующим материалом;

Vl - скорость отступания надводной части пляжа за счет ежегодного размывапри средних многолетних волновых условиях.

Приn равном одному году, т. е. при ежегодном пополнениипляжа карьерным пляжеобразующим материалом, объем этого пополнения будетминимальным. Допускается срок эксплуатации искусственного свободного песчаногопляжа без пополнения увеличивать до 10 лет. Однако при этом первоначальныйобъем песчаного материала, необходимого для формирования профиля относительногодинамического равновесия, увеличивается за счет выхода мористого краясооружения на большие глубины, что приводит к его удорожанию при строительстве.

7.2.14Для определения изменения конфигурации искусственного свободного песчаногопляжа в плане за заданный период времени его береговая линия разбивается наэлементарные участки, азимуты нормали к генеральному их направлению отличаютсяне более чем на 10°.

7.2.15Сопряжение в плане береговой линии искусственного свободного песчаного пляжа сестественным берегом при расчетном уровне моря на верховом и низовом участкахзащищаемого участка морского побережья производится прямыми, перпендикулярнымиравнодействующим волнений от румбов, расположенных по соответствующую сторонуот нормали к мористому краю искусственного пляжа (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 - Плановое положение искусственногосвободного песчаного пляжа:

1 - строительный профильотсыпки; 2 - профиль относительного динамического равновесия; n -нормаль к береговой линии; Rn и Rb - соответственно равнодействующие волнений от румбов,лежащих влево и вправо от нормали к берегу; Lx -защищаемый участок берега; Ln и Lb - соответственно низовой и верховой сопрягающиеучастки

 

7.2.16Средняя скорость отступания или выдвижения надводной части искусственного пляжана элементарном его участке за заданный промежуток времени определяется поформуле:

,                                                                       (7.4)

где: Lx - протяженность элементарного участка искусственного свободногопесчаного пляжа, м;

SQ2-SQ1 -изменение результирующего вдольберегового потока наносов за заданный промежутоквремени в выходящем створе Q2элементарного участка пляжа по отношению к соответствующему потоку наносов Q1 во входящем створе.

7.2.17Расчет исходного удельного (на одном погонном метре береговой линии) объема песчаногоматериала, необходимого для формирования профиля относительного динамическогоравновесия искусственного пляжа, осуществляется путем наложения этого профиляна профиль естественного берегового склона на защищаемом участке побережья.

7.2.18Построение профиля относительного динамического равновесия производитсяследующим образом: на поперечном профиле естественного берегового склонаоткладывается отметка мористого края бермы искусственного пляжа и от неегоризонтальной линией в сторону моря откладывается ширина ее заложения (см.рисунок 7.1); от мористого края бермы искусственного пляжа уклоном in откладывается длина наката расчетной волны на береговой откос довысшей точки волнового нагона, от которой строится профиль относительногодинамического равновесия подводного берегового склона искусственного пляжа доглубины dcr. Если глубина моря в конце расчетного профиляпревышает глубину dcr, то его мористое окончание соединяется с дном линиейс уклоном 1/3iе (см. рисунок 7.1).

7.2.19 Удельный объем песчаногоматериала, необходимый для формирования профиля относительного динамическогоравновесия, численно равен площади графика, лежащего выше профиля естественногоберегового склона. Общий объем отсыпки или намыва пляжеобразующего материала назащищаемом участке побережья определяется как сумма средних удельных объемовмежду смежными поперечными профилями на длину защищаемого участка берега.

7.2.20Песок, необходимый для создания и периодического пополнения свободных пляжей,может разрабатываться в материковых или в морских подводных карьерах. Зерновойи минералогический состав песка является одним из основных показателейэкономической эффективности создания искусственных свободных песчаных пляжей.Крупность песка свободных пляжей должна быть по возможности большей или равнойкрупности песка естественных пляжей на укрепляемом участке побережья.Допускается содержание в песке гравийно-галечных фракций.

7.2.21Искусственное пополнение свободных пляжей песчаным материалом, включаябайпассинг, можно осуществлять следующими средствами:

наземнымиустановками, работающими по принципу обычного землесоса;

плавучимитрюмнорефулерными землесосами или ковшовым земснарядами;

наземнымтранспортом, в т. ч. автосамосвалами, скреперами и др.

7.2.22Местоположение выпуска напорного трубопровода на защищаемом берегу должноувязываться с размещением питающих отсыпок песка. Искусственные питающиеотсыпки размещаются с учетом гидро- и литодинамических условий прибрежной зоныморя и в соответствии с технико-экономической целесообразностью. Наиболееудобным местом размещения питающей отсыпки в большинстве случаев являетсяверхняя часть размываемого берега, считая по направлению господствующегодвижения насосов. При наличии экономической целесообразности питающие отсыпкидопускается размещать в нескольких местах вдоль защищаемого участка берега.

Местоположениепитающей отсыпки выпуска пульповода в особо сложной обстановке должновыбираться на основе планов рефракции, построенных для наиболее опасных волн повысоте и направлению.

 

7.3Искусственные свободные галечные пляжи

 

7.3.1К галечным (гравийно-галечным) относятся пляжи, содержащие в поверхностномподвижном слое не менее 65-70 % невзвешиваемых фракций наносов.

7.3.2Защита морских побережий искусственными свободными галечными пляжами требуетсяв тех случаях, когда естественный пляж отсутствует или под воздействиемприродных или антропогенных факторов размеры естественного пляжа уменьшаются иоказываются недостаточными для гашения штормовых волн /23/.

7.3.3Защита морских побережий искусственными свободными галечными пляжамицелесообразна на прямолинейных участках со слабо выраженным вдольбереговымпотоком наносов и в бухтах. Создание таких пляжей на открытых побережьях счетко выраженным вдольбереговым переносом наносов возможно при естественной илиискусственной компенсации потерь на вдольбереговой унос пляжевого материала.

7.3.4В каждом конкретном случае решение о защите берега искусственными свободнымигалечными пляжами должно приниматься по результатам технико-экономическихвариантов. Обязательным условием при этом является наличие близко расположенныхкарьеров пляжеобразующего материала с большим его запасом и доступнойстоимостью.

Защищаемыйучасток берега должен рассматриваться не изолированно, а во взаимосвязи ссоседними участками в пределах единой литодинамической системы. Как правило,искусственные свободные галечные пляжи оказываются предпочтительнее на участкахберега большого протяжения.

7.3.5Искусственное пляжеобразование обеспечивается доставкой на защищаемый участокберега необходимых объемов пляжеобразующего материала, их отсыпкой в зонудействия штормовых волн и последующей переработкой волнами и течениямистроительного профиля отсыпки в профиль относительного динамического равновесияискусственного пляжа. В процессе переработки пляжеобразующий материалперераспределяется по площади прибойной зоны, окатывается и сортируется покрупности с более плотной укладкой.

7.3.6Штормовой профиль относительного динамического равновесия искусственногосвободного галечного пляжа рассчитывается для пляжеобразующего материала,который способен перемещаться под воздействием расчетного волнения.Максимальная крупность подвижного пляжеобразующего материала Dmax, определяется по формуле:

,                                                 (7.5)

где: r и rн -плотность воды и камня соответственно;

hsur,1% - высота волны 1 %обеспеченности по линии последнего обрушения;

 - среднийпериод этой волны;

acr,u - угол подхода расчетнойволны по линии последнего обрушения.

7.3.7 Для расчета штормовогопрофиля относительного динамического равновесия искусственного свободногогалечного пляжа необходимо знать следующие исходные данные:

высотуволны 1 % обеспеченности в системе и 4 % обеспеченности в режиме (возможная 1раз в 25 лет) по линии ее последнего обрушения, hsur,1%, м;

высотуволны 30 % обеспеченности в системе и 4 % обеспеченности в режиме по линии еепоследнего обрушения, hsur,30% - м;

среднийпериод волн указанных обеспеченностей, , с;

уголподхода волн по линии последнего обрушения, acr,u;

отметкууровня моря 50 % обеспеченности из средних за год, Н50%, м;

отметкууровня моря 1 % обеспеченности из наивысших за год, h1%, м;

медианныйдиаметр пляжеобразующего материала, соответствующий 50 % обеспеченности поаккумулятивной кривой гранулометрического состава, D50%, м;

коэффициентТраска, характеризующий степень однородности пляжевого материала, S,определяемый по формуле:

.                                                                                (7.6)

где: D75%- диаметр наносов 75 %обеспеченности;

D25% - диаметр наносов 25 % обеспеченности.

7.3.8Штормовой профиль относительного динамического равновесия строится по четыремхарактерным точкам на профиле (рисунок 7.3):

Рисунок 7.3 - Схема характерных точек расчетногоштормового профиля динамического равновесия галечного пляжа:

Ао - точка профиля,до которой может достигнуть максимально возможный накат волн (вершина наката);Во - точка пересечения штормового профиля с уровнем воды 50 %обеспеченности из средних за год (урез); Со - точка, в которойпроисходит обрушение волн 30 % обеспеченности в системе; До - точка,в которой происходит обрушение волн 1 % обеспеченности в системе.

 

7.3.9Расчет надводной части штормового профиля производится при отметке уровня моря1 % обеспеченности из наивысших за год, а подводной части - от положения моря50 % обеспеченности из средних за год.

7.3.10Расчет характерных точек Ао, Во, Со и Довыполняется в прямоугольной системе координат, начало которой помещено в точкупересечения штормового профиля с положением уровня моря 50 % обеспеченности изсредних за год. Ось Х совмещена с положением уровня моря 50 % обеспеченности изсредних за год, а ось У направлена вверх (см. рисунок 7.3). На рисунке 7.3показаны две дополнительные точки:

В- пересечение линии штормового профиля относительного динамического равновесияс линией уровня моря 1 % обеспеченности из наивысших за год;

А- верх пляжа с учетом необходимости создания резервной полки на незатопляемостьпляжа.

7.3.11Координаты характерных точек относительно выбранной системы координат (положениелинии уровня моря 50 % обеспеченности из средних за год) в абсолютных отметкахбудут следующие: А (В, Н), Аонадв, Ннадв),В (a, h1%), Во (0, Н50%), Соподв, dсr,u,30% + Н50%), До(Lн.подв.1%,dсr,u,1% + Н50%),где:

В = Lн.надв.1%+ a + b;                                                                                          (7.7)

Н = hrun,1% + Н3 + Н1%;                                                                                        (7.8)

Внадв. = lн.надв.1% +а,                                                                                            (7.9)

Ннадв. = hrun,1% + h1%;                                                                                       (7.10)

Bподв. = Lн.подв.1% - С.                                                                                         (7.11)

7.3.12Координаты искомых точек для неоднородного пляжевого материала с S ³ 1,35 рассчитываются по формулам:

Lн.надв.1% - длина наката волн на надводную часть пляжа, считаяот уреза моря при уровне 1 % обеспеченности из наивысших за год:

;                                      (7.12)

hrun.1% - высота наката волн:

;                                (7.13)

Нз- высота- запаса пляжа на его незатопляемость:

Нз = 0,1 hsur.1%,                                                                                        (7.14)

а - ширина части пляжа при изменении уровня моря от 50% обеспеченности из средних за год до 1 % обеспеченности из наивысших за год:

;                                              (7.15)

в -ширина резервной полки на незатопляемость пляжа:

;                                                       (7.16)

dcr.u.30% - глубина обрушенияволн 30 % обеспеченности в системе, считая на уровень моря 50 % обеспеченностииз средних за год:

;                                                (7.17)

dcr.u.1% - глубина обрушенияволн 1 % обеспеченности в системе, считая на уровень 50 % обеспеченности изсредних за год:

;                                                   (7.18)

С -горизонтальное расстояние между точками Со и До:

;                                                          (7.19)

Lн.подв.1% - длина наката волн в подводной части пляжа, поабсолютной величине равная Lн.надв.1%.

Подставляязначения расчетных и исходных параметров с их знаками получаем координатыхарактерных точек штормового профиля относительного динамического равновесияискусственного свободного галечного пляжа, которые соединяются прямыми линиями(см. рисунок 7.3). Если точка До не совпадает с естественнымпрофилем дна, то линия СоДо продлевается до пересечения споследним.

7.3.13При создании пляжа из однородного по составу пляжеобразующего материала (S< 1,35) в формулы по расчету длины наката на надводную (Lн.надв.1%) и в подводной частях (Lн.подв.1%) пляжа необходимо ввести поправочный коэффициент КL,определяемый по графику (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 - Уменьшение длины наката в зависимости открупности однородного материала

 

7.3.14Для расчета строительного профиля искусственного свободного галечного пляжанеобходимо определить площадь F, заключенную между расчетным профилем относительногодинамического равновесия и естественным профилем берегового склона назащищаемом участке побережья. При этом расчетный штормовой профиль необходиморасполагать от проектного его положения (от берегового уступа, набережной ит.д.).

Полученноезначение площади отсыпки необходимо увеличить на 20 % с целью учета уменьшенияобъема отсыпаемого карьерного материала при его волновой переработке в профильпляжа.

7.3.15Обычно строительный профиль представляет собой наклонную в сторону моряповерхность с отметками у основания равными величине, определяемой по формуле(7.9). Морской край задается произвольно обычно при отметках от +0,5 до +0,7м.абс. Длина строительного профиля рассчитывается исходя из обеспеченияравенства площадей, заключенных между наклонной верхней линией строительногопрофиля и объемом материала. Морской край строительного профиля представляетсобой угол естественного откоса отсыпаемого пляжеобразующего материала.

7.3.16Рассчитанная величина площади Fs строительного профиля по своей величине будет равнаудельному объему отсыпки Yo пляжеобразующего материала, отсыпаемого на одинпогонный метр берега.

7.3.17С учетом длины участка и удельного объема материала рассчитывается общий объемматериала Wo, который необходимо отсыпать для созданияискусственного свободного галечного пляжа, способного гасить энергию волн,возможных 1 раз в 25 лет.

7.3.18В динамике искусственного свободного пляжа выделяют две фазы: а) фазуформирования поперечного и продольного профиля пляжа, когда отсыпка карьерногоматериала ведется форсированно, опережая потери; б) фазу эксплуатации,наступающей по достижении пляжем проектных размеров, когда темп отсыпокснижается до уровня, обеспечивающего лишь компенсацию потерь.

7.3.19Отсыпка искусственного свободного галечного пляжа может проводится с берега и сморя. При отсыпке с берега может быть использован один из трех способов:сплошной бермой по всей длине защищаемого участка берега; одиночным,периодически пополняемым отвалом; группой рассредоточенных вдоль берегаотвалов.

Взависимости от конкретных условий возможно применение комбинированных способов.При отсыпке с моря разгрузка пляжеобразующего материала должна производиться наглубине, меньшей глубины последнего обрушения расчетных волн.

7.3.20Для формирования галечных пляжей следует использовать карьерные материалыпрочностью не менее 3-4 кПа в сухом состоянии и 2,5-3,0 кПа - приводонасыщении.

7.3.21При создании искусственных свободных галечных пляжей наряду с природнымигалечно-гравийными смесями могут использоваться и щебеночные смеси изестественных залежей или полученные дроблением горных пород. Щебень,предназначенный для создания галечных пляжей, должен удовлетворять требованиямкрупности по гранулометрическому составу, прочности, водостойкости иморозостойкости. Наибольшую крупность фракций следует принимать не более 150мм.

7.3.22Крупность щебеночных смесей (горной массы) должна быть равна или большекрупности галечного материала естественных пляжей на защищаемом участке берега.Кроме того, карьерный материал не должен содержать более 5 % крупногабаритныхкамней, неподвижный под действием волн расчетного шторма.

7.3.23Потери пляжевого материала за счет вдольберегового уноса определяются длябесприточного участка как разность потока наносов на выходном и входномстворах. Для расчета величины вдольберегового перемещения наносов qt под воздействием расчетных параметров волниспользуется формула:

,                                   (7.20)

где: hsur.1% -высота волны 1 % обеспеченности в системе по линии последнего обрушения, м;

 - среднийпериод волн, с;

d50% - медианный диаметр пляжеобразующего материала, м;

rn -объемный вес наносов;

r - объемный вес воды;

acr.u- угол подхода волн к линии последнего обрушения;

Dt - времядействия данного волнения, сут;

koк - коэффициент, учитывающий влияние степениокатанности пляжевого материала на интенсивность его перемещения, определяемыйпо табл. 7.2.

 

Таблица7.2 - Значения коэффициента окатанности пляжевого материала kок

 

Степень окатанности, Ко

1

2

3

4

5

Коэффициент kок

1,90

1,38

1,15

1,00

0,90

 

Величина вдольбереговогопотока наносов определяется как алгебраическая сумма объемов перемещенияпляжевого материала под воздействием всего спектра волн разной высоты инаправлений.

7.3.24Среднегодовые потери галечного материала на истирание vr, для свободных пляжей следует определять по формуле:

vr = kr FS L, м3/год,                                                                                 (7.21)

где: FS - суммарная площадь сечения деятельного слоя пляжа, м2,которая оценивается по графику (рисунок 7.5) в зависимости от ширины надводнойчасти пляжа, Внадв., при уровне 50 % обеспеченности из средних загод;

L- протяженность искусственного свободного галечного пляжа, м;

kr - коэффициент истирания, который определяется поформуле:

kr = 5,32 × 10-2(rн/s)d50%hl,                                                                            (7.22)

где: rн -плотность наносов, кг/м3;

s - прочностьнаносов, кг/см2;

d50% - средняя крупность наносов,м;

hl - высота энергетически эквивалентной волны, м, которая определяется поформуле:

.                                                                            (7.23)

где: h -средние высоты волн по всем градациям, м;

t -продолжительность действия средних в градации высот волн всех вол неопасныхнаправлений, сут. (год);

St - суммарнаяпродолжительность всех волнений по градациям и направлениям распространенияволн, сут. (год).

Расчетпотерь на истирание производится для всех градаций высот волн и по всемволноопасным направлениям распространения волн. Общие потери на истираниегальки получаются суммированием результатов по всем градациям высот волн всехвол неопасных направлений.

Рисунок 7.5 - График для оценки суммарной за годплощади сечения деятельного слоя пляжа: 10-80 - средняя крупность частиц, мм

 

7.3.25Систематические отсыпки пляжевого материала, предназначенные на восполнениепотерь на унос и истирание, следует производить с верховой стороны свободногопляжа, считая по ходу господствующего движения наносов на участке берега сэкспозицией, обеспечивающей максимальное перемещение наносов.

7.3.26В первые два года эксплуатации искусственных пляжей, пока происходит скатываниеи превращение щебня в гальку, потери на истирание следует увеличить на 15-20 %.В этот же период происходит более интенсивный безвозвратный унос мелких фракций.

 

7.4Пляжи в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями

 

7.4.1Применение пляжеудерживающих сооружений обеспечивает стабилизацию идолговечность искусственных или естественных пляжей. Создание искусственногоили расширение естественного пляжа в комплексе с пляжеудерживающимисооружениями допускается в том случае, когда крутизна подводного береговогосклона, крупность пляжевого материала, экспозиция берега относительно волнений,определяющих господствующее вдольбереговое перемещение наносов, небольшие запасыпляжеобразующего материала в карьерах и его высокая стоимость не позволяютполучить искусственный свободный пляж, соответствующий расчетным показателям(см. табл. 6.1).

7.4.2Выбор типа пляжеудерживающих сооружений зависит от типа берега, на которомпредполагается создать искусственный пляж, стабилизировать или расширитьсуществующий, от очертания береговой линии в плане, гидро- и лито-динамическогорежима прибрежной зоны моря, геолого-геоморфологических характеристикберегового склона и др. Выбор типа сооружений для защиты искусственных иестественных пляжей на прямолинейных участках берегов в первом вариантедопускается выполнять с учетом рекомендаций табл. 7.1. Схемы формированияплановых очертаний и сечений искусственных пляжей в комплексе с пляжеудерживающимисооружениями приведены в табл. 7.3.

7.4.3Сооружения, предназначенные для защиты искусственных или расширенияестественных пляжей, должны быть запроектированы так, чтобы материал пляжа,равновесное положение которого будет формироваться волнами разных направлений,удерживался с минимальными потерями. Если равновесный откос искусственногопляжа не сопрягается с естественным подводным склоном вследствие большойкрутизны последнего, в основании пляжа в целях сокращения потерь пляжевогоматериала и объема первоначальной отсыпки следует сооружать подводный банкетили подводный волнолом из каменной наброски или другой конструкции (см. табл.7.3).

7.4.4Проектная ширина надводной части пляжа, создаваемого в комплексе спляжеудерживающими сооружениями, определяется его функциональным назначением:пляж для защиты берега или для рекреационных целей. В первом приближении ширинапляжа должна быть не менее: при галечных наносах - 3h расчетногошторма и уровне моря согласно табл. 6.1; при песчаных наносах - 8hпо линии первого обрушения волн расчетного шторма и уровня моря согласно табл.6.1.

Научастках берега, где природное поступление наносов не обеспечивает поддержаниепроектной ширины пляжа, следует принимать меры по искусственному пополнениюпляжа пляжеобразующим материалом.

7.4.5Создание искусственных пляжей или расширение и стабилизация естественных вкомплексе с пляжеудерживающими сооружениями должно сопровождатьсямероприятиями, предупреждающими возникновение низовых размывов берега. Эффектнизового размыва при применении бун в качестве пляжеудерживающих сооруженийдолжен быть предотвращен искусственной отсыпкой пляжеобразующего материала вмежбунные отсеки одновременно с их строительством, а при применении подводныхволноломов с траверсами - искусственное заполнение заволноломного пространствананосами одновременно с их строительством.

7.4.6Для проверки правильности компоновки искусственных пляжей с пляжеудерживающимисооружениями проводится гидравлическое и математическое моделирование.

 

7.5Волногасящие бермы из горной массы

 

7.5.1Волногасящие бермы из горной массы являются самостоятельным берегозащитнымсооружением, предназначенным для защиты от волнового воздействия и надвиговльда как естественных, так и искусственных прибрежных территорий, откосныхкреплений, волноотбойных стен и других сооружений, расположенных в приурезовойзоне /24/.

7.5.2Ширина бермы, кроме волногашения, должна удовлетворять размещению наплесковыхформ льда, полосы неподвижного льда (припая), величины навала льда при егонадвигах в процессе торошения, тем самым защищая от последствий этих явленийбереговой уступ и береговые сооружения.

7.5.3Обязательным условием для применения берм из горной массы в целях берегозащитыявляется наличие карьера с необходимым объемом и составом горной массы.


Таблица 7.3 - Искусственныепляжи, защищенные различными типами берегозащитных сооружений

 

№ п.п.

Типы сооружений

Характеристика конструкций

Эскиз компоновки сооружений с надводным пляжем

Эскиз сечения искусственного сооружения с естественным подводным склоном

1.

Буны

Непроницаемые

 

 

Сквозные

 

2.

Подводные волноломы с траверсами

Традиционной конструкции

Распластанного профиля

3.

Бумы с блокирующими элементами

Гребень блокирующего элемента расположен выше расчетного горизонта воды

 

4.

Сооружения, предназначенные для усиления мысовых эффектов на границах бухт

Гребень сооружения расположен выше расчетного горизонта воды

 

 


7.5.4 Надводная часть бермыпредставляет собой широкую полку, выполненную за счет наброски горной массы,рассчитанной на уположение ее строительного поперечного профиля волнами впроцессе эксплуатации до профиля динамического равновесия, который соответствуетрасчетному волнению заданной обеспеченности в режиме и системе и расчетномууровню моря. Поэтому такие бермы следует рассматривать как сооружения,изменяющие в пространстве и во времени свои геометрические размеры и очертанияи уменьшающие объем в процессе эксплуатации под воздействием волн и течений.Создание такого берегозащитного сооружения повторяет обычные в природе пляжи изотвалов скального обломочного материала.

7.5.5В процессе формирования профиля волногасящей бермы имеют место потери горноймассы, которые связаны с уплотнением тела бермы, вдольбереговым переносомслагающего ее материала и его истиранием. Уплотнение тела бермы происходит засчет вымывания мелких фракций горной массы в пустоты между крупными фракциями иобщей осадки насыпного скального грунта. В процессе уплотнения ивдольберегового уноса горной массы происходит образование отмостки из крупныхкамней на поверхности бермы в полосе наката волн и обратного фильтра под этойотмосткой, что обеспечивает устойчивость сформированного профиля бермы поддействием волн и течений.

7.5.6Геометрические размеры профиля динамического равновесия волногасящей бермы изгорной массы (рисунок 7.6) и величина ежегодного отступания ее надводной частиустанавливаются исходя из расчетного уровня воды, расчетных параметров волн,имеющих заданную обеспеченность в режиме и системе, и расчетного диаметра камняв горной массе.

Припроектировании волногасящей бермы из горной массы определяют:

отметкуверха полки бермы ;

среднийуклон поперечного профиля относительного динамического равновесия - tgao;

ширинуб,включающую: а) величину возможного отступания береговой линии бермы зарасчетный шторм - m; б)среднюю многолетнюю скорость ежегодного отступания береговой линии бермы засчет истирания твердых частиц используемой горной массы - Vu; в) среднюю многолетнюю величину ежегодного отступаниябереговой линии - Vl; г) длину наката расчетной волны на сооружение -нк;

удельныйобъем горной массы, необходимой для формирования профиля относительногодинамического равновесия бермы;

плановоеположение сооружения;

полныйобъем горной массы, необходимой для создания строительного профиля и плановогоочертания волногасящей бермы;

объемпоследующих периодических пополнений горной массой создаваемого сооружения впериод его эксплуатации (рис. 7.6).

 

Рисунок 7.6 - Схема волногасящей бермы изнесортированной горной массы с геометрически изменяемым профилем:

1 - строительный профиль, 2 - профиль относительногодинамического равновесия

 

Дляэтих расчетов используется программа для ЭВМ, приведенная в приложении 3.

7.5.7Объем горной массы при строительстве волногасящих берм должен включатьнеобходимый запас карьерного материала:

дляформирования профиля относительного динамического равновесия бермы;

длякомпенсации отступания надводной части бермы за период расчетного времени засчет вдольберегового уноса мелких фракций горной массы;

дляобразования строительного профиля в плане на его верховом и низовом участках;

длякомпенсации уплотнения и истирания горной массы.

7.5.8Объем ежегодного уноса горной массы с поверхности бермы под действием волненийи течений принимается равным алгебраической сумме емкостей вдольбереговыхпотоков наносов от всех градаций высот волн по всем волноопасным направлениям.

7.5.9Уплотнение горной массы характеризуется коэффициентом уплотнения Кyn,вычисляемого по отношению:

,                                                                                       (7.24)

где: Fyn - площадь уплотнения в поперечном сечении бермы,равная разности площадей до уплотнения Fo ипосле уплотнения F.

Пристроительстве волногасящих берм следует предусматривать дополнительный резервотсыпки горной массы в объеме 15-20 % профильного объема материала,перерабатываемого волнением и течениями.

7.5.10Годовые потери горной массы на истирание определяются по программе приложения3. Рассчитанные величины годовых потерь горной массы на истирание следуетувеличить на 15-20 % в связи с скалыванием углов камней при окатывании их ввалуны.

7.5.11Материалом для строительства берм является горная масса, представляющая собойсмесь из несортированного горного камня, имеющая фракции различной крупности.Горная масса при этом должна удовлетворять следующим техническим требованиям:

пределпрочности камня в водонасыщенном состоянии на сжатие должен быть не менее 6×107 Па;

присоблюдении первого условия такие показатели как водопоглощение, маркаморозостойкости, коэффициент размягчения не нормируются;

постепени трещиноватости массива порода должна допускать возможность полученияотдельностей с требуемым проектным диаметром 0,5 м не менее 50 % по массе икамней-негабаритов - до 5 %.

7.5.12Контроль за крупностью камня выполняется:

приподсчете запасов камня в перспективном карьере до начала проектированияберегозащиты с использованием волногасящих берм;

впроцессе производства опытных взрывов в карьере при отработке технологииполучения заданной проектом расчетной крупности камня до начала массовойразработки и отсыпки его в бермы;

вовремя экскавации горной массы.

Контрольпри строительстве обеспечивается на специально организованномконтрольно-измерительном пункте, а при эксплуатации - путем статистическойобработки данных, полученных фотографированием камней по квадратам 1´1 м.

7.5.13Контрольно-измерительный пункт должен быть оснащен камне-разделительнойустановкой, бульдозером и автопогрузчиком. Горная масса, высыпаемая изсамосвалов на камне-распределительную установку, просеивается через две решеткии образует три массы, объемы которых определяют ковшом автопогрузчика. Врезультате получают v0,7, V0,7-1,3, V>1,3- объемы массы с диаметром соответственно меньше 0,7D50%, 0,7-1,3D50% и больше 1,3D50%.

Прилинейной аппроксимации кривой зернового состава в каждой массе оценка диаметра D50% может быть получена по формуле:

,                                          (7.25)

где: v0 - масса камня, привезенного машиной; gм -удельная масса материала.

Долямелких фракций Vфр вгорной массе определяется по формуле:

.                                                                        (7.26)

7.5.14В каждом карьере в процессе экскавации взрыхленной взрывом породы производятслучайную проверку ее в потоке машин.

7.5.15Строительство волногасящих берм из горной массы может быть осуществлено двумяспособами:

отсыпкавыполняется одним фракционным составом горной массы, у которой обеспечиваетсятребуемый размер камня D50% и допустимая доля камней-негабаритов имелких фракций. При размыве этой массы ее мелкие фракции уносятся с бермывдольбереговым потоком, а оставшиеся более крупные образуют на поверхностибермы отмостку;

отсыпкавыполняется двумя слоями: нижний - цоколь, который отсыпается сравнительномелким каменным материалом, выше - панцирный слой из более крупной горноймассы. При размыве нижнего слоя (цоколя) подмывается и обваливается верхний(панцирный), крупные камни которого создают отмостку, замедляющую или полностьюпрекращающую размыв горной массы цоколя.

Притом и другом способах ниже поверхностного слоя отмостки из крупных камней поддействием волнения образуется обратный фильтр из более мелких камней, которыйобеспечивает устойчивость отмостки.

7.5.16При подходе волн к линии последнего обрушения под углом более 10° дляуменьшения вдольберегового уноса горной массы с волногасящих берм могутустраиваться буны из камней-негабаритов, которые являются конструктивнымэлементом бермы. Они врезаются в тело бермы в уровень с ее строительнымпрофилем. Расстояние между бунами, их длина и поперечный разрез подлежатопределению одновременно с размерами самой бермы. Окончательное решение онеобходимости использования бун принимается по результатамтехнико-экономического сравнения вариантов при наличии или отсутствии буны.Рекомендуется для выбора оптимального варианта провести их гидравлическоемоделирование.

7.5.17Волногасящие бермы из горной массы допускается возводить без каких-либоограничений в зонах сейсмичности до 9 баллов, если уклон подводного береговогосклона в прибрежной зоне водоема не превышает 10° и его основание сложено изсвязных или скальных грунтов. При более крутых уклонах дна или наличии восновании иловатых либо глинистых грунтов решение о возможности возведенияволногасящих берм из горной массы принимается после выполнения расчета этихсооружений на сейсмические воздействия в соответствии с действующимистроительными нормами.

7.5.18Основным способом производства работ по возведению волногасящих берм являетсяспособ "с берега". Отсыпка горной массы может осуществляться либоавтотранспортом, либо с использованием рабочих поездов из думкарных вагонов потехнологическому пути, проложенному вдоль места строительства бермы поспециально отсыпанному земляному полотну из горной массы.

7.5.19Технология строительства волногасящих берм основывается на необходимостивыполнения работ на протяжении всего года. В случае производства работ в зимнеевремя с участка отсыпки бермы снежный покров убирается. С установлениемледостава устраиваются майны, через которые и производится отсыпка каменной массы"с берега". Работы по строительству волногасящих берм в зимнее времяприостанавливаются на период обмерзания технологического пути наплесковымиформами льда.

7.5.20Отсыпка горной массы при строительстве волногасящих берм производится навстречугосподствующему направлению движения наносов. Фронт отсыпки вдоль берегапостепенно увеличивается до 100 м. По мере отсыпки каменного материала в бермув соответствии с проектом должна сооружаться буна из камней-негабаритов. Онаобеспечивает сохранность отсыпаемой в межбунный промежуток горной массы.

7.5.21После отсыпки волногасящей бермы в пределах первого межбунного отсека можетвозводится полотно автострады или другие постройки. Низовой участок берега,находящийся за волногасящей бермой, считая по направлению господствующегопотока наносов, если берег сложен размываемыми породами, подлежит обязательнойзащите от размыва волнами с помощью дополнительной отсыпки каменного материала.

7.5.22Досыпка волногасящей бермы горной массой выполняется только после того, какстроительный профиль бермы достигает профиля относительного динамическогоравновесия, рассчитанного на заданное число лет эксплуатации. Досыпке горноймассы должны предшествовать: геодезическая съемка поперечных профилей бермы,промер глубин для определения интенсивности ее переформирования во времени; расчет объемоввозможного вдольберегового потока наносов;составление поперечных профилей бермы срасчетом повторной досыпки через принятое число лет эксплуатации;технико-экономическое обоснование места карьерной разработки и доставки горноймассы.

7.5.23Строительство волногасящих берм из горной массы должно рассматриваться как одноиз основных мероприятий по охране природы, направленное на сохранение береговыхландшафтов от разрушения без искажения их бетонными берегозащитнымисооружениями. В процессе строительства берм и первых лет их эксплуатации можетпроисходить временное сокращение биомассы на засыпанной камнем площади дна.Однако уже через 2-3 года происходит не только полное восстановление фито- изообентоса, но и создаются условия для увеличения биопродуктивности прибрежнойзоны водоема.

7.5.24Определение экологической эффективности использования в целях берегозащитыволногасящих берм из горной массы должно базироваться на результатахспециальных гидрохимических, ихтеологических и токсилогических исследованийвоздействия горной породы, полученной при взрыве, на гидробиоту прибрежной зоныводоема.

7.5.25Технико-экономическая целесообразность применения волногасящих берм из горноймассы определяется в каждом конкретном случае путем сравнительного анализа сдругими конкурентоспособными вариантами берегозащиты с учетом возможныхэкологических последствий.

 

7.6Оградительные береговые дамбы

 

7.6.1Оградительные береговые дамбы относятся к сооружениям из грунтовых материаловоткосного профиля и возводятся для защиты пониженных территорий от затопленияпри повышении уровня моря (рисунок 7.7). Конструкция оградительной дамбыопределяется возможной глубиной размыва перед дамбой, устойчивостью грунтовоснования, интенсивностью волнения, высотой и продолжительностью стоянияуровней моря на максимальных отметках. Расчетные показатели по классамоградительных дамб устанавливаются по табл. 6.1.

 

Рисунок 7.7 - Оградительные дамбы с укрепительнымиоткосами:

а - намывная оградительнаядамба из песка; б - оградительная дамба с водонепроницаемым экраном; 1 -бетонная облицовка на подготовке; 2 - шпунт;

3 - каменное мощение; 4 -водонепроницаемый экран; 5 - территория, защищаемая от затопления

 

7.6.2Положение оградительной дамбы в плане должно вписываться в существующееочертание береговой линии с учетом ее возможного отступания и не должнонарушать вдольбереговое перемещение наносов. Укрепленный откос оградительнойдамбы следует размещать, по возможности, под защитой естественного пляжа, а приего отсутствии - под защитой искусственного пляжа шириной, достаточной длягашения волн расчетного шторма.

7.6.3Врезка концевых участков дамбы в коренные берега должна назначаться всоответствии с инженерно-геологическими условиями и исключать возможностьобхода дамбы морем.

7.6.4Очертания профиля дамбы проверяются на устойчивость с учетомфизико-механических характеристик грунтов, слагающих дамбу, и действующих нанее статических и динамических нагрузок. Коэффициенты запаса устойчивостиоткосов назначаются в зависимости от класса дамб (см. табл. 6.1).

7.6.5Противофильтрационные и дренажные устройства, а также отсыпку (намыв) иуплотнение грунтов дамбы следует производить в соответствии с требованиямистроительных норм и правил по проектированию плотин из грунтовых материалов.

7.6.6Отметку гребня незатопляемой оградительной дамбы следует устанавливать, исходяиз высоты расчетной волны при расчетном уровне моря (см. табл. 6.1). Возвышениегребня оградительной дамбы над расчетным уровнем моря следует определять поформуле:

Нгр = hrun + r,                                                                               (7.27)

где r -запас высоты дамбы, м, который принимается не менее 1 м для II и III классовкапитальности и не менее 0,5 м для дамб IV класса.

7.6.7Ширина гребня дамбы устанавливается в зависимости от условий производства работ итребований эксплуатации (использование гребня для проезда, под набережную идр.), но не менее 3,0 м. Гребень дамбы в целях защиты от размыва волновымизаплесками необходимо укреплять облицовками.

7.6.8Морские откосы оградительных дамб следует защищать от разрушающего воздействияволнения, льда, течений и атмосферных осадков. Поверхность морского откосадамбы в пределах всей высоты наката волн укрепляется защитными покрытиями.Наиболее эффективным является откосно-каменное покрытие, которое значительногасит энергию волн, сокращает высоту наката и предотвращает возможностьперелива через гребень дамбы. Для лучшего гашения волн и облегчения конструкцийзащитных покрытий морскому откосу дамбы рекомендуется придавать ломаные очертанияс наиболее пологим наклоном в его нижней части (см. рисунок 7.7).

Основанияукрепленных откосов должны быть защищены от подмыва шпунтовыми ограждениями, ав тяжелых условиях работы усилены бермами.

7.6.9Для предотвращения фильтрационных деформацийтела дамбы покрытие откоса должноукладываться по обратному грунтонепроницаемому фильтру.

7.6.10Натурные и лабораторные наблюдения за дамбами с уположенным откосом из связныхгрунтов без крепления, расположенных на осушке, показали их слабую размываемостьи минимальные эксплуатационные затраты. Величина размываемости для супесей исуглинков в 2,5-6,5 раз меньше, чем для песка средней крупности, поэтому прирасчете величины размыва дамбы из связных грунтов необходимо в исходные данныеввести коэффициент уменьшения размываемости К, зависящий от числа пластичностигрунта тела дамбы. При числе пластичности Iр, равном 3,0, К = 2,4, при Iр, равном 12, К =6,5.

7.6.11При проектировании оградительных дамб следует предусматривать мероприятия поотводу воды, попавшей за дамбу.

 

7.7Откосные береговые укрепления

 

7.7.1Откосные береговые укрепления сооружаются для защиты откосов оградительных дамбили береговых уступов от разрушительного действия волнений и штормовых течений.Допускается применять следующие типы откосных креплений:

непроницаемыебетонные, железобетонные из сборных плит или в виде сплошного покрытия;

проницаемыебетонные, железобетонные из сборных элементов в виде откосно-ступенчатойконструкции с волновой камерой;

укладкииз фасонных или обыкновенных блоков;

каменныенаброски и отмостки, в том числе из горной массы.

Всвоем основании откосные укрепления должны иметь упоры или бермы,предохраняющие их от подмыва волнами и течениями. Для этих целей могут бытьиспользованы свайно-шпунтовые конструкции, фасонные блоки и др.

7.7.2Крутизна откосов j всех типов креплений, за исключением наброски изкамня и фасонных массивов, не допускается менее 1,5-2,0. В зоне наката волнрекомендуется принимать следующие заложения откосов: гладкие бетонные ижелезобетонные покрытия, бетонные и железобетонные крепления со ступенчатойповерхностью - 1,5-3,5; наброски из фасонных массивов, крупного камня и горноймассы - 1,0-2,0.

7.7.3Тип крепления должен назначаться с учетом силы удара расчетной волны при ееразрушении на откосе, ледовых нагрузок, истирающего действия наносов, а такжехарактера грунта тела дамбы или берегового уступа.

7.7.4Верхняя граница откосного крепления принимается в соответствии с рекомендациямип. 7.6.6 раздела 7.6. При уклоне поверхности откосного крепления круче чем 1:3,в верхней части его следует устраивать волноотражающий карниз. Все типыоткосных креплений сверху должны быть защищены водонепроницаемыми покрытиями,предохраняющими обратный фильтр (подготовку) и грунтовое основание от размыва.При этом должен быть обеспечен беспрепятственный отвод воды с поверхностипокрытий.

7.7.5Монолитные железобетонные откосные крепления выполняются путем бетонированияплит больших размеров (5´5 м и более), соединяемыхмежду собой рабочей арматурой. Толщина железобетонных плит должнаустанавливаться из условий их устойчивости при взвешивающем волновом давлениипо формуле:

,                                          (7.28)

где: tn - толщина плиты, м; Вр - длина ребраплиты или карниза в направлении нормальном к урезу воды, м; e - коэффициент, принимаемыйравным для монолитных плит 1,0, для сборных плит 1,1; gn -объемный вес плиты, т/м3.

Толщинуплиты следует принимать не менее 0,25 м. Прочность плит откосного крепления призаданных размерах проверяется для случая волнового давления в момент обрушенияволн в центре плиты.

Температурно-осадочныешвы монолитно-армированных креплений по длине откоса должны располагаться нереже чем через 20 см.

7.7.6Откосное крепление, возводимое из сборных бетонных и железобетонных плит,следует омоноличивать в крупные карты размером 5´5, 10´10, 15´15 м и т.д. По контурукарт следует предусматривать закрытые температурно-осадочные швы с рубероиднымипрокладками. Вертикальные температурно-осадочные швы следует размещатьвразбежку.

7.7.7Откосные крепления из монолитных или сборных железобетонных плит должны бытьуложены на щебеночном основании или щебеночно-галечном фильтре толщиной слоя неменее 20 см. Обратный фильтр в зависимости от грунтов, слагающих откос, можетсостоять из одного, двух, но не более трех слоев материала, состав которогоподбирается согласно требованиям действующих строительных норм и правил.

7.7.8Для защиты откосов оградительных дамб и береговых уступов в рекреационных зонахморских побережий можно использовать крепления откосно-ступенчатого типанепроницаемой конструкции и проницаемой сквозной конструкции с волновой камерой(рис. 7.8). Эти типы откосных креплений, особенно последний, обладаютповышенными волногасящими свойствами и вместе с тем снижают скорость исоответственно эффект откатывающихся потоков воды, создавая условия дляобразования перед ним надводной полосы пляжа.

Рисунок 7.8 - Схемы откосно-ступенчатого укрепления:

а) непроницаемой конструкции; б) проницаемой сквознойконструкции с волновой камерой.

1 - бетонный парапет; 2 - волноотбойная стена; 3 -железобетонный фундамент; 4 - откосно-ступенчатое укрепление из монолитногобетона; 5 - железобетонная плита; 6 - слой щебня;

7 - спланированный откос; 8 - упор из отдельныхбетонных блоков; 9 - сквозное откосно-ступенчатое прикрытие из сборногожелезобетона; 10 - свайные опоры; 11 - ряд свай с нанизанными на нихавтопокрышками; 12 - обратный фильтр из камня и щебня; 13 - пляж

 

7.7.9Все виды откосных креплений непроницаемой конструкции с морской стороны должныиметь надежную защиту от подмыва в виде упоров, берм, непроницаемыхсвайно-шпунтовых ограждений и др. Упоры откосных креплений следует выполнять вмонолите или из сборных элементов. Там, где грунтовые условия позволяют, упорыустраиваются со свайно-шпунтовыми основаниями. Глубина погружения свайопределяется исходя из глубины вероятного размыва и условий устойчивостиконструкции откосного крепления в целом. Анкерные устройства свайно-шпунтовыхоснований следует размещать вне призмы обрушения откоса. С тыловой сторонышпунтовых ограждений должна быть отсыпана призма каменного материала в видегрунтонепроницаемого обратного фильтра.

7.7.10Все виды откосных волногасящих креплений проницаемой сквозной конструкции сволновой камерой с морской стороны должны иметь опоры из отдельных свай илибетонных блоков на расстоянии 2-4 м друг от друга, а со стороны берега - стенкунепроницаемой конструкции (из шпунта и др.) или проницаемой (из ряда свай снанизанными на них внахлест использованными автопокрышками). С тыловой стороныстенки должен быть устроен надежный грунтонепроницаемый обратный фильтр изсинтетического материала или отсыпки каменного материала.

Сквозностьоткосно-ступенчатого крепления допускается принимать равной при непроницаемойстенке - 0,2, при проницаемой стенке - 0,4.

7.7.11Вес и размеры обычных и фасонных массивов, а также камней в наброске должныустанавливаться в зависимости от интенсивности волновых воздействий. Наружнаячасть кладки или наброски, подвергающаяся воздействиям разбивающихся на нейволн, должна быть образована из фасонных блоков или крупных каменных глыб,расчетный вес которых удовлетворяет требованиям п. 1.17 СНиП 2.06.04-82x/1/.Если на откосное крепление, расположенное в верхней части пляжа, воздействуетуже накат разбившихся волн, размеры фасонных массивов или и камней допускаетсяназначать по данным опыта применения набросок в аналогичных условиях или порезультатам гидравлического моделирования.

7.7.12Толщина слоя наброски из фасонных массивов принимается равной их полуторнойвысоте. Толщина наброски из камня должна быть достаточной для защиты от размываобратного фильтра и грунтов откоса и должна составлять не менее 3D (диаметркамня, приведенный к шару). Величина D определяется по формуле:

,                                                                               (7.29)

где: G -вес камня, т; gk- объемный вес камня, т/м3.

7.7.13Каменную наброску банкетов, работающих в качестве упоров откосных креплений наберегах с песчаными наносами, при условии их заглубления до уровня постояннойвлажности допускается укладывать по тюфячной выстелке. Глубина заложения тюфякадолжна назначаться с учетом возможной глубины размыва (см. табл. 6.1).

 

7.8Волногасящие прикрытия из фасонных массивов

 

7.8.1Волногасящие прикрытия из фасонных массивов применяются для защиты береговыхоткосов и сооружений от волнового воздействия. По конструкции прикрытия делятсяна два типа:

прикрытия,уложенные курсами по определенной системе на горизонтальном или слабонаклонноместественном основании, отодвинутые от стены или прислоненные;

прикрытия,состоящие из каменного ядра и защитного покрытия из фасонных массивов,уложенных по откосу и гребню ядра.

Вотдельных случаях прикрытия могут выкладываться из фасонных массивов равномернобез определенной системы.

Укладкафасонных массивов в приурезовой зоне, в отличие от наброски, обеспечиваетвозможность создания компактного прикрытия с соблюдением заранее заданныхразмеров, экономию материалов и улучшенный вид.

Ваварийных случаях допускается устройство волногасящих прикрытий из фасонныхмассивов в виде наброски.

7.8.2Преимуществами волногасящих прикрытий из фасонных массивов являются:

возможностьинтенсивного гашения волн на коротком расстоянии;

малоеволноотражение по сравнению с сооружениями, имеющими сплошные непроницаемыеграни;

значительноеснижение интенсивности размыва пляжей, расположенных перед прикрытиями;

относительнаялегкость ремонта повреждений прикрытия;

возможностьликвидации усадок путем дополнительной укладки фасонных массивов;

снижениематериалоемкости при достаточно высокой устойчивости сооружения.

Прикрытияиз фасонных массивов на участках, сложенных неразмываемыми грунтами и неиспользуемых для курортных целей, по эффективности волногашения эквивалентныпляжам, но в отличие от последних обладают большей устойчивостью и практическине требуют периодических пополнений объемов.

Дляволногасящих прикрытий в приурезовой зоне рекомендуется применять четыре типафасонных массивов: тетраподы, долосы, гексалеги и диподы (рисунки 7.9 и 7.10).Это не исключает и применение других типов фасонных массивов.

Рисунок 7.9 - Технические характеристики фасонныхмассивов

Рисунок 7.10 - Технические характеристики фасонныхмассивов

 

7.8.3Основными факторами, определяющими волногасящий эффект прикрытий из фасонныхмассивов, являются: тип фасонного массива, крутизна и высота морского откоса ипроцент пустот в теле прикрытия. Степень гашения энергии волн зависит отхарактеристик внешнего слоя фасонных массивов прикрытия. Наиболее эффективнымиявляется внешний слой, состоящий из двух курсов массивов при 40-50 %пустотности. При большей толщине внешнего слоя гашение волновой энергиивозрастает слабо.

7.8.4Использование фасонных массивов из бетона для строительства волногасящихприкрытий допускается в том случае, когда отсутствует необходимое количестводешевого камня требуемого размера и прочности.

7.8.5Сооружение волногасящих прикрытий из фасонных массивов допускается при любыхгрунтах естественного основания. На скальном основании или на каменной постелирекомендуется правильная укладка массивов. На размываемых грунтах допускаетсяпроизвольная укладка без каменных постелей с последующим пополнением массивовпо мере осадки сооружения.

7.8.6Волногасящие прикрытия из фасонных массивов рекомендуется применять вне зонкурортного использования и городской застройки при технико-экономическойнецелесообразности искусственного пляжеобразования:

намысовидных выступах берега;

наберегах с волноотбойными стенами или открытым береговым уступом, если ширинаестественного пляжа недостаточна для обеспечения волногашения;

наоползневых берегах, где гибкость, обеспечиваемая хорошей взаимосвязью междумассивами, гарантирует их долговременную работу при существенных деформациях,возникающих в результате оползневых подвижек;

принеобходимости защиты откоса и оснований дюны от размыва во время нагонныхповышений уровня моря;

вкачестве противоаварийного средства для ликвидации размыва берега иливременного усиления поврежденных волноотбойных стен.

7.8.7Волногасящие прикрытия из фасонных массивов относятся к берегозащитнымсооружениям IV класса капитальности.

Волногасящиеприкрытия под воздействием волнения разрушаются постепенно, поэтому сооружениеих с большим запасом устойчивости экономически невыгодно, т. к. в процессеэксплуатации прикрытия легко ремонтируются пополнением фасонных массивов.

7.8.8Волногасящие прикрытия из фасонных массивов защищают берег тольконепосредственно по фронту конструкции и не обеспечивают его защиту на верховоми низовом участках. Поэтому в целях предотвращения обхода прикрытия и егопостепенного разрушения должно быть предусмотрено усиление его концов путемустройства надежных сопряжений прикрытия с береговым уступом в виде врезок либопутем защиты торцов прикрытия короткими и невысокими траверсами. Одновременноследует предусмотреть меры по ликвидации низового размыва.

7.8.9При проектировании волногасящих прикрытий из фасонных массивов устанавливаютсяих характеристики:

целесообразныйтип и необходимая масса фасонного массива в соответствии с крутизной морского откосаприкрытия;

высотаи ширина гребня прикрытия;

нижняяграница (заглубления) защитного прикрытия;

необходимаямасса камня и толщина слоев грунтонепроницаемого фильтра, обеспечивающегоустойчивость каменного ядра или грунтов защищаемого берегового откоса;

необходимостьв каменной постели или в фильтре в зависимости от требований, предъявляемых коснованию прикрытия и его общей устойчивости.

7.8.10Бетон для изготовления фасонных массивов должен удовлетворять требованиям,предъявляемым к гидротехническим бетонам. Проектная марка бетона фасонныхмассивов по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости должна назначатьсяв зависимости от района строительства и зоны работы сооружения.

7.8.11Ядро волногасящего прикрытия из фасонных массивов должно выполняться изнесортированного камня твердых пород. Фильтры, сопрягающие фасонные массивы сядром бермы или грунтами защищаемых откосов, выполняются из несортированногокамня, удовлетворяющего требованиям крупности и прочности.

7.8.12.Устойчивость волногасящего прикрытия определяется устойчивостью отдельныхфасонных массивов на его морском откосе под воздействием расчетных волн. Сувеличением крутизны морского откоса прикрытия количество материала для еговозведения уменьшается, но при этом возрастает вес отдельного массива. Приназначении крутизны морского откоса должен учитываться тип массива, способукладки и угол естественного откоса каменного ядра.

7.8.13Масса отдельного фасонного массива, соответствующая состоянию его предельногоравновесия при воздействии расчетных волн, обрушивающихся непосредственно наоткос прикрытия, устанавливается по формуле (33) п. 1.17 СНиП /1/.

Массуфасонных массивов при приглубых берегах с галечными наносами во всех случаяхследует принимать не менее 3 т, на отмелых песчаных берегах - не менее 1 т. Приукладке фасонных массивов на откосе их масса может быть несколько меньше посравнению с массой в наброске.

7.8.14Для прикрытий, сооружаемых правильной укладкой массивов на горизонтальном илислабо наклонном основании, может быть использован любой тип массива,приведенный на рисунках 7.9 и 7.10, если по условиям изготовления, транспорта ипроизводства строительных работ его применение наиболее целесообразно на данномучастке берега. При этом следует учитывать, что постройка волногасящихприкрытий из долосов, диподов и гексалегов требует меньшего объема бетона иобходится дешевле прикрытий из тетраподов.

7.8.15Волногасящие прикрытия должны проектироваться с незатопляемым гребнем прирасчетных уровне моря и высоте волны. Высота прикрытия и, соответственно,незатопляемая отметка гребня его устанавливаются по результатам натурныхнаблюдений или гидравлического моделирования при различных режимах волнения.Для ориентировочных определений высоты гребня прикрытия допускается принимать,что высота наката волн на откосное защитное прикрытие из фасонных массивовприблизительно вдвое меньше высоты наката на гладкий непроницаемый откос,вычисленный при прочих равных условиях согласно СНиП /1/.

7.8.16Нижняя граница защитного прикрытия устанавливается с учетом глубины размыва.

7.8.17Толщина защитного прикрытия tn, состоящего из двух слоевтетраподов в равномерной укладке без системы, может быть установленаприближенно по формуле:

.                                                                           (7.30)

Требуемоеколичество тетраподов N в двухслойном защитном прикрытии устанавливается поформуле:

,                                                               (7.31)

где: en- пустотность прикрытия, %;

Fn -площадь защитного прикрытия, м2;

m - масса одногомассива, т;

gG -объемный вес массива, т/м3.

 

7.9Волноотбойные стены и бермы

 

7.9.1Волноотбойные стены сооружаются для защиты от волнения береговых уступов илиземляного полотна приморских железных и автомобильных дорог, поэтому частотакие стены называются подпорно-волноотбойными. Волноотбойные стеныдопускается, по возможности, возводить под защитой пляжа шириной, достаточнойдля гашения расчетных волн, в комплексе с бунами или волноломами. Припроектировании волноотбойных стен, кроме требований данного раздела, следуетучитывать рекомендации действующих строительных норм и правил по проектированиюподпорных стен.

7.9.2При назначении планового положения волноотбойных стен должно учитываться нетолько современное состояние берега, но и ожидаемые его изменения в будущем.Положение волноотбойных стен в плане должно совпадать с линией, за которуюдальнейший размыв берега не допустим по условиям эксплуатации защищаемыхобъектов и сооружений.

7.9.3При проектировании волноотбойных стен следует учитывать, что вызываемое стенамиотражение волн, в особенности на берегах с дефицитом наносов и узкими пляжами,приводит к усилению размыва пляжевой полосы как непосредственно перед стенами,так и на низовом участке берега. Поэтому в проекте должны быть предусмотренымероприятия по сохранению и расширению пляжа перед стеной с помощью бун илиподводных волноломов с траверсами.

7.9.4Если ширина пляжа перед стеной не обеспечивает волногашение и не возможнообеспечить ее увеличение, необходимо принимать меры по защите стен от подмывавыкладкой прислоненных к стене волногасителей в виде призм из фасонных массивовили камня, возведением берм, шпунтовых ограждений и др.

7.9.5Отметка верха стены должна соответствовать расчетным значениям уровня моря иэлементов волн (см. табл. 6.1), а также с учетом высоты надвига льда.Возвышение гребня стены ZÑ, м над расчетным уровнем моря рекомендуется приниматьпо формуле:

ZÑ = 0,75hsur. + rс,                                                                                   (7.32)

где: rc - запас, принимаемый для сооружений II класса капитальности - 1,5, IIIкласса - 1,0, IV класса - 0,7 м.

Вусловиях открытых приглубых берегов бесприливных морей величину ZÑ для всех классов капитальности в первом приближенииследует принимать не менее 3,5 м.

7.9.6Для уменьшения высоты наката штормовых волн и устранения переливов воды черезгребень волноотбойной стены ее морской части (лицевой грани) следует придатьплавное криволинейно очертание с горизонтальным заложением (рисунок 7.11):

с ³ (0,4 - 0,6) Zk,                                                                               (7.33)

где Zk - высота криволинейной части профиля

Нижний отрезок криволинейногопрофиля не должен быть круче 35°. Верхняя часть лицевой грани должна быть сволноотражающим карнизом.

 

Рисунок 7.11 - Волнозащитная стена с волноотбойнымустройством:

а - очертание передней грани стены; б - облицовкапередней грани стены; 1 - средний уровень моря

 

7.9.7Волноотбойные стены с поперечным сечением, принятым в соответствии стребованиями пп. 7.9.5 и 7.9.6, должны быть устойчивыми под воздействиемрасчетных волновых нагрузок в случае отсутствия пляжа и засыпки за их береговойгранью в процессе строительства.

Эффективностьработы волноотбойных стен и волногасящих вспомогательных прикрытий перед стенойв ответственных случаях должна быть проверена на гидравлической модели.

7.9.8Глубину заложения подошвы фундамента волноотбойных стен следует назначать взависимости от класса капитальности сооружения в соответствии с указаниямираздела 6.1 и табл. 6.1.

7.9.9Лицевые (морские) грани волноотбойных стен, подвергающиеся волновым ударам,следует защищать облицовкой из высокопрочных материалов с обеспечениемстойкости швов. Облицовка стен, сооружаемых на галечных берегах, при ширинепляжа менее расчетной в зависимости от местных условий должна выполняться навысоту не менее 0,5 высоты волны над средним уровнем моря и на глубину 0,2высоты волны ниже этого уровня моря. Если облицовка передней грани не выполняется,то марка бетона должна быть не ниже 300 и В-6.

7.9.10Засыпку пазух за волноотбойными стенами следует выполнять по возможностиобломочным дренирующим материалом. При этом, непосредственно у задней гранистены должна быть уложена дренирующая призма (обратный фильтр), а в теле стенычерез каждые 5 - 10 м должны быть предусмотрены отверстия 10´10 см для выпуска грунтовых вод. Особое вниманиедолжно быть обращено на тщательность укладки обратного фильтра у выпускныхотверстий во избежание выноса засыпки при волнении.

7.9.11Для обеспечения возможности свободных осадок и уменьшения опасности образованиятемпературных трещин по длине стены (не реже чем через 10 м) необходимоустраивать температурно-осадочные швы с прокладкой досок для предупреждениявыноса застенной засыпки.

7.9.12При создании набережных на берегах с песчаными наносами в целях устранения илиуменьшения волноотражения вместо волноотбойных стен рекомендуется использоватьсвайные эстакады в комплексе с откосным укреплением или волногасящие прикрытиясквозной конструкции с волновой камерой, совмещенной с набережной (рисунок7.12).

Рисунок 7.12 - Эстакада-набережная:

а) на песчаном пляже; б, в) волногасящие прикрытиясквозной конструкции с волновой камерой;

1 - эстакада; 2 - набережная; 3- откосное укрепление; 4 - просветы между сваями; 5 - волновая камера; 6-сквозные блоки, запатентованные в России

 

7.9.13Применение берм для защиты существующих стен целесообразно на мысовидныхвыступах береговой линии, в зонах низовых размывов и при экономическойнецелесообразности искусственного пляжеобразования.

7.9.14Бермы делятся на два вида: узкие и широкие (рисунок 7.13). Узкие бермыпредназначены для предохранения бетонных поверхностей стен от истираниягалечными наносами. Широкие бермы возводятся для уменьшения заплеска волн наоткосы, снижения воздействия волн на стены. Бермы заглубляются в грунтоснования в соответствии с расчетными показателями (см. табл. 6.1.).

Рисунок 7.13 - Защитные прикрытия (бермы):

а) узкая на скальном основании; б) широкая;

1 - бетонный блок-берма; 2 -бетонная плита; 3 - рваный или булыжный камень; 4 - каменная постель; 5 -волноотбойный барьер

 

7.9.15Ширина и высота бермы должны исключать возможность наката волн выше отметкигребня стены.

Ширинубермы Вб, перед волноотбойной стеной, не защищенной пляжем, вчетвертой волновой зоне следует определять, исходя из условия:

Bб ³ 3Кбhsur. ³ 3 м,                                                                                 (7.34)

где Кб- коэффициент, зависящий от наибольшей возможной глубины воды dб по переднему краю бермы. Он определяется по формуле:

.                                                                              (7.35)

7.9.16Высота бермы рассчитывается, исходя из условия высоты наката расчетных волн наоткосы сложного очертания, и затем уточняется исследованиями на гидравлическоймодели.

 

7.10Буны

 

7.10.1Буна является поперечным пляжеудерживающим сооружением, прерывающимвдольбереговое перемещение наносов и накапливающим его на берегу. Строительствобун предусматривается в том случае, когда создание искусственных свободныхпляжей по технико-экономическим условиям нецелесообразно или невозможно.Строительство бун предусматривается в целях:

удержаниянаносов из естественного их вдольберегового потока и образования за счет этогопляжа необходимой ширины;

сохраненияили замедления размыва искусственного пляжа, созданного отсыпками или намывамипляжевого материала, доставляемого извне;

стабилизацииширины пляжа, подверженного периодическим штормовым и сезонным размывам;

сокращенияинтенсивности вдольберегового перемещения наносов путем приведения уреза моря кнаправлению, близкому к нормали относительно лучей расчетных волн.

7.10.2Применение бун для образования и защиты пляжей должно быть предусмотреноГенсхемой берегозащитных мероприятий, разработанной для литодинамическойсистемы в целом и при надлежащем тщательном технико-экономическом иприродоохранном обосновании.

7.10.3При проектировании бун следует учитывать:

господствующеенаправление и годовой объем вдольберегового перемещения наносов;

значимостьи протяженность низового участка размыва берега и общий объем размыва, которыйможет образоваться в результате постройки бун;

экономическиепреимущества строительства бун с отсыпками пляжевого материала в межбунныхотсеках по сравнению с берегозащитой, основанной на искусственных свободныхпляжах и периодическом их пополнении пляжеобразующим материалом, доставленнымизвне, или по сравнению с подводными волноломами с траверсами;

необходимостьсоблюдения соответствия выбранной конструкции бун инженерно-геологическимусловиям защищаемого участка берега;

необходимостьсоответствия материала и конструкции бун экономическим требованиям.

7.10.4На участках берега, где естественное поступление наносов недостаточно дляобразования пляжа требуемой ширины, следует прибегать к искусственномузаполнению межбунных отсеков пляжеобразующим материалом для того, чтобы обеспечитьпропуск наносов на низовой участок берега, а также отсыпками непосредственно нанизовом участке.

7.10.5Буны подразделяются:

поконструкции и роду материалов, из которых они возводятся (деревянные ижелезобетонные из свай и пластин, из фасонных массивов и камня, наколоннах-оболочках, гравитационных бетонных массивов и т.д.);

поспособу пропуска наносов (сквозные, уменьшающие скорость перемещениявдольбереговых наносов, и непроницаемые, пропускающие вдольбереговой потокнаносов только через гребень и в обход конструкции);

повысоте (низкие, высокие и регулируемой высоты, конструкция которых позволяетнаращивать либо понижать их гребень).

7.10.6Ввиду различий в процессах транспорта галечных и песчаных наносов вдоль ипоперек берега и, соответственно, в формировании пляжей, а также крутизнойподводного склона при проектировании следует рассматривать отдельно: а) буны наберегах с песчаными наносами; б) буны на берегах с песчано-галечными игалечными наносами.

а) Буны на берегах с песчаными наносами

7.10.7При проектировании искусственного песчаного пляжа или расширении естественногос применением бун необходимо учитывать следующее:

подвоздействием бун будет полностью прервано или временно приостановленовдольбереговое перемещение песка в полосе, расположенной между верхней границейнаката волн и линией, соединяющей головы бун;

степеньвоздействия бун на вдольбереговой поток песчаных наносов зависит от высоты,длины, сквозности и количества бун в системе;

призначительной высоте и длине бун вдольбереговое перемещение песка можетоказаться сдвинутым на глубины, мористее головных частей бун;

транзитныйпоток наносов после прохождения вдоль линии голов бун достигает низовогоучастка берега только на некотором расстоянии от последней буны, в связи с чемза последней буной всегда возникает низовой размыв;

система,состоящая из непроницаемых бун, расположенных близко друг от друга (S/L< 1, где S - расстояние между бунами, L - длина бун),способствует отклонению потока наносов от берега и сокращение интенсивностиобразования пляжа в межбунных отсеках;

буныследует располагать под прямым углом к линии берега.

7.10.8На песчаных побережьях для расширения естественного пляжа при наличиинасыщенного вдольберегового потока наносов или создания искусственного пляжапри отсутствии естественного потока наносов могут применяться:

буныиз фасонных массивов или наброски камня однородной крупности;

буныиз наброски с ядром и защитным покрытием (ядро буны может выполняться из камняразнородной крупности);

гравитационныенепроницаемые буны из сборных бетонных массивов.

Применениетой или иной конструкции бун определяется надлежащим технико-экономическимобоснованием, которое включает в себя:

анализгидро- и литодинамического режима прибрежной зоны моря в пределах защищаемогоучастка побережья и соседних с ним;

анализгеоморфологических характеристик надводной и подводной частей береговогосклона, в том числе мощности и протяженности песчаных отложений;

гидравлическоеи математическое моделирование для определения оптимального вариантаконструкции бун, их геометрических размеров, количества и расположения в планена защищаемом участке побережья.

7.10.9Длину L, буны и ее продольный профиль, а также расстояние S, между ними следуетназначать с учетом:

плановрефракции, построенных для расчетных волн;

господствующегонаправления и объемов перемещения песчаных наносов;

положениялинии обрушения расчетных волн;

среднейширины пляжа в межбунных отсеках, необходимой для защиты от волн прилегающейтерритории и обеспечения курортных потребностей;

естественногопрофиля пляжа, существовавшего до размыва в районе предполагаемогостроительства бун;

гранулометрическогосостава пляжеобразующего материала;

профиляпроектируемого пляжа с верховой стороны буны.

7.10.10При проектировании бун следует исходить из следующих условий (рисунок 7.14):

накоплениенаносов с верховой стороны буны приводит к отклонению линии уреза отестественного направления к устойчивому ее положению нормально к направлениюлуча господствующего румба расчетной волны;

перераспределениеплощади естественного пляжа в межбунных отсеках таково, что величины площадей аи б равны между собой);

положениеуреза проектируемого пляжа принимается параллельным естественному урезу,изменившему свое направление под воздействием бун.

Рисунок 7.14 - Схемапереформирования песчаного пляжа в промежутках между бунами:

1 - буна; 2 - урез моря допостройки бун; 3 - урез моря после постройки бун (площади а и б равный междусобой); 4 - проектируемый урез моря; 5 - луч волны;

DВ - проектируемое расширение пляжа

 

7.10.11Основные размеры искусственных песчаных пляжей, создаваемых под защитой бун,назначаются согласно рекомендаций раздела 7.2. При этом, профиль буны долженсоответствовать профилю поверхности искусственного пляжа. В связи с этим подлине буны различают три части: береговую (корневую), переходную и головную(морскую) (рисунок 7.15).

Рисунок 7.15 - Схема профиля буны на берегу спесчаными наносами:

1 - гребень буны; 2 - профильпроектного пляжа с верховой стороны буны; 3 - то же с низовой стороны буны

 

Длинабереговой горизонтальной части буны складывается из длины заделки в кореннойберег и размера проектируемой бермы пляжа. Отметка гребня корневой части буныопределяется необходимой высотой бермы пляжа.

Переходнаячасть буны сооружается с наклоном гребня параллельно поверхности проектируемогопляжа. Перелом в продольном профиле буны совмещается с бровкой бермы пляжа (см.рисунок 7.15). Морская часть буны сооружается с горизонтальным гребнем,расположенным на 0,5 м выше отметки среднего многолетнего уровня моря с учетомветро-волнового нагона. Голову буны следует располагать на глубине не более1,0-1,5 м, считая от отметки уровня моря 50 % обеспеченности из наинизших загод. При этом желательно, чтобы голова буны достигала изобаты первогоподводного вала.

7.10.12Расстояние между бунами принимается равным не менее одной длины буны.

Вцелях улучшения пропуска наносов на низовой участок берега длины бун наконцевом участке системы необходимо плавно уменьшать в направлении господствующегоперемещения потока наносов. Угол отклонения головных частей бун в сторонуберега принимается в пределах 6-10° (рисунок 7.16). При этом длина последнейбуны на переходном участке должна быть не менее половины расчетной длины буны.

Наберегах, где сильные волнения подходят- с обеих сторон системы, переходныеучастки с укороченными бунами устраиваются с двух сторон.

Рисунок 7.16 - Схема уменьшения длины буны на концевыхучастках системы в условиях песчаных пляжей:

1 - берег; 2 - буна; ar - угол отклонения линии головных частей бун

 

7.10.13Строительство бун должно осуществляться с минимальным ущербом для низовыхучастков берега. В связи с этим искусственное заполнение межбунных отсековпляжеобразующим материалом необходимо выполнять одновременно со строительствомбун.

Строительствосистемы из нескольких бун следует начинать с низового участка навстречугосподствующему потоку наносов. Строительство последующих бун может быть начатотолько после заполнения наносами пространства между построенными бунами.

7.10.14Каменно-набросные буны следует рассматривать как деформируемые сооружения,требующие периодического эксплуатационного ремонта. Для защитных покрытий ядрабуны используется штучный постелистый камень, бетонные блоки фасонной иликубической формы и другие элементы. Защитное покрытие должно иметь толщину неменее чем в 1,5-3 элемента (камня, блока и т. д.). Вес защитных элементовопределяется в соответствии с п. 1.17 СНиП /1/. Откосы буниз каменной наброски устраиваются с уклоном не круче 1:3. Ширину гребнякаменно-набросной буны следует принимать не менее 3 м. Головные частикаменно-набросных бун доводятся до изобаты 1-1,5 м, считая от отметки уровняморя 50 % обеспеченности из наинизших за год.

7.10.15Гравитационные непроницаемые буны из сборных бетонных массивов в условияхпесчаных пляжей следует применять только после обоснования специальнымиисследованиями на гидравлических и математических моделях. Ширина гребнягравитационных бун устанавливается, исходя из условий устойчивости бун приразличных . волнениях (см. табл. 6.1.). Головным частям гравитационных бунследует придавать скошенное очертание с уклоном в сторону моря 1:1,4 и положе.

б) Буны на берегах с галечными и песчано-галечныминаносами

7.10.16Для защиты искусственных, формирования, расширения и стабилизации естественныхгалечных пляжей применяются, как правило, непроницаемые буны. При этомвдольбереговое перемещение галечных наносов после заполнения всей емкостимежбунных отсеков проходит через гребень буны и в обход их головных частей.

7.10.17Буны располагаются под прямым углом к общему направлению линии берега.Наносоудерживающую способность бун определяют следующие факторы:

экспозициябереговой линии на участке расположения бун относительно господствующегонаправления перемещения наносов;

господствующеенаправление и годовой объем перемещения наносов;

очертаниябереговой линии и крутизна надводной и подводной частей берегового склона;

гранулометрическийсостав и средняя крупность галечных наносов, а также размываемость пород восновании пляжа;

уровенныйи ветроволновой режимы, условия трансформации и рефракции волн;

длина,высота и профиль бун, а также расстояние между ними.

7.10.18Размеры и уклоны галечных пляжей, проектируемых под защитой бун, должнысоответствовать естественным пляжам, существовавшим на данном участке берега доначала размыва. При отсутствии данных о естественных пляжах проектируемыеразмеры пляжа допускается принимать согласно рекомендациям раздела 7.3 даннойглавы с учетом сокращения вдольберегового уноса пляжеобразующего материала засчет наличия бун.

7.10.19Угол между линией проектного уреза моря в межбунном отсеке и общим направлениеместественной береговой линии принимается равным наибольшему углу подхода фронтарасчетной волны d к береговой линии (рисунок 7.17). Величина d определяется непосредственными гидрологическими наблюдениями илипостроением планов рефракции расчетных волн. Для открытых приглубых берегов,где высота волны в прибойной зоне достигает 3-4 м, значения d в первом приближении допускается принимать равным, соответственно,15-12°.

Рисунок 7.17 - Схема копределению размеров морских бун на берегах с галечными наносами

 

7.10.20При назначении длины и продольного профиля бун, а также расстояния между нимиследует учитывать:

господствующеенаправление и годовой объем транспорта наносов;

положениелинии последнего обрушения расчетных волн;

среднююширину пляжа в межбунном отсеке, необходимую для обеспечения защиты прилегающейтерритории и курортных потребностей;

профильпроектируемого пляжа с ветровой стороны буны.

7.10.21На профиле буны различают три части: береговую (корневую), переходную и морскую(головную) (рисунок 7.18).

Рисунок 7.18 - Продольный профиль буны по гребню наберегах с галечными наносами:

а) на естественном дне; б) на подводном банкете;

1 - гребень буны; 2 - штормовой профиль проектируемогопляжа; 3 - поверхность дна;

4 - подводный банкет; А - береговая (корневая) частьбуны;

Б - переходная часть; В - головная часть

 

Береговаячасть буны сооружается с горизонтальным или наклонным гребнем. При наличиивдольберегового потока наносов и необходимости их непрерывного пропуска нанизовой участок берега гребень береговой (корневой) части буны назначается науровне бермы проектируемого пляжа. В таком случае превышение гребня корневойчасти буны над средним уровнем моря приближенно может быть принято на высоте неболее 1,5-2,0 м.

Приотсутствии вдольберегового потока наносов гребень береговой (корневой) частибуны в целях сокращения потерь привозного пляжевого материала долженперекрывать проектный профиль пляжа на 0,5 м (2,0-3,0 м над средним многолетнимуровнем моря). Оптимальная высота гребня буны может быть уточненаисследованиями на гидравлической модели.

7.10.22Переходная часть, сопрягающая береговую и головную части буны, выполняется снаклонным или ступенчатым гребнем. Перелом профиля по гребню буны в надводнойчасти совмещается с переходом фронтального участка пляжа в берменный, а вморской части проектируется на расстоянии 5 - 10 м от линии проектного урезаморя (см. рисунок 7.18).

7.10.23Головная (морская) часть буны, как правило, выполняется с горизонтальнымгребнем, расположенным на 0,3 - 0,5 м выше среднемноголетнего уровня моря сучетом ветро-волнового нагона. Головным окончаниям бун необходимо придаватьскошенное очертание с уклоном в сторону моря 1:1,4 и положе (см. рисунок 7.18).

7.10.24Длина буны L (см. рисунки 7.17 и 7.18) определяется из условия:

,                                                                    (7.36)

где: Bmin - наименьшая проектная ширина надводной части пляжамежду бунами, м, при среднем многолетнем уровне моря, принимаемая не менее 3hsur;

d - наибольший уголмежду направлением фронта расчетной волны и линией берега (см. п. 7.10.19);

-длина морского отрезка буны, м, считая от расчетного уровня моря;

S - расстояниемежду бунами, м.

7.10.25.При отсутствии вдольберегового потока наносов и искусственном пляжеобразованииголовная часть буны располагается мористее глубины последнего обрушения dcr.u, расчетных волн, имеющихобеспеченность 30 % в системе, на расстоянии не менее 5,0 м (см. рисунок7.18а).

Приналичии вдольберегового потока наносов и необходимости пропуска наносов нанизовой участок берега длина морской части  буны принимается без запаса, т.е. при этом голову буны допускается располагать на глубинепоследнего обрушения расчетных волн dcr.u.

7.10.26.На особенно приглубых участках берега с уклоном дна на расстоянии около 40 мот уреза равном 0,15-0,25, а также при образовании искусственных территорийпутем выдвижения в море, для создания пляжа в межбунных отсеках требуетсяустройство под ним искусственного дна в виде подводного банкета (см. рисунок7.18б). При этом длину морской части буны следует определять в первом приближениипо табл. 7.4.

 

Таблица7.4 - Величины относительной длины морской части буны

 

Относительная крупность пляжеобразующего материала, d50%/hsur

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

Относительная длина морской части буны, /hsur

9,0

8,0

7,0

6,5

6,0

 

7.10.27 Конструктивная длинабуны назначается с учетом длины ее заделки в берег, предусматриваемый с цельюустранения возможности обхода корневой части буны наносами при накате волн. Приналичии волноотбойных стен корневые части бун должны примыкать к ним беззазоров.

7.10.28Проектирование плана пляжа в межбунном отсеке и назначение длины буныначинается с установления средней ширины надводной и подводной частей пляжа.После этого определяется положение проектного уреза моря с наветренной стороны буны.Направление проектного уреза в межбунном отсеке принимается в соответствии с п.7.10.19.

Расстояниемежду бунами S устанавливается, исходя из условия обеспечения нанизовой стороне буны ширины пляжа Bmin, составляющей неменее 3hsur. При этом значение S должно удовлетворять соотношениюS/L = 1,0-1,4.

7.10.29При проектировании бун необходимо использовать опыт строительства иэксплуатации бун, находящихся в аналогичных природных условиях. В особо сложнойприродной обстановке запроектированную систему бун следует проверять нагидравлических моделях.

7.10.30Конструкции бун на берегах с галечными и песчано-галечными наносами следуетназначать с учетом геологического строения подводного склона и характеразастройки прибрежной полосы.

Рекомендуетсяприменение бун следующих конструкций:

вусловиях побережий с галечно-гравийными наносами - буны из призматическихбетонных блоков, закрепленных колоннами-оболочками (рисунок 7.19,а);

вусловиях побережий с гравийно-песчаными наносами - буны тонкостенные железобетонныес промежуточными опорами, закрепленными колоннами-оболочками (рисунок7.19,б,в);

буныгравитационного типа (рисунки 7.20 и 7.21).

Рисунок 7.19-Варианты бун на колоннах-оболочках:

а) из призматических массивов: Bl-BVI -призматические массивы, Г-1 - головной массив,

 1-9 - колонны оболочки; 10 - бетонные крышки; 11 -выравнивающая плита; 12 - гребень буны из монолитного бетона

Рисунок 7.19 - Продолжение:

6) фрагмент тонкостенной буны вплане: 1 - промежуточный блок; 2 - ж.б. плита-экран; 3 - колонна-оболочка.

в) фрагмент буны из"каплевидных" массивов в плане: 1 - "каплевидный" массив; 2- колонна-оболочка

 


Рисунок 7.20 - Конструкция буны на размываемомосновании:

1 - гребень; 2 - корневая часть; 3 - выравнивающаяплита буны из монолитного бетона; 4 - головная часть; 5 - подставка; 6 -промежуточные массивы; 7 - каменная постель

 

Рисунок 7.21 - Гравитационнаябуна комбинированной конструкции. Сборная часть из двух курсов массивов:

1 - каменная постель; 2 - сборные бетонные блоки; 3 -монолитная часть буны; 4 - берменные плиты


7.10.31Глубина погружения колонн-оболочек, работающих на горизонтальные волновыенагрузки, определяется с учетом грунтов, проходимых колоннами-оболочками.Конструктивные элементы таких бун закладываются на спланированное естественноеоснование ниже возможной глубины размыва. Диаметр колонн-оболочек допускаетсяпринимать от 0,9 до 1,6 м. Вибропогружение колонн-оболочек должно сопровождатьсяизвлечением грунта из стволов колонн-оболочек эрлифтами или грейферами.

7.10.32Буна тонкостенной конструкции может быть заменена буной из"каплевидных" массивов (рис. 7.19,в). Такие буны могут быть построеныи на скальных грунтах, в которых должны быть забурены колонны-оболочки илисваи.

7.10.33Применение бун гравитационного типа следует ограничивать участками берега,сложенных скальными коренными породами, скоплением неразмываемого валунногоматериала или слаборазмываемыми грунтами, затрудняющими погружение свай.Гравитационные буны следует возводить из крупных бетонных массивовсопрягающимися фасонными соединениями в один или два курса (см. рисунки 7.20 и7.21). Ширина швов между массивами должна быть не более 5 см. Боковые грани бунв целях повышения их устойчивости при волновых нагрузках должны выполняться снаклоном 7 - 20° относительно вертикали.

Головныммассивам гравитационных бун следует придавать скошенное очертание по переднейграни головного массива с уклоном в сторону моря 1:1,5 и положе.

7.10.34 Основаниягравитационных бун на слабых скальных и полускальных породах следует заглублятьниже выветрелого слоя до уровня ненарушенной породы. Под основанием бун следуетсоздавать выравнивающую каменную постель, защищенную покрытием из берменных плит.

7.10.35Гравитационные буны на размываемых грунтах следует сооружать с искусственнойкаменной постелью, защищенной покрытиями (берменными плитами и др.) (рисунок7.22), и на подставках (рисунок 7.23).

Рисунок 7.22 - Каменная постель под гравитационнойбуной:

1 - подготовка из щебнятолщиной слоя 0,3-0,5 м; 2 - камень со средним размером 35-50 см; 3 - берменнаяплита

 

Рисунок 7.23 - Варианты конструкций подставок:

1 - старая; 2 - новая

 

Глубиназаложения каменной постели, а соответственно, и ее толщина назначаются с учетомштормовых и сезонных понижений поверхности пляжа. Заглубление основаниякаменной постели относительно пониженной поверхности пляжа должно назначатьсясогласно табл. 6.1.

Размеркамня для постелей должен удовлетворять требованиям устойчивости противфильтрационных скоростей, возникающих в толще постели вследствие разностейуровней воды на гранях буны при волновом движении воды.

7.10.36Толщину каменной постели в первом приближении следует принимать: от головы буныдо линии уреза при отметке уровня моря 1 % обеспеченности из наивысших за год -не менее 0,3hsur.; Уверхней границы наката волн - не менее 0,6 м. Корневые части бун присоответствующем обосновании допускается возводить без каменной постели.

7.10.37Применение искусственного галечного пляжа под защитой бун должно бытьобосновано его экономическим преимуществом по сравнению с искусственнымисвободными пляжами. При этом должны быть оценены и учтены:

запасыматериала в карьерах, из которого может быть создан искусственный пляж, и ихдостаточность для организации непрерывного искусственного питания вновьсозданного пляжа в течение длительного времени (не менее срока службы бун);

соответствиекачества карьерного материала по прочности, гранулометрическому составу ичистоте предъявляемым к пляжам экологическим, санитарным, рекреационным итехнико-экономическим требованиям;

уменьшениевеличины потерь пляжевого материала и соответственно величины искусственногопитания, которую обеспечивает применение бун в сравнении с потерями инеобходимым питанием для пляжа без бун.

Системубун следует считать экономически оправданной, если ее стоимость (с учетомстоимости сокращения питания) меньше стоимости искусственного свободногогалечного пляжа, особенно в условиях дефицита карьерного пляжеобразующегоматериала.

 

7.11Подводные пляжеудерживающие волноломы с траверсами

 

7.11.1Подводные волноломы предусматриваются для удержания наносов, поступающих извдольберегового потока, и образования за счет этого пляжа, и удержанияискусственного пляжа, созданного отсыпками или намывами пляжеобразующегоматериала, доставленного извне.

Подводнымволноломам следует отдавать предпочтение на берегах с оползневыми склонами, наприглубых участках берега с искусственным песчано-галечным пляжем, в которомпреобладают песчаные фракции.

Припроектировании волноломов следует учитывать те же факторы, что и припроектировании бун. Кроме того, необходимо учитывать, что присутствиеволноломов в береговой акватории ухудшает в ней водообмен, поэтому напобережьях курортно-рекреационного назначения должны быть предусмотрены меры поусилению водообмена в заволноломных акваториях. К таким мерам относятся:использование волноломов распластанного профиля с глубоким затоплением гребня, принудительныйводообмен с помощью насосных станций и др.

7.11.2Подводные волноломы подразделяются:

поконструкции - на гравитационные (из бетонных массивов) и свайные в сочетании снаброской фасонных массивов;

повысоте гребня относительно горизонта моря - на затопленные; с гребнем,расположенным на уровне моря 50 % обеспеченности из средних за год;

поширине и форме поперечного сечения - узкие с малым заглублением гребня (до 0,75м) и широкие с распластанным поперечным сечением и заглублением гребня до 2 м.

7.11.3Трасса подводных волноломов в плане не должна иметь резких переломов и входящихуглов.

Пространствомежду подводными волноломами и берегом следует разделять траверсами в целяхустранения размывов пляжа вдольбереговыми течениями и равномерногораспределения пляжевого материала вдоль берега. Для устранения разрывныхтечений волноломы с траверсами в плане должны образовывать замкнутые акватории.

Научастках берега с обильными естественными потоками наносов могут применятьсяволноломы с одним траверсом. В этом случае план волноломного сооружения должениметь Г-образную форму, направленную навстречу потоку наносов (рисунок 7.24).

Рис. 7.24 - Конструкция подводного волноломаГ-образного очертания в плане на неразмываемом основании:

1 - волноотбойная стена; 2 - пляж; 3 - волнолом избетонных блоков; 4 - траверс из бетонных блоков

 

7.11.4Траверсы сооружаются по возможности перпендикулярно к линии волнолома и общемунаправлению береговой линии. Отметки гребня траверсов назначаются с учетомсостава наносов, мощности их вдольберегового потока или условий искусственногоих пополнения. Траверсы следует примыкать к береговым укреплениям и волноломамбез зазоров. Возвышение гребня траверсов над расчетным уровнем моря в ихголовной части принимается равным 0,5 м при песчаных наносах и 0,3 м - пригалечных наносах.

Приналичии потока наносов корневые части траверсов не должны превышать поверхностьпроектируемого пляжа с наветренной стороны траверса.

Приотсутствии естественного потока наносов возвышение гребня корневой частипромежуточных траверсов на галечных пляжах принимается на уровне проектногопляжа с их верховой стороны. Возвышение гребня крайнего низового траверсапринимается равным 2-3 м над средним многолетним уровнем моря. На песчаныхпляжах возвышение гребня корневой части траверса принимается равным 0,5 м надповерхностью проектируемого пляжа с наветренной стороны траверса.

7.11.5На оползневых берегах подводные волноломы должны быть расположены мористееглубин выхода валов выдавливания оползней.

7.11.6Размеры акваторий, замкнутых волноломами и траверсами, должны удовлетворятьсоотношению S/L = 1,5-2,0.

7.11.7Строительство секций подводного волнолома с траверсами следует начинать снизового участка, продвигаясь навстречу потоку наносов по мере заполнениясекций, законченных строительством. В целях устранения низовых размывовзаполнение заволноломного пространства наносами следует производитьодновременно со строительством волноломов и траверсов.

7.11.8На берегах с песчаными наносами предпочтение должно отдаваться волноломамсвайных конструкций в сочетании с наброской из камня или фасонных массивов сморской стороны свайного ограждения, а также волнолома из фасонных массивов.

Применениегравитационных волноломов из бетонных массивов допускается только в том случае,если грунтовые условия не позволяют производить забивку свай.

Волноломыиз крупного камня или фасонных массивов, предназначенные для удержания песчаныхпляжей, следует выполнять с ядром из камня разнородной крупности или с экраном.

7.11.9Поперечному сечению подводных волноломов рекомендуется придавать откосную формус крутизной грани, обращенной к морю, порядка 1:2.

7.11.10Вес фасонных массивов и камней, образующих защитные покрытия, следуетопределять согласно положениям п. 1.17 СНиП/1/.

7.11.11Для предотвращения погружения камня в песок под основанием волнолома изкаменной наброски следует устраивать обратный фильтр из щебня общей толщиной неменее 0,5 м.

7.11.12Устойчивость волноломов камненабросной конструкции может быть повышена путем ихпригрузки бетонными массивами или плитами, уложенными по гребню волнолома.

7.11.13Размеры и вес массивов гравитационного волнолома должны устанавливаться изусловий прочности, устойчивости, транспортировки и производства работ.

7.11.14Волнолом из сборных массивов следует возводить с перевязкой швов. Зазоры пошвам между сборными массивами волнолома не должны быть более 5 см. Сопряжениемассивов по вертикальным швам в целях ослабления токов воды рекомендуется выполнятьпо типу шпунта или с вертикальными вкладышами.

7.11.15Для обеспечения устойчивости гравитационных волноломов, сооружаемых наразмываемом основании, необходимо предусматривать под ними искусственныекаменные постели с защитным слоем из камня или берменных плит (рисунок 7.25).Крупность камня и геометрические размеры постели должны обеспечивать еефильтрационную устойчивость при возникновении в ней гидродинамических напоров.

Рисунок 7.25 - Гравитационный подводный волнолом на каменнойпостели:

1 - щебень; 2 - камень; 3 - берменные плиты

 

7.11.16Минимальную толщину каменной постели, включая щебеночную подготовку, подволнолом допускается принимать в зависимости от высоты расчетной волны в местеустановки волнолома по табл. 7.5. При этом необходимо учесть, что при галечномосновании щебеночная подготовка не устраивается, а расстояние от отметкизаложения каменной постели до подошвы массива волнолома должно быть не менее1,0 м.

 

Таблица7.5 - Толщина каменной постели

 

Грунты в основании постели

Толщина каменной постели при высоте волны, м

 

2

3

4

Песок

1,3

1,5

1,7

Песчано-галечные наносы

1,1

1,3

1,5

Галечные наносы

1,0

1,2

1,4

 

7.11.17 На берегах спесчаными пляжами расстояние от волнолома до проектной линии уреза должно бытьне менее 100 м, а глубина воды у волнолома - не менее 3 м при отметке уровняморя 50 % обеспеченности из средних за год.

7.11.18При систематическом пополнении пляжа наносами среднюю ширину надводной частипляжа в заволноломном пространстве допускается принимать равной 1/3 расстояниямежду волноломом и берегом.

7.11.19 Линию уреза взамкнутом заволноломном пространстве приближенно допускается приниматьпараллельной фронту расчетной волны. При Г-образной форме волнолома в планеугол между направлением уреза моря и береговой линией допускается приниматьравным половине угла подхода расчетных волн к берегу, при этом ширина пляжа снаветренной стороны траверса принимается равной 2/3 расстояния волнолома отберега (см. рисунок 7.24).

7.11.20При соответствующем обосновании на берегах с галечными и песчано-галечныминаносами допускается применение волноломов из шатровых блоков шеститипоразмеров: высотой от 3 до 5,5 м, шириной 6,5; 9,0; 11,0 м, длиной по фасаду8,5; 6,0 и 4,0 м и массой от 93 до 100 т (рисунок 7.26). Полости таких блоковзаполняются камнем.


Рисунок 7.26 - Волнолом из шатровых блоков:

1 - шатровый блок; 2 - вкладыш; 3 - бутовый камень; 4- рисберма перед носком волнолома; 5 - рисберма за задней гранью волнолома


Применениешатровых блоков по сравнению с бетонными массивами позволяет исключитьтрудоемкие подводные водолазные работы по устройству каменной постели, создаетпроницаемость конструкции волнолома, что повышает водообмен и благоприятныеэкологические условия для морской фауны и флоры, уменьшает нагон взаволноломном пространстве.

7.11.21На отмелых песчаных берегах рекомендуются к применению волноломы распластанногопрофиля, отсыпаемые из бутового камня, поперечное сечение которых представляетсобой призму с шириной верхней грани 10-15 м и с боковыми гранями уклоном 1:2(рисунок 7.27). Для защиты такой призмы от разрушения штормовыми волнами на ееповерхность укладываются железобетонные берменные плиты или сетка из арматурнойстали. В целях экономии таких прикрытий предлагается защитный ковер из старыхавтопокрышек для защиты волнолома (рисунок 7.28).

 

 

Рисунок 7.27 - Поперечное сечение волноломараспластанной конструкции

 

Рисунок 7.28 - Конструкция защитного "ковра"из автопокрышек

 

7.12Рекомендуемые новые рациональные конструкции морских берегозащитных сооружений

 

7.12.1В данном разделе приводится краткая характеристика новых конструкций морскихберегозащитных сооружений, разработанных в Черноморском отделении ЦНИИС (внастоящее время Научно-исследовательский центр "Морские берега" ОАО"ЦНИИС"), имеющих более высокие технико-экономические показатели посравнению с применяемыми в настоящее время в берегозащитном строительстве.Многие из разработанных конструкций прошли стадию опытного строительства, а нанекоторые из них получены авторские свидетельства и патенты на изобретение.Предлагаемые новые конструкции имеют статус рекомендательных.

7.12.2Стены сквозной конструкции с камерой гашения волн

Наотмелых песчаных берегах рекомендуется применять различные вариантыволногасящих стен сквозной конструкции с волногасящей камерой: а) сборнойконструкции на скальном основании; б) свайной конструкции на размываемомосновании; в) сборной железобетонной конструкции ромбовидной формы в плане(рисунок 7.29).

Припроектировании сооружений из этих конструкций могут быть внесены отдельныеконструктивные дополнения. Так, при варианте стены (см. рисунок 7.29,а) вместоустановки фундаментальной плиты может выполняться забуривание передних и заднихстоек в скальном основании, а при варианте (см. рисунок 7.29,6) при устройствезадней стенки сооружения вместо стоек с автопокрышками применить установкустоек с закладными плитами. При варианте (см. рисунок 7,29,в) можно применитьсекции из плит в 2 раза меньшей длины, которые изготавливаются и собираются вквадратные секции. Эти секции устанавливаются в сооружения ромбообразно (см.рисунок 7.29,в). Из этих конструкций может быть построен подводные волнолом илибарьер.

Преимуществопредлагаемых вариантов стен сквозной конструкции по сравнению с традиционныминепроницаемыми бетонными волноотбойными стенами заключается в том, что онигасят значительную часть энергии волнового наката и отраженной волны, чтоспособствует сохранению и даже расширению (при наличии вдольберегового потокананосов) пляжей перед ними. Эти конструкции, защищая береговой откос отабразии, одновременно служат передней гранью набережных, устанавливаемых призащите и благоустройстве береговой полосы, используемых в рекреационных целях.

7.12.3Откосные береговые укрепления

Предлагаемые вариантыоткосных береговых укреплений наиболее эффективны на берегах с песчаныминаносами. На рис. 7.30 приводится для сравнения традиционнаяоткосно-ступенчатая непроницаемая конструкция укрепления (см. рисунок 7.30,а) ипроницаемая конструкция с камерой волногашения (см. рисунок 7.30,б и в).Проницаемые конструкции откосного берегового укрепления увеличивают гашениеволновой энергии и тем самым способствуют сохранению пляжа перед ними.Конструкции проницаемого типа равнозначны по степени волногашения ипляженакопления. Они различаются по конструкции устройства опор на размываемомосновании (см. рисунок 7.30,6) и на скальном основании (см. рисунок 7.30,в), сприменением старых автопокрышек и без них.

 


 

Рисунок 7.29 - Вариантыволногасящих стен сквозной конструкции с камерой гашения:

а) сборной конструкции наскальном основании; б) свайной конструкции на размываемом основании, в) сборнойжелезобетонной конструкции ромбовидной формы в плане

Рис. 7.30 - Варианты откосныхукреплений:

а) монолитная или сборнаяконструкции из железобетонных ступенчатых плит; б) проницаемая конструкция наразмываемом основании; в) проницаемая конструкция на скальном основании

 


7.12.4Бермы

Предлагаемыеварианты конструкций берм основаны на применении старых автопокрышек (рисунок7.31). Сооружение бермы свайной конструкции осуществляется на месте защитыоснования берегового уступа, откосов дюн или волноотбойной стены (см. рисунок7.31,а). Вариант конструкции бермы на рисунке 7.31,б и в является сборным, таккак блоки или секции таких конструкций могут быть заранее изготовлены настройдворе, в готовом виде привезены на берег моря и быстро смонтированы вберменные сооружения.

Варианты поперечного сечения бермы

Рисунок 7.31 - Варианты конструкции берм с применениемавтопокрышек:

а) берма на свайном основании; б) берма сжелезобетонными плитами в основании; в) сборная берма из железобетонных балок савтопокрышками

 

Приопасности подмыва основания под железобетонными плитами бермы (см. рисунок7.31,б) или под секциями бермы из балок с автопокрышками (см. рисунок 7.31,в)следует предусмотреть укладку перед бермами "ковра" из старых автопокрышекшириной 4 - 6 м, на котором будет гаситься часть энергии волнового наката (см.рисунок 7.28).

7.12.5Буны

Буна,монтируемая из наклонных плит с консолями и проемами (рисунок 7.32,а)сооружается пионерным способом с берега.

Буна,монтируемая из сборных блоков с использованием старых автопокрышек,представлена на рисунке 7.32,б.

 

 

Рисунок 7.32 - Новые конструкции бун, монтируемых сберега:

а) буна из наклонных плит сконсолями и проемами: 1 - гребень;

2 - выравнивающая плита буны измонолитного бетона; 3 - наклонные плиты;

4 - наклонные плиты,моноличенные в головной массив; 5 - поддоны

б) блок буны массой 13-20 т с применением автопокрышек

 

Вариантбуны проницаемой сквозной конструкции с использованием старых автопокрышексобирается из отдельных блоков массой 60 - 90 т плавкраном с моря (рисунок7.33,а). Для снижения материалоемкости рекомендуется вариант буны, сооружаемыйиз тонкостенных конструкций из Т-блоков, монтируемых также плавкранами (рисунок7.33,6). Масса таких блоков составляет от 30 до 95 т. Из таких конструкцийможно сооружать буны и комбинированным способом: береговая их часть собираетсяс берега из блоков массой не более 15 - 20 т, а морская часть буны - из блоковмассой 30 - 95 т морскими плавкранами.

Строительствотаких бун дает возможность отказаться от устройства каменных постелей наразмываемых грунтах, снизить трудоемкость, себестоимость и сроки строительствапочти в 2 раза.

Рисунок 7.33 - Опытные конструкции бун, смонтированныхс моря:

а) блок буны проницаемойконструкции массой 70 т; б) фрагмент буны из Т-блоков массой 60 т; 1 -вертикальная плита; 2 - опорная плита; 3 - сквозные проемы; 4 - выступы опорнойплиты

 

7.12.6Подводные волноломы

Рекомендуетсядва варианта конструкций подводных волноломов: а) волнолом, монтируемый изволноломных массивов пяти типоразмеров, в которых устраиваются по высотесквозные ниши-проемы; при сопряжении смежных массивов образуются"колодцы", которые заполняются бутовым камнем (рисунок 7.34); б) волнолом,монтируемый из волногасящих блоков проницаемой конструкции высотой 4,2 м сиспользованием старых автопокрышек (рисунок 7.35). Предлагаемые конструкциипозволяют повысить биопозитивные качества сооружения, сокращают расход бетона,улучшают водообмен в заволноломном пространстве, сокращают сроки исебестоимость строительства.

Рисунок 7.34 - Бетонные массивы волнолома с колодцами,заполняемыми бутовым камнем

 

 

Рисунок 7.35 - Блок волнолома проницаемой конструкциис покрышками массой 90 т

 

Подводныеволноломы из предлагаемых конструкций могут сооружаться как на размываемых, таки на скальных основаниях.

 

8РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ БЕРЕГОЗАЩИТЫ

 

8.1Искусственные мысы

 

8.1.1Искусственные мысы предназначаются как для восстановления, расширения истабилизации естественных пляжей при наличии насыщенного вдольберегового потокананосов, так и при создании искусственных пляжей между мысами за счетпляжеобразующего материала, доставляемого на защищаемый участок побережьяизвне. Наиболее эффективно их применение на прямолинейных участках морскихпобережий с песчаными наносами. Поверхность искусственных мысов является такжедополнительной площадью для целей рекреации, что является важным преимуществомв связи с постоянным сокращением свободных площадей в курортных зонах и ростомстоимости земли в их пределах.

8.1.2Рекомендуемый вариант искусственных мысов имеет в плане форму трапеции (рисунок8.1). Тыльной (береговой) гранью длиной 125-135 м они примыкают к береговомууступу или имеющемуся продольному берегоукрепительному сооружению. Морская(передняя) грань длиной 45-50 м удалена от берегового уступа илиберегоукрепительного сооружения на 40 - 45 м. Боковые грани мыса имеют длину55-60 м и примыкают к береговой грани под утлом 45° (см. рисунок 8.1).

8.1.3Ядро мыса отсыпается из любых местных инертных материалов с обязательнымустройством за тыльной гранью окаймляющей мыс проницаемой конструкции дренажнойотсыпки из бутового камня и щебня (рисунок 8.2). Поверхность мыса (площадьюболее 4 тыс. м2) отсыпается из песка. Отметка поверхности мысаопределяется как сумма величины ветроволнового нагона и высоты наката расчетныхволн (1 % обеспеченности в системе и 4 % в режиме, т. е. возможных 1 раз в 25лет) над отметкой уровня моря 50 % обеспеченности из средних за год.Обязательным условием при выборе отметки поверхности искусственного мысаявляется ее незатопляемость расчетными волнами.

 

 


 

Примечания. 1.Мысообразные площадки окаймляются откосно-ступенчатой проницаемой конструкциейна свайном основании (см. рисунок 8.2).

2. По задней грани конструкции производитсядренажная отсыпка; остальная площадь "мысов" заполняется песчанымгрунтом; верх площадки выводится на отметку 2.2 м.

3. В пазухи между "мысами" отсыпается по 10тыс. м3 песчаного грунта, из которого образуется стабилизированныйпляж, ширина надводной части которого составит около 25 м.

 

Рисунок 8.1 - Расположениемысообразных площадок на участке берега (М 1:1000)

Примечание.Количество секций указано для одной мысообразной площадки, которая ограждается20 боковыми и 8 передними секциями; длина каждой секции принята равной 6,0 м

 

Рисунок 8.2 - Поперечный разрезпо оси мысообразной площадки (М 1:200)


8.1.4Боковые и передняя грани мысов окаймляются сборной проницаемойоткосно-ступенчатой конструкцией, которая способствует более интенсивномуволногашению и сохранению пляжей (см. рисунок 8.2).

8.1.5Расстояние между осями мысов в первом приближении составляет 200-215 м, т.е. на1 пог. км берега устраивается до 5 искусственных мысов.

8.1.6Между мысами при отсутствии естественного вдольберегового потока наносов илималой его мощности для формирования пляжа требуемой ширины отсыпаетсяискусственный песчаный или песчано-гравийный пляж, по фракционному составусоответствующий естественному песчаному материалу на защищаемом участкепобережья или крупнее. Пляжеобразующий материал отсыпается с учетом емкостивдольбереговых потоков наносов при расчетном волнении, и объем его должен бытьдостаточным для формирования пляжа шириной не менее 30-35 м.

Искусственноепополнение пляжей между мысами (периодичность и объемы) рассчитываются помощности вдольбереговых потоков наносов. При этом используются данныесовмещенных промеров в пределах защищаемого участка побережья с помощью системыискусственных мысов и пляжей между ними, которые позволяют определить объемы иместа размыва надводной и подводной частей пляжа.

8.1.7Выбор оптимальных геометрических размеров искусственных мысов и пляжей междуними, размещение их и количество на защищаемом участке побережья определяется вкаждом конкретном случае гидро- и литодинамическим режимом,геолого-геоморфологическими характеристиками прибрежной зоны моря защищаемогоучастка побережья. При этом рекомендуется проведение гидравлическогомоделирования.

 

8.2Создание галечно-гравийных пляжей на песчаных основаниях

 

8.2.1Восстановление размытых песчаных пляжей, а также их стабилизация на участкахразмыва требует отсыпки больших объемов песчаного материала, что обуславливаетвысокую стоимость берегозащиты и порождает сложные проблемы экологическогоплана, поскольку при выполнении таких работ засыпаются песком значительныеплощади прибрежного дна. Это может вызвать временные нарушения природногоравновесия и негативные последствия для рыбного хозяйства.

Высокаяподвижность песка в штормовой период приводит также к значительнымэксплуатационным затратам после завершения строительства.

8.2.2В ряде случаев оказывается целесообразным использование в качествепляжеобразующего материала для восстановления песчаных пляжей галечно-гравийнойсмеси, что позволяет в несколько раз сократить объем отсыпаемого материала истоимость берегозащитных мероприятий при сохранении равной волногасящейспособности пляжа.

Вследствиебольшей устойчивости гравийно-галечного пляжа существенно сокращаются затратына поддержание его в стабильном состоянии.

8.2.3Расчет профиля искусственного гравийно-галечного пляжа, его размеров, объемовпервоначальной отсыпки, потерь и периодичность и объемы эксплуатационныхпополнений выполняется согласно положениям раздела 7.3 настоящего Свода правил.

 

8.3Островные берегозащитно-рекреационные комплексы в прибрежной зоне моря

 

8.3.1Создание островных берегозащитно-рекреационных комплексов в мелководнойприбрежной зоне моря на искусственных основаниях обеспечивает сохранениеуникальных береговых ландшафтов и ценных земельных ресурсов, а такжесуществующих или вновь создаваемых пляжей. Кроме того, строительство такихсооружений способствует созданию дополнительных дефицитных территорий вкурортных зонах, обеспечивает пространственное рассредоточение отдыхающих, чтоснижает рекреационную нагрузку на пляжевую полосу и улучшаетсанитарно-гигиенические условия в прибрежной акватории моря.

8.3.2Можно выделить 4 основные группы островных берегозащитно-рекреационныхкомплексов по их функциональному назначению:

1- лечебно-оздоровительные комплексы, которые включают в себя гостиницы,пансионаты, туристические базы, профилированные стационарные лечебныесооружения и др.;

2- пляжные комплексы, которые могут включать в себя, помимо искусственносозданных пляжей, климатические павильоны, солярии, аэрарии, бассейны и другиевспомогательные сооружения;

3- комплексы развлечений, включающие подводные и надводные рестораны, дансинги,сооружения и устройства для театрализованных представлений, водные аттракционыи др.;

4- спортивные комплексы с искусственным ледовым катком, спортивными залами,сооружения для занятий водомоторным, парусным, воднолыжным и гребным спортом,плавательными бассейнами, подводным туризмом и др.

8.3.3В зависимости от вместимости берегозащитно-рекреационных комплексоврекомендуются следующие их типы:

I - вместимостьюдо 10 тысяч одновременно отдыхающих, эквивалентный по протяженности 2 кмпляжевой полосы площадью 5 га (из расчета 5 м2/чeл по существующимнормам);

II- вместимостью до 5 тысяч одновременно отдыхающих, эквивалентный 1 км пляжевойполосы площадью 2,5 га;

III -вместимостью до 3 тысяч одновременно отдыхающих, эквивалентный 0,6 км пляжевойполосы площадью 1,5 га.

Всеперечисленные виды и типы островных сооружений должны предусматриватьвозможность обслуживания отдыхающих в течение всего года.

8.3.4При размещении и строительстве островных комплексов необходимо учитыватьследующие факторы:

существующуюи ожидаемую рекреационную нагрузку пляжевой полосы отдыхающими;

гидролитодинамическийрежим прибрежной зоны моря (ветер, волнение, уровень моря, транспорт наносов идр.);

инженерно-геологическуюхарактеристику и рельеф дна;

возможностивозникновения низовых размывов пляжа и берегового склона за пределамивозводимых сооружений;

необходимостьрасширения, создания новых и сохранения существующих пляжей на участкестроительства островных сооружений;

происходящиеили возможные разрушения берегового склона из-за оползней или других причин,когда по условиям безопасности нельзя использовать существующую пляжевуюполосу;

возможностьсоздания за счет островных комплексов бухтообразного контура берега, прикотором для образования и сохранения пляжевой полосы отпадает необходимость впляжеудерживающих сооружениях.

8.3.5При проектировании комплекса островных сооружений необходимо исходить изследующих положений:

искусственносоздаваемые острова обладают блокирующими свойствами и при определенныхусловиях могут существенно влиять на направленность береговых процессов;

вкачестве основного параметра, характеризующего степень блокировки, являетсяотносительное расстояние от исходной линии берега до искусственного острова (/b,где b - длина блокирующего острова,  - расстояниеот берега до искусственного острова);

степеньблокировки зависит от угла видимости блокирующего острова со стороны коренногоберега a0,являющегося углом, под которым с данной точки берега виден остров и от которогопадает тень;

понятиеотносительного расстояния от берега до острова аналогично понятию углавидимости, из соотношения которых связь между ними выражается зависимостью /b =53°/a°;

вусловиях равновесного состояния аккумулятивного берега, когда не требуетсяискусственного расширения надводного пляжа, для уменьшения отрицательноговлияния острова на береговые процессы угол видимости должен быть меньше 18° илиотносительное расстояние меньше 3;

вусловиях абразионного берега при отсутствии вдольберегового потока наносов дляобеспечения относительной динамической устойчивости искусственно создаваемогопляжа могут применяться островные сооружения сравнительно малых размеровпрерывистого типа со сквозностыо 0,3-0,5. Допускается их относительноерасстояние от берега меньше 0,75 при угле видимости больше 72°;

вовсех случаях применения искусственных островов на участке берега свдольбереговым потоком наносов должны предусматриваться мероприятия,компенсирующие возможный размыв берега на смежном низовом участке;

для обеспечения надежностипринимаемых инженерных решений и выбора оптимальных вариантов размеров икомпоновки искусственных островных сооружений необходимо выполнятьгидравлическое и математическое моделирование.

8.3.6Местоположение островных сооружений в прибрежной зоне моря определяется врезультате соответствующих эколого-экономических расчетов с учетом ее гидро- илитодинамического режима и технических возможностей строителей. Принципиальныесхемы устройства берегозащитно-рекреационных островных комплексов приведены нарисунках 8.3 и 8.4. Следует иметь в виду, что приведенные схемы не исчерпываютвсех возможных вариантов и зависят они от целей и назначения использованияостровов.

8.3.7Конструкции, окаймляющие острова, а также мостовые переходы, соединяющие их сберегом и между собой, определяются в процессе проектирования.

Теневаяакватория, образуемая островными комплексами в штормовую погоду, может бытьиспользована для отстоя судов маломерного флота и образования гаваней для яхт.

8.3.8При строительстве островных сооружений берегозащитно-рекреационного назначениясоздаются благоприятные условия для возможности использования автономных,экологически чистых источников энерго- и теплоснабжения их за счет энергии волн,ветра и солнечной энергии.

8.3.9Вопросы экологического влияния островных сооружений на динамику и режим водныхмасс прилегающей к ним акваторий моря должны быть предметом всестороннихспециальных исследований.

 

 


 

Рисунок 8.3 - Схемы вариантов островных комплексов вплане

Рисунок 8.4 - Схемы вариантов островных комплексов вплане


8.4Искусственные свободные песчаные пляжи с устройством перед ними подводнойтраншеи

 

8.4.1В основу рекомендуемого способа создания искусственного свободного песчаногопляжа путем изменения рельефа дна перед его подводным откосом заложен принципоптимального перераспределения над береговым склоном концентрации энергиирасчетных волн при их трансформации, что обеспечивает уменьшениевдольберегового и поперечного транспорта наносов.

Однимиз вариантов такого способа является устройство вдоль берега перед пляжемподводной траншеи, над которой происходит развал гребней штормовых волн, врезультате чего уменьшается их воздействие на создаваемый искусственныйпесчаный пляж (рисунок 8.5).

Рисунок 8.5 - Способ берегозащиты свободным пляжем сустройством перед ним подводной траншей:

1 - свободный пляж; 2 - свободный пляж с траншеей; 3 - клиф; 4 -траншея

 

8.4.2Управление гидро- и литодинамическими процессами в прибрежной зоне путемизменения рельефа дна предлагаемым способом обеспечивает значительное повышениетехнико-экономической эффективности защиты берега как свободным, так иприслоненным пляжами. Это связано с тем, что в определенных условиях пляж можетсоздаваться из материала, забираемого из подводной траншеи, которая, в своюочередь, способствуя снижению волнового воздействия на пляж, обеспечиваетуменьшение в 1,5-2,0 раза необходимых объемов пляжеобразующего материала на егостроительство и подпитку эти материалом в процессе эксплуатации пляжа.

8.4.3Размеры траншеи проектируются с учетом требования волногашения. Расположениетраншеи вдоль берега выбирается таким образом, чтобы интенсивность заносимостиее была относительно невелика при максимальном уменьшении волнового воздействияна создаваемый пляж. Извлекаемый при строительстве и эксплуатации(периодической очистке) траншеи песчаный материал используется для отсыпки ипополнения искусственного пляжа перед траншеей.

8.4.4Эффективность создания искусственных песчаных пляжей под защитой подводнойтраншеи обуславливается возможностью использования для его строительствавысокопроизводительных средств гидромеханизации непосредственно в пределахзащищаемого участка побережья. Стоимость берегозащиты при вариантеискусственного свободного песчаного пляжа с подводной траншеей ориентировочно в2 раза меньше по сравнению с вариантом пляжа без траншеи перед ним.

 

8.5Песчаные пляжи в комплексе с волногасящими сооружениями сквозной конструкции

 

8.5.1Создание песчаных пляжей в комплексе с волногасящими сооружениями сквознойконструкции с волногасящей камерой реализует оптимальное перераспределениеконцентрации энергии прямых и отраженных волн составляющими элементамиволногасящего сооружения с уменьшением вдольберегового и поперечного транспортананосов. Такие сооружения как бы заменяют собой большую часть песка в объемесоздаваемого пляжа (до 0,8 его объема) (рисунок 8.6). Кроме того, этиконструкции могут быть использованы для строительства набережной.

 

Рисунок 8.6 - Способ берегозащиты прислоненным пляжемс волногасящим сооружением сквозной конструкции с волновой камерой:

1 - пляж перед непроницаемой стеной (клифом); 2 - пляжперед сквозной конструкцией (волноотражателем); 3 - клиф; 4 - сквозной экран; 5- камера гашения; 6 - просветы

 

8.5.2Способ реализуется волногасящим сооружением, состоящим из вертикального илиоткосно-ступенчатого экранов сквозной конструкции с морской стороны иволногасящей камеры между ним и берегом или волноотбойной стеной. Наличиетакого волногасящего сооружения резко снижает интенсивность размываприслоненного к нему искусственного или естественного пляжа, повышает егоустойчивость, уменьшает потребность в периодических подпитках егопляжеобразующим материалом.

 

8.6Способ неполнопрофильной отсыпки песчаных оградительных дамб

 

8.6.1С целью сокращения объемов первоначальной отсыпки дамб в период ихстроительства и уменьшения величины омертвления капитальных затрат предлагаетсяспособ упреждающей береговой неполнопрофильной отсыпки песчаных оградительныхдамб. Он заключается в том, что дамба отсыпается в объеме меньшем, чем этонеобходимо для сформирования профиля относительного динамического равновесияморского откоса дамбы по отношению к расчетному волнению.

Строительныйобъем насыпи неполнопрофильной дамбы в 1,25-2,0 раза меньше объема насыпи дамбыс профилем относительного динамического равновесия.

8.6.2Под термином "береговая" подразумевается возведение дамбы на суше.Расстояние от дамбы до штилевого уреза моря при отметке уровня 50 %обеспеченности из средних за год определяется: уклоном участка суши междуурезом моря и дамбой, который затапливается в период действия расчетногошторма; величиной ветроволнового нагона плюс наката волн расчетного шторма.Обеспеченность расчетного шторма принимается от 4 до 2 % в режиме (1 раз в25-50 лет) в зависимости от класса капитальности защищаемых дамбой объектов,при этом учитывается местоположение защищаемых от затопления объектов.

8.6.3Внешний (мористый) откос дамбы отсыпается в объеме достаточном для того, чтобыгарантировать защиту объекта от затопления при действии расчетного шторма. Приболее слабых штормах мористый откос дамбы не размывается. После окончаниярасчетного шторма при необходимости выполняют досыпку дамбы до первоначальногообъема. Верховой откос неполнопрофильной дамбы возводится с коэффициентомзаложения, близким к коэффициенту естественного откоса песка.

8.6.4Размываемая часть дамбы рассчитывается на действие различных факторов,определяющих динамику береговых процессов. Продольная ось оградительной дамбы вплане, как правило, не прямолинейна. Повороты ее обусловлены топографией осушки(выбором наиболее выгодной трассы, обеспечивающей минимальный объем теладамбы), расположением ограждаемых территорий, объектов, площадей закладкипотенциальных карьеров грунта для возведения тела дамбы относительно-основныхвоздействующих факторов - ветра, волнения и нагона. При этом каждый уголповорота - это граница раздела двух разнонаправленных волновых течений ипотоков наносов.

8.6.5Каждое вдольбереговое волновое течение порождает вдольбереговой поток наносов.И каждый вдольбереговой поток наносов формируется в пределах зоны насыщения. Законечным створом зоны насыщения по направлению движения вдольберегового теченияначинается зона транзита насыщенного вдольберегового потока наносов.

8.6.6Когда насыщенный вдольбереговой поток наносов достигает конечного створапрямолинейного участка, размыв поверхности напорного откоса по всей его длине,кроме зоны насыщения, прекращается. Следует иметь в виду, что местоположениезоны насыщения не остается постоянным, а перемешается в течение шторма внаправлении движения потока наносов.

Продвижениенасыщенного вдольберегового потока наносов по прямолинейному участку бермыпроисходит со скоростью, близкой к скорости вдольберегового волнового течения.

8.6.7Рассматриваемый механизм размыва морского откоса оградительной дамбы взависимости от направления волнового луча будет происходить с соответствующейстороны мыса - угла поворота трассы дамбы.

8.6.8Расчет размыва морского откоса неполнопрофильной песчаной дамбы начинают с углаповорота трассы дамбы, расположенного со стороны господствующих по силе ипродолжительности волнений.

8.6.9Определяют длину зоны насыщения вдольберегового потока наносов при расчетномволнении и нагоне по формуле:

.                                                                          (8.1)

где: h -расчетная высота волны перед подножием морского откоса дамбы на изобате ихпервого обрушения, м;  - длина расчетнойволны по первому обрушению, м; d - средневзвешенная крупность смеси песчаных наносов,из которых возводится дамба, м.

8.6.10Определяют объем размыва и уноса песка по длине зоны насыщения за времяинтервала шторма и соответствующего ему расчетного нагона согласнорекомендациям программы "Литокомплекс" (см. прилож. 3).

Размывоткоса происходит с различной интенсивностью по длине прямолинейного участкадамбы, причем интенсивность размыва уменьшается с начала участка до его конца.

8.6.11Определяется размыв на единицу длины для участка с наиболее интенсивнымразмывом, который располагается в начале зоны насыщения. Длина этого участкапринята равной 1/3 длины зоны насыщения Lн. Объем размываемого грунта Qp,на этом участке принят равным 2/3 полного объема размыва Q, взоне насыщения. Таким образом, объем размыва на единицу длины наиболееразмываемого участка зоны насыщения равен:

.                                                                                  (8.2)

8.6.12В расчете учитывается график развития шторма, имеющий форму трапеции. Расчетыразмыва выполняются на ЭВМ по программе, описание применения которой приведенов приложении М.

8.6.13Для окончательного выбора оптимального варианта расположения дамбы в плане, еегеометрических размеров и объема первоначальной отсыпки песчаного материаларекомендуется провести гидравлическое моделирование на пространственной модели.

 

8.7Комбинированные оградительные дамбы

 

8.7.1При наличии в районе строительства оградительных дамб связных и песчаныхгрунтов есть возможность возвести наиболее рациональный и экономичныйпоперечный профиль дамбы на осушке при расположении ее в рекреационной зоне.При этом используются полезные свойства связных и песчаных грунтов: повышеннуюсопротивляемость размыву связных грунтов и способность песчаного материала приразмыве формировать вдольбереговой поток наносов и рекреационный пляж уподножья морского откоса дамбы. Такой способ строительства комбинированных дамбдает положительный экономический и социальный эффект.

8.7.2Способ строительства комбинированной дамбы заключается в том, что телооградительной дамбы выполняется из местного связного грунта, а ее морской откосотсыпается защитной одеждой из песчаного материала, объем которойрассчитывается на действие расчетного шторма и нагона, которые могут иметьместо не более одного раза в 25 или 50 лет. После прохождения такого шторма инагона размывы верхового откоса полностью восстанавливаются. Очевидно, чтолюбой менее сильный шторм и нагон предлагаемой конструкции сооружения неопасен. Восстановление размывов защитного слоя песчаного материала следуетпроизводить после нагонов и штормов средней силы в той мере, чтобы сооружениевсегда было готово устоять против действия расчетного штормового волнения инагона. Чтобы не производить ремонта (восстановления) после каждого сильногошторма и нагона, рационально в нижеприведенный расчет ввести коэффициентзапаса, равный 1,5.

8.7.3Оградительную дамбу возводят на поверхности осушки водоема (низинная равниннаятерритория, слабо наклоненная в сторону водоема и спланированная действиемволнового потока, затапливаемая только при ветро-волновых нагонах) наопределенном удалении от уреза при спокойном расчетном уровне моря (см. п.8.6.2). Во время ветро-волновых нагонов волновой поток может: затапливать частьширины осушки между урезом моря и подножьем дамбы; достигать подножья дамбы;затапливать напорный откос дамбы до уровня, определенного суммой высот нагона инаката расчетной волны, способной распространяться по слою воды, равной глубиненагонного потока.

Высотуоградительной дамбы рассчитывают на действие катастрофического нагонарасчетного шторма, поэтому к высотам нагона и наката добавляют конструктивныйзапас не менее 0,5 м, При этом высота волны, формирующейся и распространяющейсяпо поверхности нагонного потока, не превышает 0,78 его глубины.

8.7.4При комбинированной конструкции оградительной дамбы основная площадьпоперечного сечения выполняется из местного связного грунта и лишьповерхностный слой морского откоса дамбы в объеме потенциального размываволнами расчетного шторма и сопутствующими им течениями при нагонах выполняетсяиз песка. Необходимый объем песка, обеспечивающий сохранность ядра из связныхгрунтов, определяют расчетом. Благодаря такой расчетной модели конструкцииоградительной дамбы ее напорный откос, практически, идентичен известномуискусственному свободному песчаному пляжу.

Расчетначинают с угла поворота трассы дамбы, расположенного со стороны господствующихпо силе и продолжительности волнений.

8.7.5Определяют длину зоны насыщения вдольберегового волнового течения Lн, при расчетном нагоне волн по формуле (8.1), вкоторой d - средневзвешенная крупность смеси песчаных наносов,из которых возводится защитный слой ядра оградительной дамбы из связныхгрунтов, м.

8.7.6Определяется объем смыва песка по длине зоны насыщения за время действия штормас расчетным нагоном по зависимости, приведенной в приложении З. Объем смыва иуноса песка рассчитывается с учетом стадий шторма: развития, стабилизации изатухания. Определенный объем уноса песчаной смеси увеличивается на объемнаносов, у которых d < 0,01 мм. Этот объем наносов будет унесен запределы площади напорного откоса и отложится на поверхности осушки или в море.

Определенныйпо зависимости расчета объема размыва песчаного материала (приложение З) объемзащитного покрытия, уложенный в пределах зоны насыщения, обеспечит в течениедействия нагона расчетного шторма полное насыщение вдольберегового волновоготечения наносами и предохранит от размыва волнами поверхность напорного откосапрямолинейного участка дамбы. Однако, процесс насыщения вдольбереговоговолнового течения наносами в пределах зоны насыщения происходит неравномерно.На 1/3 длины от начала зоны насыщения (размыва) течение размывает 2/3 объемапеска, а на остальных 2/3 длины - 1/3 объема. В связи с этими показателями иследует распределять суммарный объем отсыпки, определенный по зависимости,приведенной в приложении З в пределах длины зоны насыщения.

8.7.7Песчаный материал укладывают в виде призмы, основанием которой служит плоскостьнапорного откоса дамбы, горизонтальную поверхность гребня призмы располагают нарасчетной высоте нагона, а напорный откос образуется автоматически исоответствует углу естественного откоса песка. Ширину гребня определяютподбором.

Призмасостоит из двух частей: головная часть (с наветренной стороны) имеет одинаковоепоперечное сечение на 1/3 длины зоны размыва; подветренная часть имеетначальное сечение, соответствующее головной части, и конечное, равное нулю.

Вслучае действия на прямолинейном участке дамбы двух встречных направленийгосподствующих волн расчетного шторма, а, соответственно, и вдольбереговыхволновых течений и потоков наносов, приведенные выше размеру частей песчанойпризмы и способ ее укладки выполняются на обоих концах прямолинейного участкадамбы, т. е. формируются две зоны насыщения.

8.7.8Очевидно, что чем длиннее прямолинейный участок, тем за больший период временинасыщенный вдольбереговой поток наносов достигнет его подветренного края. Заэто время начнется размыв тела ядра. Чтобы этого не произошло, поверхностьнапорного откоса прямолинейного участка следует покрыть песчаной защитнойодеждой. Скорость течения насыщенного вдольберегового потока наносов определяютпо зависимости, приведенной в приложении З.

8.7.9Объем защитного слоя на прямолинейном участке определяют по зависимости,приведенной в программе "Литокомплекс" (приложение З). Длины участковследует принимать равными не менее 500 м. Объем смываемого песка следуетукладывать по тому же принципу, как и в пределах зоны насыщения.

Длякаждого угла (мыса) трассы оградительной дамбы выполняется два расчета для двухвзаимопротивоположных направлений подхода волн волноопасных направлений.

Расчетвыполняется согласно программе для ЭВМ, описание применения которой дано вприложении М.

8.7.10Окончательный вариант размера и объема защитной песчаной отсыпки морскогооткоса комбинированной оградительной дамбы определяется по результатамгидравлического моделирования на пространственной модели.

 

9ТРЕБОВАНИЯ ПО ОХРАНЕ ПРИРОДЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ И РЕАЛИЗАЦИИ БЕРЕГОЗАЩИТНЫХМЕРОПРИЯТИЙ

 

9.1Генсхемы и проекты берегозащитных мероприятий должны в обязательном порядкеиметь раздел "Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС)"инженерных мероприятий по берегозащите, выполненный согласно требованиямПоложения /25, 26/. Документация по ОВОС должна содержать:

целиреализации разрабатываемых генсхем или проектов по берегозащите;

разумныеальтернативы вариантов разрабатываемых берегозащитных мероприятий;

учетсуществующей экологической ситуации и состояние окружающей среды в пределахзащищаемого участка побережья и соседних с ним;

возможныесоциально-экономические и экологические последствия при реализациипроектируемых берегозащитных мероприятий и их альтернатив;

мероприятияпо предотвращению неприемлемых для общества последствий;

предложенияпо мониторингу окружающей среды в пределах защищаемого участка морскогопобережья и соседних с ним.

9.2Техническая политика в области защиты морских берегов должна проводиться наоснове следующего принципа:

морскоепобережье является общественным достоянием, открытым для всех, поэтомусохранение его природы должно быть общегосударственным делом.

9.3В генеральных схемах берегозащитных мероприятий должна быть предусмотрена вдольберега зона общего пользования шириной не менее 50 м. В уже застроенных зонахдолжно быть введено право прохода на пляжи и прогулок по берегам.

Прибрежныедороги должны прокладываться на таком расстоянии от зоны отдыха, чтобы на неене проникал шум и загрязнение воздуха.

9.4С точки зрения архитектурно-ландшафтного проектирования следуетруководствоваться основными принципами:

извсех систем берегозащиты, при прочих равных условиях, лучшей является свободныйпляж;

отдаватьпредпочтение сооружениям, верх которых расположен ниже уровня моря и в то жевремя неопасным для купания;

вплановом расположении отдавать предпочтение сооружениям, расположенным вдольберега и не заслоняющим вид на море;

отдаватьпредпочтение сооружениям, занимающим минимальный процент площади береговойполосы, или сооружениям, увеличивающим площади, которые можно использовать врекреационных целях.

9.5При составлении генеральных схем берегозащитных мероприятий целесообразнорассматривать вопрос об объявлении статуса заповедника или памятника природыдля уникальных бухт, участков побережья с широкими естественными пляжами,других береговых форм в зонах с живописными ландшафтами.

9.6При создании искусственных пляжей под защитой подводных волноломов напобережьях, используемых как зоны отдыха, следует отдавать предпочтениеволноломам распластанного профиля каменно-набросной конструкции. Этот типволнолома обеспечивает лучший водообмен в заволноломном пространстве иблагоприятные условия для развития живых морских организмов.

9.7В целях предотвращения загрязнения пляжей ливневыми водами сброс их рекомендуетсявыводить за пределы пляжей с помощью глубоководных выпусков. Запрещается сбросв прибрежную акваторию моря неочищенных промстоков, фекальных и других бытовыхвод и отходов.

9.8Используемый для создания искусственного галечного пляжа карьерный материалдолжен содержать не более 35 % частиц отмываемых фракций диаметром менее 1-2 мми не более 5 % неперекатываемых волнами крупногабаритных включений. Этотматериал должен обладать высокой степенью устойчивости к истиранию, что повыситустойчивость пляжа и сведет до минимума механическое загрязнение"прибрежных вод.

9.9При выполнении строительных берегоукрепительных работ должно быть исключенозагрязнение пляжей и прилегающих к ним территорий некондиционными грунтами,строительным мусором, отходами горюче-смазочных материалов и т. д.

9.10При организации эксплуатации пляжей предусматривать для их пополнения, очистки,вывоза мусора, планировки поверхности и других видов работ специальныетехнологические дороги, которые включают наряду с самими пляжами в первую зонусанитарного режима.

9.11Необходимо во всех случаях обеспечить заполнение вновь построенных иэксплуатируемых межбунных отсеков и заволноломных пространств пляжеобразующимматериалом на проектную мощность (объем).

9.12Во избежание развития в примыкающей к пляжу и другим берегозащитным сооружениямприморской береговой полосе абразионных процессов необходимо сохранять в нейестественный дерновой покров, деревья и кустарники.

9.13Искусственные пляжи не следует создавать в устьях небольших рек и ручьев воизбежание подпора или закупорки последних. Там, где это требование невыполнимо,в проекте берегозащиты должны быть предусмотрены меры по обеспечениюнепрерывного пропуска воды в море.

9.14Регулирование русел рек в приустьевых участках следует организовывать на длинене менее троекратной ширины русла с целью обеспечения беспрепятственногопропуска твердого стока.

9.15При образовании искусственных свободных песчаных пляжей или намывных приморскихтерриторий методом гидромеханизации необходимо выполнять требования ВСН 486-86"Обеспечение охраны водной среды при производстве работгидромеханизированным способом" /27/.

9.16Для сохранения рыбопродуктивности прибрежной зоны моря критерием безвредностиявляется допустимая рыбохозяйственными нормами концентрация взвеси и другихзагрязняющих веществ согласно действующим нормативным документам.

9.17В условиях использования при гидромеханизации и дночерпании донных отложений воизбежание нарушения их структуры, уничтожения зообентоса, икринок и личинок рыбследует избегать производства работ на больших площадях. В противном случаевосстановление биопродуктивности прибрежной зоны моря займет длительныйпромежуток времени.

9.18Карьерный материал для создания искусственных пляжей и их периодическихэксплуатационных пополнений не должен содержать вредных химических итоксических веществ, а также загрязняющих механических примесей.

 

10ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

 

10.1Проекты берегозащитных мероприятий должны разрабатываться с учетом требованийтехники безопасности, производственной санитарии и охраны труда, в том числебезопасности при эксплуатации сооружений обслуживающего персонала, а такжебезопасности самих сооружений при их городском и курортном использовании.

10.2При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо предусматриватьсмотровые приспособления для безопасности обслуживающего персонала (лестницы сперилами, переходы с ограждениями и др.).

10.3На участках железных дорог через 50 - 75 м следует предусматривать лестничныесходы с перилами от обочины земляного полотна до берегозащитных сооружений.

10.4При создании искусственных пляжей в пределах городов, курортов и другихнаселенных пунктов должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

обследованиебереговой полосы, включая подводную зону до глубины порядка 5 м, с цельювыявления естественных выступов скальных пород, остатков разрушенныхконструкций гидротехнических и других сооружений (бетонных блоков, стальнойарматуры и др.) и предметов, опасных для жизни купающихся;

удалениеобнаруженных опасных предметов и по возможности устранение естественных опасныхмест.

10.5Для безопасности купающихся на искусственных пляжах не допускается применениерваного камня и валунов размерами более 15 см.

10.6Искусственные пляжи из щебня изверженных пород (гранита, гнейса и др.)рекомендуется использовать для курортных целей после окатки материалаволнениями в течение одного-двух штормовых сезонов.

10.7После отсыпки или намыва искусственного пляжа должна быть выполнена планировкаего берменной поверхности с целью устранения ям и застойных мест.

10.8На участках прогулочных набережных и в зонах купания волноотбойные стены свысокими гребнями следует ограждать парапетами высотой не менее 60 см. Нанабережных с волноотбойными стенами лестничные сходы к пляжам и корневым частямбун и траверсов должны сооружаться через каждые 50-75 м.

10.9Гребни бун и траверсов должны иметь шероховатую ровную поверхность. Края бундолжны быть ограждены бордюрами высотой не менее 15 см, с разрывами для стокаводы через каждые 2 м.

10.10Для безопасности купающихся не допускается введение в эксплуатацию бун иволноломов с траверсами с неустановленными вкладышами на сопряжениях (проемах)массивов, а также при ширине швов между массивами более 5 см.

10.11Для безопасности купающихся устройство разрывов в линии подводных волноломов недопускается, так как при этом возникают сильные течения.

10.12Использование набросных конструкций из камня или фасонных массивов всооружениях постоянного типа в зонах, отведенных для морского купания, недопускается.

10.13Кроме перечисленных в данной главе требований, при проектировании морскихберегозащитных сооружений необходимо руководствоваться и другими действующиминормативными документами по технике безопасности, производственной санитарии иохране труда.

 

 

ПриложениеА

 

РАСЧЕТРЕЖИМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕТРА ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ НА ГИДРОМЕТЕОСТАНЦИЯХ

 

Результатынаблюдений над ветром, производимых на гидрометеостанциях, характеризуютветровую обстановку только в районах станций и на прилегающих к нимсравнительно небольших акваториях. В этих случаях параметры волн определяютсятолько скоростью ветра и разгоном волн, и для их расчета достаточно иметьсведения о средней годовой повторяемости скоростей ветра по направлениям (табл.A.1).

 

ТаблицаА.1 - Повторяемость градаций флюгерной скорости ветра по направлениям (в %от числа всех наблюдений)

 

Скорость ветра по флюгеру, м/с

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

3

СЗ

0-1

2,0

4,2

8,0

19,3

4,4

1,8

1,2

0,8

2-5

2,3

3,8

10,1

15,5

4,3

2,2

1,1

1,0

6-9

0,6

1,6

2,7

6,4

1,0

0,9

0,6

0,2

10-13

0,1

0,4

1,0

1,5

0,3

0,1

0,1

-

14-17

-

-

0,2

0,3

-

-

-

-

18-20

-

-

-

-

-

-

-

-

Sp

5

10

22

43

10

5

3

2

 

Данные для составления такихтаблиц получают либо путем обычной статистической обработки многолетнихнаблюдений над ветром (число лет наблюдений не менее 10-15 лет), либосоставляют их, используя материалы "Справочника по климату СССР". Назамерзающих водоемах пользуются данными наблюдений за безледный период.

Наоснове данных табл. A.1 составляется табл. А.2, в которой флюгерные скоростиветра (ступени градаций скорости) пересчитаны в анемометрические и приведены куровню 10 м над поверхностью бассейна согласно рекомендациям /3/.

ПовторяемостьР% вычисляется по формуле:

,

где р- повторяемость градации скорости ветра,  - повторяемость направленияветра, взятая из табл. А-1.

Вероятностьпревышения F% вычисляют путем последовательного суммированиязначений Р снизу вверх, т. е. от больших скоростей ветра к меньшим. Например,для градации скорости северного ветра 2-5 м/с вероятность превышения равна:

F% = 2,0 + 12,0 + 46,0 = 60 %.

 

ТаблицаА.2 - Повторяемость Р% (1-я строка) и вероятность превышения(обеспеченность) F% (2-я строка) градаций анемометрической скорости ветра понаправлениям от числа наблюдений при каждом направлении ветра

 

Скорость ветра по анемометру, м/с

С

СВ

в

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

ЗС

0-1

40,0

42,0

36,4

44,8

44,0

36,0

39,7

40,0

 

100

100

100

100

100

100

100

100

2-5

46,0

38,0

46,0

36,0

43,0

44,0

37,0

50,0

 

60,0

58,0

63,6

55,2

56,0

44,0

60,3

60,3

6-8

12,0

16,0

12,3

15,0

10,0

18,0

20,0

10,0

 

14,0

20,0

17,6

19,2

13,3

20,0

23,3

10,0

9-12

2,0

4,0

4,3

3,5

3,0

2,0

3,3

 

 

2,0

4,0

5,3

4,2

3,0

2,0

3,3

 

13-15

 

1,0

0,7

 

 

 

 

 

 

 

1,0

0,7

 

 

 

 

 

 

По данным табл. А.2 набилогарифмической клетчатке вероятностей (рис. А.1) строят кривые распределенияскоростей ветра для каждого его волноопасного направления. Для построения этихкривых на график наносят точки соответственно вероятностям превышения F ипервым ступеням градаций анемометрической скорости ветра. Кривые распределенияветра экстраполируют в область малых вероятностей превышения, т. е. в областьвозможных больших скоростей ветра, не зарегистрированных наблюдениями.

Рисунок А.1 - Билогарифмическая клетчатка вероятностис примером построения кривой распределения скорости ветра и ее экстраполяции

 

Знаяразгоны волн при различных направлениях ветра, можно рассчитать параметры волндля скоростей ветра, снимаемых с кривых распределения. Так как вероятностипревышения параметров волн должны быть такими же, как и у формирующей ихскорости ветра, то на тех же билогарифмических клетчатках вероятностей могутбыть построены кривые распределения параметров волн при разных направленияхветра, т. е. получены характеристики режима волнения.

Еслис точки зрения берегозащитного строительства представляют интерес максимальныепараметры волн, возможные при данном направлении ветра один раз в заданноечисло лет, то их рассчитывают по наиболее вероятной максимальной скоростиветра, возможной один раз в это же число лет. Для определения этой скоростивычисляют вероятность ее превышения по формуле:

,

где:N - число дней наблюдений в году за безледный период;

Sp -повторяемость соответствующего направления ветра всех градаций скорости ветра;

n - заданноечисло лет.

Затемпо рис. A.1 снимают с соответствующей кривой распределенияискомую максимальную скорость ветра. Для примера на рис. А.1 приведены значенияFn, рассчитанные для максимальных скоростей северноговетра (Sp = 5 %) один раз в год, 5, 10, 25, 50 и 100 лет, которыеравны 10 м/с ежегодно и 17,5 м/с - один раз в 100 лет.

Изложеннаяв данном приложении методика расчета режимных характеристик скорости ветраболее детально содержится в "Руководстве по расчету параметров ветровыхволн" (Л.: Гидрометеоиздат, 1969).

 

 

ПриложениеБ

 

РАСЧЕТРЕЖИМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСОТ ВОЛН ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ВОЛНЕНИЕМ

 

Припроектировании морских берегозащитных сооружений необходимо определитьрасчетную высоту волны заданной обеспеченности в режиме и системе. С этой цельювыполняется статистическая обработка данных наблюдений и построение кривыхраспределения (обеспеченности) высот волн. Обработке подвергаются максимальныевысоты волн за год по каждому направлению (румбу), имеющие 50 %обеспеченность в системе за срок наблюдений. Способ статистической обработкивысот волн выполняется согласно рекомендациям раздела 5.4 главы 5.Продолжительность ряда наблюдений должна быть не менее 15 лет. Результатыобработки данных наблюдений указанным выше способом приведены на рис. Б.1.

 

Рисунок Б.1 - Кривые распределения вероятностейпревышения годовых максимальных высот волн

 

Длякласса капитальности проектируемого сооружения по табл. 6.1 устанавливаетсяобеспеченность расчетной высоты волны в системе. По установленнойобеспеченности в режиме определяется значение расчетной высоты волны по кривойА, которая построена для всех волноопасных направлений (см. рис. Б.1). Затем поостальным кривым находится высота волны, равная высоте, снятой с кривой А. Вкачестве расчетной принимается высота волны того направления, при котором уголмежду линией берега и фронтом волны наибольший. Значения расчетных волн всистеме требуемой обеспеченности определяются умножением найденной расчетнойвысоты волны в режиме, которая имеет 50 % обеспеченность в системе, на коэффициенты,приведенные в табл. 5.1 раздела 5.6 главы 5.

Пример. Определить значения расчетных высот волн в режиме исистеме для бун IV класса капитальности, головные части которых расположены наизобате 4 м при азимуте береговой линии 130°. Волнопост расположен на участкестроительства бун.

Вданном случае обеспеченность высот волн по табл. 6.1 составляет в режиме 4 % (1 раз в 25лет) и в системе - 5 %. По кривой А (см. рис. Б.1) 4 %обеспеченности соответствуют волны высотой 3,70 м. Такая высота волнынаблюдается при волнениях ЗЮЗ и ЮЗ направлений. Углы подхода фронтов этих волнсоответственно составляют 27° и 5°. В качестве расчетной принимается высотаволны ЗЮЗ направления. Так как установленная высота расчетной волны 3,70 мимеет 50 % обеспеченность в системе, то для перехода к расчетной высоте волны 5 %обеспеченности в системе эту высоту умножают согласно табл. 5.1 на соотношениекоэффициентов 1,45/1,01. Таким образом, расчетная высота волны 4 %обеспеченности в режиме и 5 % в системе равна 5,35 м.

 

 

ПриложениеВ

 

АЛГОРИТМПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ШТОРМОВОЙ АКТИВНОСТИ МОРЯ

 

Воснову алгоритма предвычисления штормовой активности моря положен принципдоминирующей роли в гидрометеорологических процессах детерминизма и возможностиих экстраполяции, предложенный Я.И. Сахаровичем /30/: "Если задана непосредственно неэкстраполируемая за пределы наблюдений гидрометеорологическая функция, онаможет быть представлена группой периодических составляющих (например,гармоник), синтез которых за пределами наблюдений есть прогноз исходнойфункции". Реализуя данный принцип, предлагаемая программа предназначенадля предвычисления (прогноза) штормовой активности моря методом выделенияскрытых периодичностей как для выделения низкочастотных, так и высокочастотныхколебаний.

Пустьсоставляющая самой высокой частоты в исследуемом интервале частот являетсясинусоидальная гармоника с частотой w. Исходный временнойряд Х (t) задан значениями в равномерной системе точек t1, t2,...tn и имеют дисперсию s2. Требуется определить параметры гармоническихсоставляющих в данном частотном интервале.

Дисперсиястационарной случайной функции равна сумме дисперсий всех гармоник ееспектрального разложения. Если дисперсия исходного ряда некоторым образомраспределена по различным частотам, то, очевидно, гармонике с большейамплитудой соответствует большая дисперсия.

Прирасчете выбирается интервал частот, покрывающий исследуемый. Пусть верхнейграницей этого интервала будет частота w1. Далее временной ряд X(ti) аппроксимируется синусоидальной частотой w1с неизвестной амплитудой C1 и начальной фазы j1:

X(ti) = C1sin(w1ti+ j1), i = l,2,...,n.                                                                           (1)

Системауравнения (1) может быть переписана в виде:

X(ti) = a1sin(w1ti)+ b1cos(w1ti), i = l,2,...,n.                                                                     (2)

Система(2) линейна относительно неизвестных а1 и b1, решается по методу наименьших квадратов. Это означает, что параметрыгармоники выбираются так, чтобы она наилучшим образом (в среднеквадратичномсмысле) аппроксимировала ряд X(ti) при выбранной частоте w1.

Полученныеиз системы уравнений (2) коэффициенты a1 и b1 используются для построения ряда:

X1(t) = X(ti) - [a1sin(w1ti)+ b1cos(w1ti)].                                                                (3)

Дляряда X1(t) определяется дисперсия  и относительное уменьшениеисходной дисперсии по формуле:

.                                                                              (4)

Затемв качестве пробной частоты выбирается частота w2 = w1 - Dw, где Dw - шаг сканирования интервала частот. Все вычисленияповторяются с частотой w2и т. д.Наилучшим приближением искомой частоты считается частота, для которойотносительное уменьшение дисперсии (4) максимально. Для уточнения искомойчастоты w используется сканирование с более мелким шагом Dw. Найденнаягармоника из исходного ряда вычитается. Сканирование оставшегося ряда позволяетвыделить следующую по частоте гармонику и т. д. Процесс обработки считаетсязаконченным, когда сканирование интервала не показывает явно выраженныхмаксимумов величины Dw. В этом случае можно полагать, что все гармоники в исследуемоминтервале частот выделены, а их синтез довольно точно аппроксимирует исходныйвременной ряд X(t).

Вкачестве временного ряда в данном алгоритме было принято временноераспределение суммарного за год потока волновой энергии через единицу площадивзволнованной поверхности SПh. Эта характеристика энергетического состояния воднойповерхности является связующим звеном между гидро- и литодинамическимипроцессами, поскольку транспорт наносов в прибрежной зоне моря принимаетсяпропорциональным потерям ее в пределах потока волновой энергии. Его величина вычисляетсяпо формуле:

,                                                               (5)

где: h -высота волны (средняя в градации), м;

 - еесредний период, с;

 - средняядлина волны, м;

g - удельный весморской воды, кг/м3;

Рa - продолжительность волнения каждой градации высот волн за год, сутки.

Дляудобства расчета волновой энергии SПh,формула (5) после несложных преобразований приведена к виду /31/:

,                                                                     (6)

где: d -глубина моря в точке измерения высот волн, м.

Исходнымматериалом для расчета потока волновой энергии являются данные натурныхизмерений высот волн в виде ежегодных таблиц повторяемости градаций высот волн по всемволноопасным направлениям за период не менее 15 лет.

Посколькуреальное распределение во времени штормовой активности моря рассчитываетсяобычно по сравнительно непродолжительному ряду наблюдений за волнением,обладающему недостаточной информативностью, погрешность прогноза растет сростом интервала упреждения. По мере увеличения продолжительности периодарежимных наблюдений за волнением появляется возможность выявления болеедлиннопериодных составляющих, а, следовательно, постепенного уточнениявыданного прогноза.

Расчет по приведенномуалгоритму начинается с ввода в ЭВМ исходного массива данных суммарного за каждыйгод потока волновой энергии, рассчитанной по формуле (6), а результатывычислений выводятся на дисплей или распечатываются на принтере в виде таблицыаппроксимационных и прогнозных данных на заданный промежуток времени:

 

№№

Годы

Фактическая величина потока волновой энергии, SПh

Расчетная величина потока волновой энергии, SПh

Прогнозируемая величина потока волновой энергии, SПh

Ошибка расчета и прогноза потока волновой энергии, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При длине ряда менее 25 летрекомендуется выполнять прогноз не более чем на 5 лет. Прогноз уточняется помере увеличения ряда наблюдений за волнением.

 

 

 

 

 

 

ПриложениеГ

 

АЛГОРИТМРАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ КРАЕВЫХ ВОЛН

 

1.Основные задаваемые и рассчитываемые параметры ветровых поли и береговогосклона, необходимые для проведения расчетов:

(задаваемыепараметры)

0X - оськоординат вдоль береговой линии;

0Y - осьнормальная к береговой линии, от берега;

дляпоследующих вычислений вводятся:

hd -высота ветровой волны на глубокой воде;

Т- период энергонесущей ветровой волны;

Ymax0 - максимальноерасстояние до морской границы расчетной области;

Хmax0 - максимальное расстояние по координатной сетке вдоль берега;

Фd- угол подхода ветровых волн на глубокой воде;

tgjcr - средний уклон берегового откоса от 1-ого обрушениядо границынагона;

Lcr,1 - расстояние от места1-ого обрушения до береговой линии;

hsur- высота ветровой волны по 1-ому обрушению;

hi -текущая высота энергонесущих ветровых волн;

di -соответствующая глубина;

Фi- текущий угол подхода ветровой волны к нормали к берегу;

Ye -какое-либо местоположение в расчетной области по оси 0Y;

Xe- местоположение в расчетной области по направлению 0Х;

Y (N) -координата Ye в узле N по направлению 0Y;

Х(М) - координата Хe в узле М по направлению 0Х;

рассчитываемыехарактеристики:

lе - длина краевой волны вдоль берега;

Тew- один из периодов составляющей поля краевых волн;

hsur,u - высотаволны по линии последнего обрушения;

tgji - средний уклон берегового откоса от любогоместоположения расчетной области до границы нагона во время шторма;

tgjrun - средний уклон берегового откоса в области зоныштормового наката;

задаваемыехарактеристики для расчета tgjiи tgjrun:

nr -пористость материала наносов в области наката;

n - коэффициенткинематической вязкости воды;

r - плотность воды;

rn - плотность материала, из которого слагаются наносы;

Dn -средняя крупность наносов в области наката волны на берег;

D- средняя крупность наносов по расчетной области;

Нn- величина нагона;

hrun- величина наката ветровых волн основного периода;

Hup -(нагон + накат).

2.Генеральное направление береговой линии определяется для конкретного участкаберега, представляется прямой линией, соединяющей точки, ограничивающихрассматриваемый участок, не меньший чем длина le,max - наибольшей генерируемой волны вдоль берега, рассчитываемой поформуле;

,                                                         (1)

где  соответствующаякруговая частота; g - ускорение свободного падения в поле силы тяжести; Tew,max - максимальный период присутствующей краевой волны.

3.Максимальный период краевых волн равен

,                                                                    (2)

 -рассчитываемая глубоководная длина волны.

4.Количество составляющих поля краевых волн определяется как целое число

,                                                                              (3)

чтосоответствует возможным 4-ем валам на поверхности дна, соответствующим основнойсистеме волн.

Периодкаждой составляющей вычисляется по формуле

Тew = Ne × T,                                                                                          (4)

где Ne - ее номер.

5.Угол среднего уклона берегового откоса от выбранного местоположения (Ye, Xe) определяется по формуле

,                                           (5)

где Нn- отметка нагона,

Ye -расстояние от выбранного местоположения, в котором производятся расчеты, добереговой линии;

tgjrun - средний уклон берега в зоненаката, который определяется по формуле

,                                                       (6)

где hsur,u - высота волны (или высота роллера) при последнемобрушении приходящих волн,

hsur,u =g (T/8p)2.                                                                                     (7)

6.Отметка нагона вычисляется следующим образом

Нn = Нuр - hrun,                                                                                      (8)

где Hup - накат + нагон;

накатопределяется по формуле Ханта-Сейвила, находящейся в соответствии с методикойСНиП 2.06.04-82*,

,                                                 (9)

где Ср- коэффициент поглощения энергии накатывающейся на берег волны, зависит отпористости грунта пляжа;

,                                                            (10)

где nT -пористость наносного грунта в зоне (накат + нагон);

ОтметкаНup = (накат + нагон)определяется по формуле:

Нuр = В × hsur,                                                                                  (11)

где hsur - высота волны при 1-ом обрушении,

.                                (12)

где Кz,Fz - определяются по соответствующим формулам,приведенным в приложении З.

7.Для определения компонента скоростей  (Ye, Хe)в данной точке подводного берегового склона прибрежной зоны, помимо определениясоответствующего угла tgji, рассчитываютсяеще три параметра: Aеw - амплитуда краевойволны; КХew - волновое число; KSew- аргумент функции Бесселя. Амплитуда краевой волны зависит от ее периода - Тewи tgji -уклона:

;                                           (13)

волновоечисло для краевой волны с периодом Tew,

;                                           (14)

аргументфункции Бесселя,

.                                       (15)

Сложениесоставляющих поля скоростей, образованного краевыми волнами по осям 0Х и 0Y, вкаждой рассматриваемой точке (Ye, Хе) в заданном промежутке времени dt вмомент t образует мгновенное осредненное за dt скоростное полевекторов.

Физическиобоснованным для процессов массо-переноса элементарным промежутком времениявляется полупериод энергонесущих волн dt = Т/2. Поле краевых волнсинхронизируется по фазе с полем энергонесущих волн по направлению ихраспространения к берегу (т. е. против направления оси 0Y), в первую половинупериода Т составляющие по осям отмечаются индексом - р, во вторую половинуиндексом - m. Составляющая поля краевых волн по направлению оси -0Y,

(16)

асоставляющая поля краевых волн по направлению оси 0Y,

                    (17)

,

где К- текущий номер момента шторма, dvJO(KSew) - производная функция Бесселя по ее аргументу, онаравна

                      (18)

.

Составляющаяполя краевых волн, параллельная оси 0Х, в первую половину основного периода, походу приходящих волн, определяется по следующему выражению:

 (19)

где L1(KSew)2 - полином Ляггера 1-ой степени,

асоставляющая поля краевых волн, параллельная оси 0Х, во вторую половинупериода, в стадии ложбины приходящих волн,

    (20)

.

Приналичии известного поля скоростей от приходящих энергонесущих волн периода Трезультирующие составляющие по 4-м направлениям выглядят следующим образом:

Upy = Up (hi, di)cos(Фi) + d Upy                                                                        (21)

Umy = Um (hi, di)cos(Фi) + d Upy                                                                      (22)

Upx= Up (hi, di) sin(Фi) + d Upx                                                                          (23)

Umx = Um (hi, di)sin(Фi) + d Umx,                                                                      (24)

где,соответственно, hi, dii - текущие высота волны, глубина воды, угол подхода луча волны вместе, где определяются компоненты скорости; Up (hi, di),Um (hi, di)- волновые скорости при прохождении, соответственно, гребня и впадины приходящихветровых волн.

Такимобразом может быть определено поле скоростей в любой момент шторма в любойточке расчетной области.

 

Алгоритм проведения расчетов

 

(1).Выделяется участок береговой зоны из следующих положений:

(а)участок должен соответствовать, примерно, единой литодинамической зоне;

(б)на карте проводятся оси: 0Х - вдоль берега, 0Y - по нормалик берегу в море;

(в)определяется граница по оси 0Y;

(г)далее осуществляется ВВОД ДАННЫХ:

hd -высота волны на глубокой воде;

Т- период энергонесущих волн;

Lcr,1 -расстояние от первого обрушения до береговой линии;

tgjcr - средний уклон берегового откосапо пробегу волны от первого обрушения до границы нагона;

(д)оценивается максимальный период возбуждаемых краевых волн Тewпо формуле (2); длина наибольшей краевой волны lе,mах оценивается по формуле(1), затем корректируется расстояние Хmax0, cтем чтобы Хmax0 ³lew,max;

(е)ВВОД ДАННЫХ для оценки величины максимального нагона + наката в формуле (5) дляоценки уклона tgj1- от выбранного местоположения прибрежной зоны;

расчетпо формулам (5) и соответствующим формулам Приложения З.

(2)ВВОД ДАННЫХ по массивам:

Хe,Ye - местоположения, для которых определяются значениянеобходимых параметров;

di (Xe,Ye) - глубины в этих местоположениях;

Y(N) -соответствующие расстояния до береговой линии;

К- номер временного промежутка, для которого производится расчет.

(3)Производятся расчеты для поля скоростей от краевых волн последовательно поформулам (3, 4, 5, 12, 11, 10, 9-6, формулы Приложения З, 13-24), при этомопределяется суммарный вклад всех составляющих волнового поля от краевых волнпутем суммирования от Ne = 1 до Ne,max поформулам (3, 4).

(4)При известных: угле подхода Фd на глубокой воде; картинерефракции; компонентах скорости от приходящих энергонесущих волн с периодом Т,возможно получить значения результирующих составляющих по 4-м направлениям ±0Х, ±0Y поформулам (21-24).

 

ПриложениеД

 

ОПИСАНИЕПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЕТРОВЫХ ВОЛН НА ГЛУБОКОЙ ВОДЕ ИЛИПРОМЕЖУТОЧНОЙ ГЛУБИНЕ

 

Назначение метода расчета

Методпредназначен для расчета параметров ветровых волн на глубокой воде по данным оветровом режиме, в соответствии с методикой СНиП 2.06.04-82*.

 

Входные данные

Длярасчета требуются следующие исходные данные:

таблицаповторяемости скоростей ветра по волноопасным направлениям (до 8 румбов). Крометого, вводится роза ветров в графическом виде (рисунок Д.1),

количествобезледных дней в году;

длиныразгона по всем волноопасным направлениям;

средниеглубины по длине разгона;

обеспеченностьшторма (1 раз в n лет);

обеспеченностьв системе интересующих волн в %.

 

Рисунок Д.1 - Роза ветров от волноопасных направлений.Район: Сочи, Лазаревское

 

Выходные данные

Врезультате рассчитываются:

розаволнений, рассчитанная из полурумбы (через 22,5 градуса) и имеющая до 8градаций высот волн, в табличном и графическом виде;

средниепараметры волн и параметры волн заданной обеспеченности для шторма заданнойобеспеченности по волноопасным направлениям.

Описание метода расчета

1.Определяется вероятность превышения скорости ветра для каждого направления,соответствующая заданной обеспеченности шторма Fn поформуле:

,                                                                                   (1)

где:N - число безледных дней в году;

n - число лет, втечение которых расчетный шторм будет наблюдаться 1 раз;

Р- суммарная повторяемость соответствующего направления всех значений скорости.

2.Расчетная скорость ветра для вероятности превышения Fnопределяется по формуле:

,                                                                      (2)

приэтом значения параметров b и g определяются по формулам:

,                                                                                     (3)

,                                                                                       (4)

где F1,F2 - вероятности превышения для двухзначений скорости ветра v1, v2по рассчитываемому направлению.

3.По расчетной скорости ветра V определяются параметры расчетных волн.

3.1.Средняя высота волн, , при глубине d> 500 м определяется по формуле:

,                                                     (5)

где:L - длина разгона ветра;

g- ускорение силы тяжести.

Приглубине на разгоне d < 500 м высота волны умножается на коэффициент Kd, вычисляемый по формуле:

.                                           (6)

3.2.Средний период волн определяется по формуле:

.                                                                    (7)

3.3.Средняя длина волн рассчитывается по формуле:

.                                                                                   (8)

3.4.Высота волны обеспеченности i% определяется умножением средней высоты волны, h, накоэффициент ki, определяемый по формуле:

ki = Г-l(l+l/j) (-lni + 2 × 1n10)l/j,                                                                                 (9)

где ; Г - гамма функция.

Длинаи период волны обеспеченности i определяются по тем же формулам (7) и (8), чтои для средних волн.

Нижеприводится контрольный пример расчета по программе для района Лазаревского в г.Сочи. Спектр волн приведен для двух азимутов из рассчитанных девяти.


ПРОГРАММА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВВЕТРОВЫХ ВОЛН НА ГЛУБОКОЙ ВОДЕ

НИЦ "МОРСКИЕ БЕРЕГА"

Версия 1.0. 1995 г.

Район: Сочи, Лазаревское

 

Обеспеченность расчетногошторма: 4 %

 

Таблица повторяемости скоростиветра, %

 

Азимуты

135,0

157,5

180,0

202,5

225,0

247,5

270,0

292,5

315,0

Средняя скорость в градации, м/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3,300

2,950

2,600

2,725

2,850

2,275

1,700

1,875

2,050

7

1,250

1,325

1,400

1,975

2,550

1,775

1,000

1,250

1,500

15

0,010

0,100

0,190

0,278

0,365

0,235

0,105

0,130

0,155

20

0,000

0,000

0,000

0,010

0,020

0,012

0,005

0,002

0,000

Сумма

4,560

4,375

4,190

4,988

5,785

4,298

2,810

3,258

3,705

 

Элементы волн расчетного шторма

 

Азимут, градус

Разгон, км

Глубина на разгоне, м

Скорость ветра, м/с

Продолж. ветра, ч.

Средняя высота волн, м

Средний период волн, с

Средняя длина волн, м

Высота волн 1 % обесп, м

Высота волн 30 % обесп, м

135,00

180,00

500,00

17,21

10,96

2,57

7,33

83,93

6,23

3,19

157,50

250,00

500,00

24,15

11,43

4,58

9,66

145,65

11,09

5,68

180,00

250,00

500,00

28,05

11,93

5,63

10,59

174,92

13,63

6,98

202,50

275,00

500,00

28,07

10,03

5,81

10,80

181,84

14,06

7,21

225,00

325,00

500,00

27,87

8,64

6,06

11,10

192,20

14,66

7,51

247,50

450,00

500,00

27,15

11,63

6,42

11,58

209,27

15,53

7,96

270,00

600,00

500,00

25,28

17,79

5,95

11,24

197,16

14,39

7,37

292,50

120,00

500,00

25,05

15,35

3,79

8,50

112,69

9,16

4,70

 


СП Спектр волн по высотам и направлениям

 

Азимутволнения, градус 135.00

 

Скорость ветра, м/с

Продолж. действия, сут.

Высота волн средняя

Высота волн 30 %

Средняя длина волн, м

Средний период волн, с

2.000

12.045

.063

.078

2.365

1.231

7.000

4.563

.625

.774

22.404

3.790

15.000

.036

2.105

2.610

69.908

6.694

20.000

.000

3.189

3.954

101.743

8.076

 

Азимутволнения, градус 157.50

 

Скорость ветра, м/с

Продолж. действия, сут.

Высота волн средняя

Высота волн 30 %

Средняя длина волн, м

Средний период волн, с

2.000

10.767

.063

.078

2.394

1.239

7.000

4.836

.654

.810

23.713

3.899

15.000

.365

2.282

2.830

77.340

7.041

20.000

.000

3.504

4.345

114.462

8.566

 

 

ПриложениеЕ

 

ОПИСАНИЕПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ ПРИВЕДЕНИЯ ГЛУБИН В УЗЛЫ РЕГУЛЯРНОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ СЕТКИ

 

Назначение программы

Программапредназначена для построения прямоугольной координатной сетки и вычисленияглубин в узлах этой сетки на основе данных о рельефе, заданных произвольнымнабором точек или по поперечникам. Такая сетка необходима для проведениярасчета трансформации и рефракции волн, а также для построения плана изобат илилюбых других изолиний. Программа может быть использована для работывычислительных комплексов, связанных с восстановлением картины любых физическихполей, являющихся потенциальными, по данным в отдельных произвольных точках.

 

Описание метода расчета

Вводитсяпрямоугольная система координат с началом в левом верхнем углу, в которой ось0Х направлена вдоль берега слева направо, а ось 0Y развернута на90 градусов по часовой стрелке в сторону моря. Ось 0Z направленавниз, так что точки рельефа, расположенные ниже нулевого уровня моря, имеютположительные значения Z-координат, а расположенные выше нулевого уровня -имеют отрицательные Z-координаты. По оси 0Х узлы сетки нумеруем по индексу М =1...Мmax, а по оси 0Y - по индексу N = l...Nmax, при этом глубина в отдельном узле сетки обозначается Z[M,N], аглубина в отдельной произвольно расположенной точке - ZJ[J].Таким образом, непрерывное поле глубин Z(x,y) внекоторой области S описывается дискретным набором значений ZJ[J] визвестных точках и восстанавливаемых значений Z[M,N] вузлах расчетной сетки. При этом требуется обеспечить необходимую точностьвосстановленного рельефа при минимизации количества J исходных точекрельефа. Для правильного отображения рельефа в границах точности должносохраняться число особенностей рельефа - число положительных, отрицательныхформ и седловин /32/. Для этого необходимо, чтобы массив исходных точек рельефаZJ включал в себя все характерные точки, отражающиеструктуру рассматриваемого рельефа. Если исходных точек недостаточно - навосстановленной карте могут возникать несуществующие на прототипе положительныеи отрицательные формы. Поэтому соблюдение данного условия необходимо дляуспешного применения программы и далее предполагаем, что исходных точекдостаточно для восстановления всех особенностей рельефа.

Воснову метода расчета положен вариационный подход к решению задачи интерполяциифизических полей /33/, который основан на том, что определяется некотороечисло - функционал, называемый критерием качества. Достижение соответствующегоэкстремума означает, наилучшее решение поставленной задачи. Необходимоотметить, что конкретный вид критерия качества для каждого класса задачинтерполяции может быть сформулирован только исследователем на основеимеющегося опыта или точного представления о том, какая именно характеристикавосстанавливаемого распределения должна принять экстремальное значение.

Длянастоящей задачи критерий качества определяется путем ввода условия наповедение восстановленного значения Z(M,N]между известными точками ZJ(J]. Традиционные методы интерполяции не налагают такихусловий. По этой причине поведение восстановленного распределения междуизвестными точками оказывается иногда неправдоподобным, например, если дляинтерполяции используются многочлены высокой степени. Для выбора ограничения,налагаемого на поведение восстанавливаемых глубин между известными точками,вводится понятие контрастности восстановленного распределения глубин, котораяопределяется как средний квадрат максимальных изменений (градиентов) Z повсей области S:

.                                                                    (1)

Посмыслу контрастности понятно, что в случае "гладкого" распределенияглубин величина К близка к нулю, а в противоположном случае, т. е. когдабольшие колебания Z(х,у) приходятся на малые участки S и часто повторяются, товеличина К будет значительной.

Физическийсмысл выбранного критерия качества заключается в том, что потенциальная энергия"тела", заключенного под условно натянутой на все узлы Z(M,N]невесомой пленкой, будет минимальной при неизменных опорных точках ZJ[J].Критерий, следующий из условий потенциальности поля, вполне правомочен,поскольку все процессы перестройки рельефа происходят в гравитационном поле,которое является потенциальным /34/.

Введенноепонятие контрастности принимается за критерий качества интерполяции. Далееопределяется вариация критерия качества (1) и приравнивание вариации нулю даетуравнение, решение которого и есть искомое распределение глубин,удовлетворяющее выбранному критерию качества. В результате, решение задачиинтерполяции сводится к численному решению уравнения Лапласа на введеннойрасчетной сетке:

                                                                                (2)

c граничным условием Z/n =0, где n - нормаль к границе.

Впрограмме DNO реализован описанный метод для прямоугольнойкоординатной расчетной сетки с равномерными, в общем случае неодинаковымишагами по осям координат 0Х и 0Y.

 

Входные данные

Вводисходных данных осуществляется из диалогового окна, которое появляется наэкране при вызове программы из основного меню. Ввод дополнительной информации -в режиме диалога в ходе расчета. Ввод данных о рельефе производится изтекстового файла, который создается предварительно в текстовом редакторе изаписывается в директорию с названием DAT, а имя файла, ImFO,указывается в числе исходных данных в диалоговом окне.

Нарисунке E.1 показан вид диалогового окна с вводимыми исходнымиданными.

Рисунок Е.1 - Диалоговое окно для ввода исходныхданных

 

Файл должен иметь следующуюструктуру:

1-ястрока: заголовок, при вводе пропускается,

2-ястрока: название района, до 40 символов,

3-ястрока: пропускается,

4-ястрока: масштаб координат Х и Y,

5-ястрока: пропускается,

6-я строка и все остальные до конца файла:

тричисла, разделенных пробелами (одним или несколькими)

X,Y и Z координаты одной точки рельефа.

Привызове программы из основного меню на экране появляется диалоговое окно, приэтом входным данным присвоены по умолчанию значения, соответствующиеконтрольному примеру.

Какуказывалось выше, данные о рельефе вводятся из текстового файла, которыйсоздается предварительно с помощью текстового редактора и имя которого, ImFO,указывается в числе исходных данных в диалоговом окне. По умолчанию принимаетсяимя файла для контрольного примера. Если файл имеет стандартное расширение .dat,то он может быть выбран из списка имеющихся в директории DATфайлов с помощью диалоговой кнопки с изображением стрелки, которая расположенасправа от поля ввода, и при нажатии которой открывается окно со списком.

Файлможет содержать до 1020 исходных точек, при большем числе точек вводятся первые1020, а остальные игнорируются. Исходные точки рельефа могут быть заданыслучайно или по поперечникам, что запрашивается в начале расчета, от этогозависит предварительное распределение глубин в узлах. Если исходные точкирельефа заданы по поперечникам, то число узлов по оси 0Х должно бытьравно числу поперечников. Если исходные точки рельефа заданы случайным образом,то число узлов по осям 0Х - dXmin и 0Y - dYmin. Эти параметры используются при предварительномраспределении глубин: если точка находится в окрестности узла в переделахзаданной точности, то значение глубины в точке переносится в узел (и этот узелстановится "скелетным", т. е. глубина в нем не пересчитывается), впротивном случае - аппроксимируется по нескольким ближайшим точкам.

Задаваемаяв исходных данных точность расчета глубин (dZmin)определяет максимальную разность глубин в узлах сетки на двух последовательныхшагах расчета и означает, что "истинное" значение глубины в любомузле (т. е. предельное в данном методе расчета) отличается от рассчитанного неболее чем на dZmin. Этим параметром можно регулировать время,затрачиваемое для расчета, поскольку при меньшей точности требуется меньшеечисло шагов, а программа завершает расчет при достижении заданной точности.

Послекоррекции исходных данных запуск программы на расчет осуществляется выборомдиалоговой кнопки "РАСЧЕТ" в окне программы.

 

 

Выходные данные

Результатрасчета в виде параметров сетки и глубин в узлах записывается в файл, имякоторого указывается в исходных данных. Справа от поля ввода имени файлаимеется диалоговая кнопка с изображением стрелки, при нажатии которойоткрывается окно со списком уже имеющихся файлов со стандартным расширением .grd.Далее имя этого файла указывается при расчете трансформации волн в числе входныхданных. Ниже приведен контрольный пример выходного файла. План участка сизобатами показывается на экране и может быть распечатан на принтере.

Входе расчета на экран выводится промежуточная информация и запрашиваютсяуказания по дальнейшим действиям.

Послеввода точек рельефа запрашивается, как заданы исходные точки рельефа: попоперечникам или случайным образом. В нижней части окна с запросом имеются дведиалоговые кнопки: "YES" и "NO",пользователь должен выбрать одну из них. По умолчанию стрелка курсораустановлена на кнопку "YES" (она выделена желтым цветом), это означает, чтоточки заданы по поперечникам.

Послепредварительного распределения глубин выдается сообщение, какой процент узловрасчетной сетки заполнен исходными точками, и запрашивается указание,продолжать расчет или нет. В этом запросе аналогично предыдущему необходимовыбрать одну из диалоговых кнопок: если продолжать - кнопку "YES",если нет - "NO". Этот запрос введен для того, чтобы можно былопрекратить расчет, если расчетная сетка недостаточно заполнена исходнымиданными. По имеющимся оценкам, при заполнении узлов сетки менее чем на 20 %, рассчитанныйрельеф плохо аппроксимирует исходный, и в этом случае следует уменьшить числоузлов сетки.

Следуетотметить, что при построении расчетной сетки начало координат помещается вточку (Хmin, Ymin), а правый нижний угол расчетной сетки - в точку (Хmax, Ymax,, где Хmin, Ymin - минимальные, аХmax, Ymax - максимальные значения координат Х и Y висходном массиве точек, и все координаты пересчитываются относительно новогоначала координат.

Послетого, как сделан расчет глубин в узлах сетки, можно просмотреть схемурассматриваемого участка с изобатами, для чего необходимо нажать кнопку"ИЗОБАТЫ" в диалоговом окне. После запуска этой части программы наэкране появляется окно, в котором запрашивается шаг по глубине в метрах, скоторым следует проводить изобаты. После ввода шага изобат программарассчитывает координаты изобат и выводит на экран схему участка с нанесеннымиизобатами. Схема может быть увеличена и распечатана на принтере. На схемеуказываются размеры по осям и направление на север. Точность схемы указываетсяразмерами рассчитываемого участка и точностью исходного массива точек рельефа ZJ,задаваемого параметрами dХmin, dYmin, а также тем, насколько полно отображает исходныймассив данных структуру рельефа, о чем указывалось выше, в разделе описанияметода.

Ниже приводится контрольныйпример файла с исходными точками рельефа (часть файла с данными по трем из 7поперечников), выходной файл с глубинами в узлах рассчитанной сетки размером 7´60 узлов и схема изобат для данного рельефа с шагом 5м (рисунок Е.2).

 

Контрольный пример файла с исходными точками рельефа

Данные о рельефе дна в районе: {контрольный пример)

Дагестан, Дербент

Масштаб координат X, Y {данные с карты 1:200000, см}

2000

xj[j]

yj[j]

zj[j]

0

0

-27.4

0

1.2

-0.1

0

1.55

5.0

0

2.10

10.0

0

4.00

20.00

0

6.10

25.5

0

9.20

42.0

0

11.00

50.0

0

12.00

61.0

1

0.30

-27.4

1

1.45

-0.1

1

1.60

5.0

1

1.95

10.0

1

2.80

16.5

1

3.70

20.0

1

7.10

30.0

1

9.40

42.5

1

10.80

50.0

11

11.70

60.0

1

11.70

60.0

1

11.70

60.0

2

0.50

-27.4

2

1.20

-0.1

2

1.40

5.0

2

1.70

10.0

2

3.00

17.4

2

3.5

20.0

2

4.0

21.0

2

4.3

20.0

2

4.50

16.8

2

4.7

20.0

2

7.00

29.0

2

8.10

36.0


Контрольный пример выходногофайла программы DNO

Выходнойфайл программы DNO                                                   Параметры расчетной сетки

Районисследований: Дагестан, Дербент                                          AX         MX         NY             delX                 delY

                                                                                                                 340,0             7           60         2000.0000           430.5085

Глубиныв узлах координатной сетки

 

1

60

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-27.40

-23.61

-19.47

-15.03

-10.33

-5.36

-0.10

5.00

6.62

8.39

 

10.00

11.67

13.21

14.59

15.80

16.87

17.83

18.66

19.37

20.00

 

20.57

21.13

21.70

22.29

22.90

23.53

24.18

24.84

25.50

26.42

 

27.35

28.29

29.25

30.25

31.28

32.35

33.45

34.57

35.73

36.91

 

38.13

39.37

40.66

42.00

42.96

43.97

45.00

46.05

47.10

48.13

 

49.10

50.00

52.61

55.02

57.22

59.16

61.00

61.01

61.03

61.04

1

60

2000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-27.40

-27.40

-22.69

-17.91

-13.16

-8.52

-4.13

-0,10

5.10

10.00

 

11.56

13.15

14.79

16.50

17.30

18.17

19.08

20,00

20.23

20.49

 

20.74

21.04

21.53

22.09

22.70

23.36

24.06

24,81

25.59

26.42

 

27.28

28.16

29.07

30.00

31.12

32.26

33.40

34,53

35.67

36.81

 

37.95

39.08

40.22

41.36

42.50

43.65

44,83

46,06

47.34

48.65

 

50.00

52.30

54.73

57.28

60.00

60.31

60.68

60,99

61.15

61.20

1

60

4000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-27.40

-27.40

-27.40

-20.28

-13.35

-6.62

-0.10

5.00

10.00

11,13

 

12.36

13.64

14.94

16.22

17.40

18.70

20.00

20.33

20.66

21.00

 

20.00

16.80

20.00

20.79

21.55

22.31

23.11

23.99

24.91

25.84

 

26.74

27.60

28.37

29.00

30.73

32.28

33.63

34.86

36.00

37.04

 

38.04

39.02

39.96

40.89

41.79

42.66

43.50

45.15

46.78

48.39

 

50.00

52.00

54.00

56.03

58.04

59.98

61.94

64.00

63.76

63.69

1

60

6000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-27.40

-27.40

-27.40

-18.41

-9.35

-0.10

5.00

6.64

8.36

10.00

 

11.91

13.82

15.76

17.80

18.43

19.18

20.00

20.49

21.00

20.00

 

17.80

18.66

19.42

20.00

20.38

20.56

20.50

22.41

24.14

25.76

 

27.34

28.94

30.59

32.36

34.31

36.50

36.69

37.09

37.62

38.25

 

38.92

39.63

40.34

41.05

41.74

42.40

43.00

44.79

46.52

48.25

 

50.00

51.76

53.60

55.47

57.37

59.26

61.15

63.00

62.93

62.91


Рисунок Е.2 - Контрольный пример файла

 

 

ПриложениеЖ

 

ОПИСАНИЕПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ТРАНСФОРМАЦИИ И РЕФРАКЦИИ ВОЛН НА ПРОИЗВОЛЬНОМРЕЛЬЕФЕ ДНА (TW_SNIP)

 

Назначение метода расчета

Программапредназначена для расчета трансформации и рефракции волновых лучей напроизвольном рельефе дна, заданном на прямоугольной сетке координат, всоответствии с методикой Приложения 1 СНиП 2.06.04-82*. Прямоугольная сеткакоординат предварительно должна быть рассчитана по методу приведения глубин вузлы сетки.

 

Входные данные

Издиалогового окна вводятся исходные данные:

Средниепараметры волн на глубокой воде:

Az - азимутволн, град.,

 - высотаволн, м,

 - длинаволн, м,

 - периодволн, с,

N1- число волновых лучей (от 1 до 5),

Х0- координата Х первого луча, м,

DX0 - расстояниемежду лучами по оси X, м,

delH - шаг поглубине для проведения изобат, м,

Rcr -средний диаметр пляжеобразующих наносов, м,

imf - имя файла с данными о рельефе на расчетной сетке (выходногофайла программы DNO).

 

Выходные данные

Впрограмме рассчитываются и выводятся следующие выходные данные для каждоговолнового луча:

1.Таблицы с параметрами волновых лучей:

координатыX, Y точек волновых лучей;

глубины,средние высоты волн и азимуты лучей в этих точках.

2.На глубине первого обрушения для каждой из пяти обеспеченностей в системе: 1,5, 10, 30 и 50 %:

глубинаобрушения, расстояние до уреза, высота, период и длина волн;

высотанагона от энергетически эквивалентной волны;

азимутподхода к линии обрушения, град.;

высотаи длина наката волны 1 % обеспеченности, м;

3.На глубине последнего обрушения для каждой из пяти обеспеченностей в системе:1, 5, 10, 30 и 50%:

глубинаобрушения, расстояние до уреза, высота, период и длина волн;

азимутподхода к линии обрушения.

 

Описание методики расчета

Воснове данного метода расчета лежит методика Приложения 1 СНиП 2.06.04-82* [1].Расчет проводится на прямоугольной сетке координат, которая предварительностроится по методу DNO, изложенному в приложении Е, и параметры сетки вводятсяиз выходного файла метода DNO, имя которого указывается в исходных данных.

Послеввода исходных данных из диалогового окна вводятся данные о рельефе нарасчетной сетке из указанного файла.

Далееотдельная подпрограмма рассчитывает координаты изобат с заданным шагом ипоказывает на экране рассматриваемый участок с изобатами.

Далеезапрашивается указание: сглаживать изобаты или нет. Если сглаживать, тозапрашивается критерий для сглаживания, означающий минимальное расстояние пооси 0Y между экстремумами изобаты, при котором сглаживаниепроводится. Если в рассматриваемой изобате число экстремумов меньше трех, илирасстояние по оси 0Y между соседними экстремумами меньше введенного критерия,то сглаживание не проводится. Если же сглаживание возможно, то предлагается навыбор пользователя 5 вариантов сглаживания, различающихся способом осреднения(равномерное осреднение по 3, 5, 7 точкам и осреднение параболой по 5 и 7точкам). После показа всех вариантов осреднения предлагается выбрать одинвариант или отказаться от сглаживания.

Далееначинается расчет волновых лучей, который для каждого волнового лучапроизводится по следующей схеме.

1.По заданной координате Х0 и расстоянию между лучами dX0 определяется глубина наморской границе расчетной области.

2.Определяется изобата, лежащая впереди по лучу, и находятся координаты точкипересечения луча с этой изобатой и угол между нормалью к изобате и лучом волны(угол b).

3.Определяется следующая изобата, лежащая впереди по лучу.

4.Определяется угол разворота луча, db, из закона Снелла:

C12 = sin(b)/sin(b + db),

где:С1 - фазовая скорость волн для глубины, промежуточной междурассматриваемой точкой луча и предыдущей;

С2- фазовая скорость волн для глубины, промежуточной между рассматриваемой точкойлуча и следующей.

5.Азимут луча изменяется на вычисленный угол db.

6.Средний период волн, , при трансформации неизменяется, а средняя длина полны, , для текущей глубины, d,определяется методом последовательных приближений по уравнению (7.10) из [2]:

.

7.Вычисляется средняя высота волны по формуле (153) из [1]:

,

где Кt- коэффициент трансформации, определяемый по формуле:

;

Кr- коэффициент рефракции, определяемый по формуле:

,

где: ad -расстояние между соседними лучами на глубокой воде (в первой точке - на морскойгранице области расчета);

а - то же, расстояние в рассматриваемой точке луча;

К1- обобщенный коэффициент потерь, определяемый по табл. 5 /1/.

8.Проводятся проверка возможности обрушения в следующей точке луча, длячего экстраполируется высота волны в следующую точку луча. Если в следующейточке высота волны оказывается больше критической, вычисляемой по зависимостямрис. 5 /1/, то осуществляется переход к расчету обрушения, еслименьше - пункты 2-8 повторяются.

9.Расчет обрушения проводится следующим образом:

9.1.Методом последовательных приближений определяется глубина первого обрушения, dcr; в качестве первого приближения принимается высотаволны в последней точке луча перед обрушением и для этой волны по зависимостямрис. 5 /1/ определяется глубина обрушения в первом приближении; затем для этойглубины по формуле п. 6 определяется высота волны следующего приближения, и поней - глубина обрушения в следующем приближении. Расчет продолжается до техпор, пока разность глубин в двух последовательных приближениях будет меньшезаданной величины, принятой 0,001 метра.

9.2.Глубина последнего обрушения определяется по формуле (155) из/1/:

,

где Ku - коэффициент, зависящий от уклона, и принимаемый по табл. 6 /1/:

n - числообрушений (от 1 до 4), которое определяется из условий:

> 0,43 и  <0,43.

Еслиуклон дна в зоне обрушения больше 0,05, то считается, что имеет место толькоодно обрушение.

9.3.На глубине первого обрушения луча вычисляются следующие параметры:

высота,период и длина волн пяти обеспеченностей в системе: 1, 5, 10, 30 и 50 %;

высотанагона от энергетически эквивалентной волны;

азимутподхода к линии обрушения, град.;

высотаи длина наката волны 1 % обеспеченности, м.

9.4.На глубине последнего обрушения луча вычисляются следующие параметры:

высота,период и длина волн пяти обеспеченностей в системе: 1, 5, 10, 30 и 50 %;

азимутподхода к линии обрушения.

9.5.Высота наката волн 1 % обеспеченности на берег определяется по формуле (25) из /1/:

hrun,1% = KrKpKbKspKrunh1%,

где:Кr, Кp - коэффициенты шероховатости и проницаемости,определяемые по табл. 6 /1/, и зависящие от относительной шероховатости (r/h1%) откоса;

r - размерпляжеобразующего материала берегового откоса;

h1% - высота волны 1 % обеспеченности в системе;

Кsp- коэффициент, определяемый по табл. 7 /1/ и зависящийот угла наклона откоса к горизонту и скорости ветра;

Krun- коэффициент, зависящий от пологости и уклона откоса и определяемый позависимостям, аппроксимирующим графики на рис. 10 /1/;

kb- коэффициент, зависящий от угла подхода волн к берегу, и определяемыйпо табл. 9 /1/.

Еслитребуется вычислить высоту наката заданной обеспеченности, то полученноезначение hrun,1% необходимо умножить на коэффициент Кi, определяемыйпо табл. 8 /1/.

Длинанаката волн на откос определяется по формуле:

Ln =hrun/ykl,

где ykl -уклон дна в зоне обрушения.

Нижеприводится контрольный пример расчета для побережья Дагестана в районе г.Дербента (рисунок Ж.1). Рассчитывалось 5 волновых лучей; выходные табличныеданные приведены для первых двух лучей.

 

КОНТРОЛЬНЫЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА TW_SNIP

 

Программа расчета рефракции, трансформации и обрушенияволн на произвольном рельефе дна водоема, заданном на прямоугольнойкоординатной сетке (по методике СНиП)

Версия 2.0, 1994 г.

Разработчик: НИЦ "Морские берега"

 

Районисследований: Дагестан, Дербент

Азимутлинии берега (оси 0Х): 340.0

 

Средние элементы волн на глубокой воде

Азимут, град.                          Высота, м                                 Длина,м                                   Период, с

75.00                                           2.40                                            78.10                                           7.00

 

Результаты расчета трансформации и обрушения волн

 

Волновой луч номер 1

Элементы волн по линии первого обрушения

 

Обесп., %

Глубина, м

Расст. до уреза, м

Высота, м

Длина, м

Период, с

1

5.48

469.61

4.15

84.67

11.55

5

4.85

415.69

3.72

70.97

10.29

10

4.51

386.74

3.46

63.80

9.59

30

3.80

325.97

2.93

49.17

8.05

50

3.30

282.58

2.55

39.81

7.00

 

Азимутподхода к линии обрушения, град.                                                                                     67,47

Высотанагона от энергетически эквивалентной волны, м                                                         0,49

Высотанаката волны 1 % обеспеченности, м                                                                                0,87

Длинанаката волны 1 % обеспеченности, м                                                                                  79,09

 

Элементы волн по линии 4 (последнего) обрушения

 

Обесп., %

Глубина, м

Расст. до уреза, м

Высота, м

Длина, м

Период, с

1

2.31

191.69

1.88

84.67

11.55

5

2.05

169.68

1.66

70.97

10.29

10

1.90

157.86

1.55

63.80

9.59

30

1.60

133.06

1.30

49.17

8.05

50

1.39

115.35

1.13

39.81

7.00

 

Волновой луч номер 2

Элементы волн по линии первого обрушения

 

Обесп., %

Глубина, м

Расст. до уреза, м

Высота, м

Длина, м

Период, с

1

5.35

764.32

4.06

83.65

11.55

5

4.75

678.37

3.64

70.21

10.29

10

4.41

631.11

3.39

63.11

9.59

30

3.72

531.92

2.87

48.64

8.05

50

3.23

461.09

2.49

39.38

7.00

 

Азимутпохода к линии обрушения, град.                                                                                       69.67

Высотанагона от энергетически эквивалентной волны, м                                                         0.52

Высотанаката волны 1 % обеспеченности, м                                                                                0.86

Длинанаката волны 1 % обеспеченности, м                                                                                  63.70

 

Элементы волн по линии 4 (последнего) обрушения

 

Обесп., %

Глубина, м

Расст до уреза, м

Высота, м

Длина, м

Период, с

1

2.26

190.17

1.83

83.65

11.55

5

2.00

168.78

1.63

70.21

10.29

10

1.86

157.02

1.51

63.11

9.59

30

1.57

132.34

1.28

48.64

8.05

50

1.36

114.72

1.11

39.38

7.00

 

Координаты точек волновых лучей

Азимуты и высоты волн в этих точках

Волновой луч номер 1

 

X, м

1000

1650

1780

1912

2059

2238

2603

2737

2825

2872

Y, м

25400

17974

16481

14968

13276

11219

7175

5490

4335

3511

Z, м

61.1

40.0

36.0

32.0

28.0

24.0

20.0

16.0

12.0

8.0

Az, r

75

75

75

75

75

75

75

74

73

71

Н, м

2.4

2.4

2.4

2.4

2.3

2.3

2.3

2.2

2.2

2.3

 

X, м

2876

2873

2854

2841

0

0

0

0

0

0

Y, м

3168

3110

2953

2841

0

0

0

0

0

0

Z, м

4.0

3.3

1.4

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Az, r

69

67

63

63

0

0

0

0

0

0

Н, м

2.5

2.5

1.1

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

 

Волновой луч номер 2

 

X, м

3000

3641

3790

3910

4033

4186

4364

4590

4711

4793

Y, м

25400

18079

16362

14989

13557

11665

9528

6877

5414

4241

Z, м

62.4

40.0

36.0

32.0

28.0

24.0

20.0

20.0

16.0

12.0

Az, r

75

75

75

75

75

75

75

75

74

74

Н, м

2.4

2.4

2.4

2.4

2.3

2.3

2.3

2.3

2.2

2.2

 

X, м

4858

4895

4895

4879

4868

0

0

0

0

0

y, m

3307

2736

2671

2515

2405

0

0

0

0

0

Z, м

8.0

4.0

3.2

1.4

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Az, r

74

71

70

64

64

0

0

0

0

0

Н, м

2.2

2.4

2.5

1.1

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

 

Рисунок Ж.1 - Контрольный пример расчета

 

 

ПриложениеЗ

 

АЛГОРИТМПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ "РАСЧЕТ ФАКТОРОВ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА ПОДВОДНОГОБЕРЕГОВОГО СКЛОНА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВОЛН И ТЕЧЕНИЙ (ЛИТОКОМПЛЕКС)"

 

1.Основной идеей, заложенной в структуру предлагаемой расчетной схемы, являетсяидея о самоорганизации прибрежной зоны моря в процессе ее развития, врезультате которого создаются условия для сведения до минимума внешнихвоздействий при допустимом максимуме преобразования и рассеивания поступающейэнергии, т. е. условия динамического равновесия.

2.При расчете профиля динамического равновесия подводного берегового склонареально существующее нерегулярное волнение аппроксимируется монохромой,энергетически эквивалентной всему имеющему место в прибрежной зоне моряраспределению волн. Ее обеспеченность в системе расчетного шторма составляет 30%. В зависимости от решаемой задачи за расчетный принимается штормповторяемостью 1 раз в заданное число лет. Расчетная высота волны 30 %обеспеченности рассчитывается согласно СНиП 2.06.04-82* /1/.

3.Для расчета планового изменения рельефа прибрежной зоны моря исходное волнениезадается на глубокой воде в форме таблицы среднемноголетней продолжительности(в сутках) градаций высот волн по всем волноопасным направлениям исоответствующих им средних периодов. При расчете исходных данных по волнениюучитывается функция углового распределения волновой энергии. Принимается, чтомаксимальной энергией обладают составляющие углового распределения,распространяющиеся в направлении действия ветра (генеральном направлении). Сувеличением угла qwмежду этим направлением распространения составляющих их энергия изменяется в  раз,причем функция углового распределения волновой энергии ограничена сектором ±90°. В настоящейпрограмме используется интегральная функция углового распределения энергии волн/3/ по формуле:

.                                                               (1)

Коэффициентпоправки на закрытость горизонта определяется по формуле:

.                                                                        (2)

4.Продолжительность действия различных высот волн по всем волноопаснымнаправлениям в многолетнем разрезе или за любой заданный год должна бытьполучена по данным натурных наблюдений. В том случае, когда эти данныеотсутствуют или ряд наблюдений составляет менее 15 лет, выполняется расчетвысот волн по данным наблюдений за ветром с использованием материаловгидрометеостанций, атласов ветра и волнения или барические карты согласнорекомендациям разделов 5.5 и 5.6 настоящего Свода правил и нормативов /1, 3/.

5.При распространении волн с глубокой воды к берегу в зависимости от величиныуклона подводной части берегового склона может быть два предельных случаядиссипации волновой энергии:

волнаполностью гасится при очень малых уклонах дна (tgj*);

волнаполностью отражается при больших уклонах дна (tgjb),образуя стоячие колебания.

6.В зависимости от исходной крутизны волны (gd) и среднего уклона подводного берегового склона (tgjb) разрушением может быть охвачена различная по высотечасть гребня волны. При постоянстве величины tgjb,размер формирующегося на гребне волны вальца остается неизменным, хотя высотаволны постоянно уменьшается. На глубине, где высота волны становится равнойвысоте "бегущего" вальца, образуется бор и начинается его накат наберег "посуху".

7.В предлагаемом алгоритме величинаtgj*определяется по формуле /36/:

,                                                                                   (3)

где fw - коэффициент донного волнового трения, величинакоторого рассчитывается по формуле:

,                                                                               (4)

где: D -диаметр донны наносов, м; W - их гидравлическая крупность в волновом потоке, м/с; - период волны,с.

Величина W вычисляется поформуле:

,                                                                          (5)

где , rs- плотность наносов, r - плотность воды; g -ускорение свободного падения, м/с2; Кк - коэффициентсопротивления, определяемый с учетом безразмерного параметра:

,                                                                                      (6)

где: w - угловая частота, равная ; n - кинематический коэффициент вязкости жидкости, принимаемый равным 9,3× 10-6 м2/с. С учетомизложенного:

.                                                                                   (7)

8.В соответствии с разработками Кариера-Гринспена /37/ критерий обрушениясоставляет:

,                                                                           (8)

откуда

,                                                                          (9)

где: hd -высота расчетной волны на глубокой воде, м; gd -крутизна исходной волны, равная:

.                                                                             (10)

9.Динамика наносов и волн в зонах их обрушения и наката на береговой откосхарактеризуется тремя безразмерными параметрами:

параметромБатье-Ирребарина /38/

;                                                                          (11)

параметромКемпа /10/

;                                                                             (12)

параметромДина /39/

,                                                                         (13)

где: hsur - высота на глубине ее первого обрушения, м; trun - время взаимодействия обрушающейся волны с береговымоткосом, т. е. время ее пробега по зоне прибоя, с.

10.Высота обрушающейся волны согласно /40/ вычисляется по формуле:

.                                                                (14)

11.Соотношение между высотой волны по линии ее первого обрушения и соответствующейглубиной (b) определяется по формуле:

,                               (15)

где: tgjcr -средний уклон подводного берегового склона в зоне обрушения волн, достигшегостадии относительного динамического равновесия. При необходимости он может бытьзаменен средней крутизной естественного берегового откоса; gsur - крутизна расчетной волны на изобате первогообрушения; К* - коэффициент, учитывающий отражение обрушающихсяволн от берегового откоса и расположенных в его пределах берегозащитныхсооружений, который вычисляется по формуле:

,                                                                (16)

где К0- коэффициент отражения от берегозащитных сооружений.

Крутизнарасчетной волны на изобате ее первого обрушения составляет:

.                                                                              (17)

Средняякрутизна профиля относительного динамического равновесия подводного береговогосклона вычисляется по формуле:

,                                                     (18)

где: qcr - уголподхода волн к берегу на изобате их первого обрушения, т. е. угол между лучомволны и нормалью к генеральному направлению береговой линии, град.; tgje- крутизна естественного откоса грунтов,слагающих подводный береговой склон со средневзвешенным диаметром ().

Величина tgjeвычисляется по выражению:

,                                                         (19)

где:Ф - коэффициент формы твердых частиц согласно /41/ для правильных шаров равен0,79, для эллипсоидов - 0,83;D0 - приведенный диаметр наносов,равный 1,0 при измерении их крупности в метрах.

Уголподхода расчетных волн к берегу на изобате их первого обрушения присравнительной параллельности изобат вычисляется с учетом формулы /16/:

, град.,                                                   (20)

где qd - уголподхода расчетных волн к берегу на глубокой воде, град.

12.При разрушении волн по типу "скользящего" буруна часть их высоты,охваченная обрушением, или высота образующегося роллера (hsur)согласно /42/ равна:

,                                                                              (21)

где:Кe - параметр Кемпа в месте первого обрушения расчетныхволн:

.                                                                    (22)

Вформуле (22) величина tgje  принимаетзначение в зависимости от места обрушения: tgjcr - наизобате первого обрушения расчетной волны, tgjn - наизобате ее последнего обрушения (наката).

13.Средний уклон берегового откоса в зоне наката рассчитывается по формуле /43/:

,                                                                    (23)

где: hr - высота накатывающегося роллера "посуху", м,включающая глубину последнего ее обрушения (dcr,u) и величину (hsur).

Величина hrрассчитывается по формуле:

.                                                                         (24)

Высотаволнового наката на береговой откос "посуху" рассчитывается поформуле /44/:

,                                                                     (25)

где:Ср - коэффициент, учитывающий проницаемость берегового откоса в зоненаката волн. Его величина вычисляется по формуле:

,                                                                        (26)

где: Kn - коэффициент пористости грунтов, слагающих береговойоткос.

14.Суммарная высота волнового нагона и наката на заданном подводном и надводномчастях берегового склона исходя из пути взаимодействия обрушающихся волн с егоповерхностью является величиной постоянной и равной:

HS = b × hsur.                                                                                      (27)

Всвязи с этим высота волнового нагона составляет:

Hn = b × hsur - hrun.                                                                                      (28)

Уголподхода расчетной волны к берегу на глубине ее последнего обрушения всоответствии с законом Снелла равен:

, град.                                                         (29)

15.При наличии волнового нагона суммарная глубина моря в заданной точке моряобрушения волн, вызывающих его, на участке от глубины первого обрушения доуреза моря при спокойном уровне, т. е. в месте максимального поднятия горизонта воды,составляет:

dS,cr = (1 - ж)dcr + жHn,                                                                                (30)

где: ж- относительное расстояние заданнойрасчетной точки, отсчитываемое от мористой границы зоны обрушения волн до урезаморя и долях от протяженности указанного участка подводного берегового склона (Lcr), м, которая равна:

.                                                                                (31)

Впределах от уреза моря при спокойном уровне до высшей точки волнового нагонаглубина моря на заданном расстоянии составляет:

DS,n = xHn,                                                                                        (32)

где x - относительное расстояние расчетной точки в долях отпротяженности указанного участка (Lcr,u), м,отсчитываемого от уреза моря при спокойном его уровне:

.                                                                              (33)

16.Исходными элементами волнового режима, положенными в основу решения задачпервого модуля данной программы, являются высота и период волн 50 %обеспеченности в системе расчетного шторма, повторяющегося по наиболееволноопасному направлению один раз в заданное число лет. Для перехода отсредней волны в системе расчетного шторма к высоте волны заданнойобеспеченности в этой же системе в зоне их обрушения (hsur,i) используется формула /44/:

,                                                                         (34)

где: F -коэффициент соответствующей обеспеченности, который принимает значения от 0 до1.

То же самое для периодовволн:

.                                                                            (35)

17.Второй модуль программы содержит алгоритм расчета волновых скоростей. Длярасчета максимальных прямых (направленных кберегу) () горизонтальных составляющихпридонной волновой скорости используется формула:

,                                                              (36)

а длярасчета обратных (направленных в сторону моря) () используется формула:

,                                                                     (37)

Взоне наката волн на берег, где отмечается повышенное значение уклоновподстилающей поверхности, величины  и  уточняются в связис возрастанием роли силы тяжести. Корректировка производится путем умножениясоответствующих скоростей на коэффициент (l - sinjn) подгребнем волны и на коэффициент(l + sinjn) под ееложбиной.

18.В зоне обрушения волн скорости волнового потока взаимодействуют со скоростямипридонного противотечения, формирующегося при компенсации ветро-волновогонагона. В связи с этим нормальные составляющие результирующих придонныхскоростей принимают вид:

,                                                                   (38)

,                                                                   (39)

где: uк,i - скоростьдонного противотечения на заданной глубине di.

19.Значения uк,i определяются с учетомсоответствующих теоретических проработок В.Б. Штокмана /45/, но применительно кусловиям зоны обрушения волн:

.                                                         (40)

где: dT -толщина турбулентного погранслоя, м; mT -коэффициент турбулентной вязкости, кг/м с; Hn,i -высота волнового нагона на заданной глубине (di),учитывающей этот нагон; f2- безразмерный коэффициент, равный:

.                                                            (41)

Толщинатурбулентного погранслоя вычисляется согласно /46/ по формуле:

.                                                                   (42)

Величинакоэффициента mT вычисляется дляусловий прибойной зоны моря по формуле /47/:

.                                                                (43)

20.Приведенные выше расчетные выражения позволяют перейти к третьему модулю даннойпрограммы и, в первую очередь, к определению глубины моря (ds), м, с которой волны заданных параметров начинаютдвигать наносы различного гранулометрического состава. Этот процесс начинаетсяпри условии, когда критическая скорость начала движения наносов заданнойкрупности под воздействием волн и течений (uc)равна или меньше величины максимальной придонной скорости на уровне абсолютнойшероховатости наносов (uт).Уровень абсолютной шероховатости донных наносов равен:

.                                                                                 (44)

Величинаuc вычисляется по формуле:

,                                                                            (45)

где:Кu - коэффициент, учитывающий шероховатость наносов,равен:

.                                                              (46)

Вформуле (46) параметр fwv является обобщенным коэффициентом донного трения,рассчитываемого по формуле:

,                                                                        (47)

где: fv - коэффициент донного трения вдольберегового течения.Величина fw рассчитывается по формуле (4), a fv - по формуле:

,                                                                                   (48)

где: Сш -коэффициент Шези, который вычисляется по формуле /48/:

.                                                                       (49)

21.Для вычисления максимальной придонной скорости на уровне абсолютнойшероховатости твердых частиц (uт)предварительно определяется структура погранслоя на расчетной глубине (di), его толщина и распределение скорости движенияжидкости по вертикали. В связи с этим на первом этапе соответствующихвычислений проверяется наличие на расчетной глубине ламинарного погранслоя.Проверка проводится по условию /46/:

,                                                                          (50)

где: REт - числоРейнольдса для наносов.

Еслиламинарный слой существует, то его толщина рассчитывается по формуле:

,                                                                                (51)

авеличина максимальной придонной скорости на уровне абсолютной шероховатостидонных наносов - по формуле:

.                                                                (52)

Приналичии турбулентного погранслоя, т. е. при ReT> 5, его толщина вычисляется по формуле (42). При этом значение максимальнойпридонной скорости на уровне абсолютной шероховатости донных наносовопределяется по формуле:

,                                                                           (53)

где:  - основание натуральных логарифмов.

Взоне обрушения волн погранслой четко не прослеживается, в связи с чем наподводном береговом склоне значение uт практически равно uz.Это равенство выполняется при условии REт > Rт, где параметр Rт равен:

.                                                                                 (54)

Взоне наката волн на береговой откос при соблюдении условия REт > Rт величина uт будет равна:

uт = uz× Fu,                                                                                        (55)

где:коэффициент Fu зависит от коэффициента шероховатости и вычисляетсяпо формуле:

.                                                                      (56)

22.При транспорте наносов под воздействием волн и течений скорость переносатвердых частиц меньше скорости движения жидкости. Степень такого отставанияопределяется крупностью наносов и характеризуется следующим выражением:

,                                                                     (57)

вкотором значение показателя степени, зависящего от абсолютной шероховатоститвердых частиц, их гидравлической крупности и времени волнового воздействия,определяется по формуле:

.                                                                       (58)

23.Исходя из поставленной задачи подводный береговой склон разбивается из "n","m" и "к" элементарных участков:соответственно от глубины начала движения наносов до глубины первого обрушениярасчетных волн, от глубины первого обрушения этих волн до глубины их последнегообрушения и в зоне наката. В пределах указанных участков рассчитываютсявдольбереговой и поперечный транспорт наносов.

24.Для определения расходов наносов, формирующихся под воздействием волн ивызванных ими течений, на заданной глубине с единичной площади подводногоберегового склона в настоящем алгоритме используется зависимость среднейобъемной интенсивности перемещения рыхлого материала, слагающего дно, (qт), отхарактеристик кинематического режима водных масс, выраженная через параметрШильдса /49/:

,                                                                              (59)

где:  - протяженность элементарного участка подводногоберегового склона; ym - максимальное значение параметра Шильдса, определенноечерез максимальную величину донного касательного напряжения (tm):

.                                                                                (60)

Величинаtmрассчитывается по формуле:

.                                                                          (61)

25.Таким образом, изложенный выше алгоритм дает возможность оценить величинутранспорта донных наносов в пределах каждого элементарного участка подводногоберегового склона. Определение объемов переноса наносов в единицу времени назаданной глубине под гребнем и ложбиной волны в поперечном и во вдольбереговомнаправлениях базируется на предварительном расчете соответствующих скоростейпридонного движения жидкости:

,                                                                   (62)

,                                                                   (63)

,                                                                          (64)

,                                                                          (65)

26.Выполненные расчеты дают возможность определить расходы наносов в поперечном ивдольбереговом направлениях на заданной глубине:

,                                                                                (66)

.                                                                                (67)

27.Для перехода к оценке объемов транспорта наносов за определенное время,выраженное в сутках (Qт), используется формула:

Qт = Tt × Pa × qт, м3/сут.,                                                                               (68)

где:Тt - количество секунд в сутках, равное 86400 с; Рa - продолжительность расчетного волнения, сутки.

Привдольбереговом перемещении наносов справа налево (при взгляде на моресо стороны суши) или в сторону моря расход твердого материала принимается сознаком "минус", а справа налево или в сторону берега - со знаком"плюс".

28.Используя данную программу, можно рассчитать и вывести на дисплейвеличины суммарных вдольбереговых потоков наносов от глубины начала их движениядо зоны обрушения расчетных волн, в зоне обрушения расчетных волн и в зоне ихнаката на береговой откос, а также в любом заданном диапазоне глубин моря и вцелом на подводном береговом склоне.

29.При расчете транспорта наносов, особенно крупных фракций, необходимоучитывать их истираемость во времени под воздействием штормовых волн, котороеприводит к уменьшению диаметра твердых частиц, а следовательно, к увеличениюпотока наносов. Особенно это касается твердого материала с пониженнойсопротивляемостью волновому воздействию.

Новыйдиаметр твердых частиц или каменного материала, образующийся вследствие ихистирания под воздействием штормового волнения, составляет:

,                                                                       (69)

где: D0 - начальный диаметр наносов;  - основание натуральных логарифмов; L0 - суммарный путь, проходящий наносами крупностью D0 за время штормового периода или общего времени передвижения наносов (Рt, сут.); Кs- относительный коэффициент истираемости твердых частиц в зависимости отвещественного состава горной породы (табл. 3.1); S - параметр,равный:

.                                                                       (70)

Суммарныйпуть, проходящий наносами крупностью (D) за расчетный период времени, равен:

,                                                                  (71)

где Lr - длина поперечного перемещения наносов вдоль профиляподводного берегового склона за полупериод. Она равна:

.                                                                               (72)

 

Таблица3.1 - Величины относительного коэффициента истираемости (Кs)

 

Горная порода

Временное сопротивление раздавливанию, кг/см2

Относительный коэффициент истираемости, Кs

Базальт

3000

2,00

Диориты, сиониты

2500

1,67

Габбро

2400

1,60

Кварциты

2300

1,53

Диобазы

2000

1,33

Граниты

1500

1,00

Мраморы

780

0,48

Порфиры, трахиты

620

0,41

Песчаник

420

0,28

Известняк

340

0,27

Туфы

250

0,17

Аргеллиты

30

0,02

 

Расстояние вдоль берега,характеризующее путь истирания твердых частиц, определяется по формуле:

Ls = l0 × sinqr.                                                                                   (73)

Объемисходной твердой частицы диаметром D составляет:

,                                                                              (74)

аобъем твердой частицы после истирания за время Рт и за прохождениевдоль берега на расстояние Ls будет равен:

.                                                                              (75)

30.Объем деятельного слоя наносов средним диаметром , приходящего в движение впериод расчетного шторма, составляет:

.                                                                     (76)

Количествонаносов диаметром  в этом объеме деятельногослоя вычисляется по формуле:

Kтs= da/Wu × Kт,                                                                                     (77)

31.Расчет объема потерь пляжеобразующего материала в результате истирания наносовза время Рт на пути вдоль берега Lsвыполняется с учетом разности в объемах, исходнойчастицы и после ее истирания, количества исходных твердых частиц в объемедеятельного слоя и производится по формуле:

Wp = Kтs× (Wu - Wт).                                                                                (78)

Кромевеличины Wp, на дисплей выводится и разность в диаметрах исходнойтвердой частицы и после ее истирания.

32.Расчет основных гидро- и литодинамических характеристик прибрежной зоны моря,выполненный по изложенному выше алгоритму, позволяет получить следующуюинформацию, выведенную на дисплей и принтер:

высотыволн на глубине первого и последнего их обрушения, м;

глубиныпервого и последнего обрушения расчетных волн, м;

углыподхода расчетных волн к берегу на глубинах их первого и последнего обрушения,град.;

высотуволнового нагона от обрушающихся волн, м;

высотуволнового наката на береговой откос, м;

высотунакатывающегося роллера, м;

высотузаплеска на откос берега, м;

среднийуклон профиля относительного динамического равновесия подводного береговогосклона;

среднийуклон берегового откоса в зоне волнового наката;

глубинуначала движения донных наносов различной крупности под воздействием волн итечений, м;

объемывдольберегового транспорта наносов под воздействием расчетного волнения, м3/сут.:

а)от глубины начала движения наносов до глубины первого обрушения расчетных волн;

б)в зоне обрушения расчетных волн;

в)в зоне их наката на береговой откос;

г)суммарную величину вдольберегового транспорта наносов в прибрежной зоне моря;

величинууменьшения исходного диаметра твердой частицы в результате истирания, м;

объемпотерь пляжеообразующего материала в результате истирания наносов за расчетноевремя на расчетной длине вдольберегового перемещения.

Принеобходимости можно вывести на дисплей дополнительную информацию:

гидравлическуюкрупность наносов;

коэффициентдонного трения волнового потока и волновых течений;

распределениепо ширине прибрежной зоны максимальных величин горизонтальных составляющихпрямых и обратных, вдольбереговых и поперечных придонных волновых скоростей наверхней границе погранслоя и на уровне абсолютной шероховатости твердых частиц,слагающих подводный береговой склон.

33.Для реализации приведенного алгоритма на ЭВМ и получения указанных в п. 32 гидро-и литодинамических показателей прибрежной зоны моря необходимо ввести следующиеисходные данные:

азимутнормали к генеральному направлению береговой линии защищаемого участка берега,град.;

средневзвешенныйдиаметр донных наносов в прибрежной зоне моря, а лучше распределение ивещественный состав этих наносов по глубине и по площади, м;

средняяв расчетном шторме высота волны на глубокой воде, м;

необходимаяобеспеченность расчетной высоты волны в системе расчетного шторма, в долях отединицы;

среднийпериод расчетной волны, с;

азимутволнения, град.;

плотностьморской воды, кг/м3;

плотностьдонных наносов, кг/м3;

продолжительностьдействия расчетного волнения, сут.;

начальнаяи конечная глубина интересующего диапазона вдольберегового перемещения наносов;

среднийуклон подводного берегового склона от глубины, равной двойной высоте исходнойволны на глубокой воде, до уреза моря (в случае отсутствия этой информации, илив случае расчета параметров искусственного свободного песчаного пляжа величинаэтого уклона вычисляется по программе);

длинапути вдоль берега, на протяжении которого происходит истирание наносов подвоздействием волнения, м;

относительныйкоэффициент истираемости.

Настоящаяпрограмма написана на языке "БЭЙСИК".

 

 

ПриложениеИ

 

ОПИСАНИЕПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ВОЛНОВЫХ НАГРУЗОК НА БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СТЕНЫ

 

Назначение программы

Программапредназначена для расчета волновых нагрузок на берегозащитные стены свертикальной или наклонной морской гранью, с засыпкой или без засыпки грунта состороны берега в соответствии с разделами 3.3, 3.4 СНиП 2.06.04-82*

Еслистена расположена на берегу, то сначала вычисляется длина наката волн на берег.Если волны не достигают стены, сообщение об этом выводится на экран, и расчетпрекращается.

 

Входные данные

Вводисходных данных - через диалоговое окно, которое появляется на экране привызове из основного меню. При отдельных вариантах расположения стеныотносительно уреза в расчете используются не все исходные данные, вводимые издиалогового окна, в этом случае избыточные данные не влияют на результат иигнорируются при расчете.

Вводятсяследующие исходные данные:

IK - индексконструкции:

1-с засыпкой грунта со стороны берега;

2- без засыпки грунта;

а1 -расстояние от стены до уреза, м (если стена на берегу - со знаком минус);

Нbr- расчетная высота волн по линии обрушения, м;

L - расчетнаядлина волн, м;

dcr -глубина обрушения волн, м;

b - угол подхода волнк берегу в градусах (от 0 до 90);

ykl - уклон днав приурезовой зоне;

Rcp -средний размер материала берегового откоса, м;

Znul- отметка расчетного уровня моря, м;

Z1 -отметка верха стены, м;

Z2 -отметка подошвы стены, м;

S1 -ширина подошвы стены, м;

ImF - имя файладля записи результата.

 

Выходные данные

Результатрасчета записывается в файл, имя которого вводится в числе исходных данных длярасчета. Результат расчета может быть просмотрен на экране, для чего следуетнажать командную кнопку "РЕЗУЛЬТАТ". В результате выводятся следующиеданные:

высотамаксимального заплеска волны на стену, м;

максимальнаяпогонная горизонтальная нагрузка, кН/м;

максимальнаявзвешивающая нагрузка на подошву стены, кН/м.

Нижеприводится контрольный пример выходного файла.

 

Контрольный пример выходного файла

STENA

Программа расчета волновых нагрузок на сплошныеберегозащитные стены по методике СНиП 2.06.04-82*

Разработчик: НИЦ "МОРСКИЕ БЕРЕГА"

 

Исходные данные

Расчетволновых нагрузок на стену без засыпки грунта со стороны берега

Морскаягрань волнозащитной стены вертикальна

Расчетнаявысота волны, м                                                                                                           3.90

Расчетнаядлина волны, м                                                                                                             52.00

Глубинаобрушения волн, м                                                                                                        5.00

Уклонберегового откоса                                                                                                              0.20000

Отметкарасчетного уровня моря, м                                                                                          0.00

Отметкаверха стены, м                                                                                                                  -7.00

Отметкаподошвы стены, м                                                                                                           8.00

Ширинаподошвы стены, м                                                                                                           5.00

Расстояниеот уреза воды до морской грани стены, м                                                          25.00

 

Результаты расчета

Высотамаксимального заплеска волны на стену, м                                                              4.26

Максимальнаяпогонная горизонтальная нагрузка, кН/м                                                     252.80

Максимальнаявзвешивающая нагрузка на подошву стены, кН/м                                     107.70

 

ПриложениеК

 

ОПИСАНИЕПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ВОЛНОВЫХ НАГРУЗОК НА ПОДВОДНЫЕ ВОЛНОЛОМЫ

 

Назначение программы

 

Программапредназначена для расчета волновых нагрузок на подводные волноломы всоответствии с разделами 3.1, 3.2 СНиП 2.06.04-82*.

 

Входные данные

Вводисходных данных осуществляется через диалоговое окно. Для расчета вводятсяследующие исходные данные:

Н- расчетная высота волны;

L - расчетнаядлина волны;

ykl - уклон днау волнолома;

d - глубина уморской грани волнолома;

Zb -высота волнолома от дна;

S1 -ширина волнолома по верху;

S2 -ширина волнолома по подошве.

 

Выходные данные

Результатрасчета записывается в файл, имя которого вводится в числе исходных данных длярасчета и который может быть просмотрен на экране, для чего следует нажатьклавишу "РЕЗУЛЬТАТ". В результате выводятся:

рх - погонная горизонтальная нагрузка на волнолом приоткате волны, кН/м;

Рz- погонная взвешивающая нагрузка на подошву волнолома, кН/м;

pc- погонная пригружающая нагрузка на гребень волнолома, кН/м;

Vmax - максимальная придонная скорость перед волноломом,м/с.

Файлс результатом расчета может быть выведен на печать, для чего следует нажатьклавишу "ПЕЧАТАТЬ" в окне просмотра.

Нижеприводится контрольный пример выходного файла.

 

Контрольный пример выходного файла

VOLNOLOM

Программа расчета волновых нагрузок на подводныеволноломы по методике СНиП 2.06.04-82*

Разработчик: НИЦ "МОРСКИЕ БЕРЕГА"

 

Исходные данные

Расчетнаявысота волны, м                                                                                                              4.00

Расчетнаядлина волны, м                                                                                                                 75.00

Уклондна у волнолома                                                                                                                     0.06000

Глубинау морской грани волнолома, м                                                                                      4.5

Высотаволнолома от дна, м                                                                                                            4.00

Ширинаволнолома по верху, м                                                                                                      0.75

Ширинаволнолома по подошве, м                                                                                                6.85

Результаты расчета

Погоннаягоризонтальная нагрузка на волнолом

приоткате волны, кН/м                                                                                                                     70.26

Взвешивающаянагрузка на подошву волнолома, кН/м                                                           62.01

Пригружающаянагрузка на гребень волнолома, кН/м                                                            4.33

Максимальнаяпридонная скорость перед волноломом, м/с                                                  5.58

 

 

 

 

ПриложениеЛ

 

ОПИСАНИЕПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ВОЛНОВЫХ НАГРУЗОК НА ЭЛЕМЕНТ БУНЫ

 

Назначение программы

 

Методпредназначен для расчета волновых нагрузок на элемент буны в соответствии сразделом 3.5 СНиП 2.06.04-82*.

 

Входные данные

Вводисходных данных - через диалоговое окно, которое появляется на экране привызове из основного меню. Если вводимые данные выходят за допустимые границы,программа ждет их корректировки.

Вводятсяследующие исходные данные:

расчетнаявысота волны, м;

расчетнаядлина волны, м;

глубинаустановки элемента буны, м;

высотаэлемента буны, м;

длинаэлемента буны, м;

уголмежду линией фронта волн и продольной осью буны, град.;

ширинаэлемента буны по верху, м;

ширинаэлемента буны по подошве, м;

имяфайла для записи результата.

 

Выходные данные

Результатрасчета записывается в файл, имя которого вводится в числе исходных данных длярасчета. Результат расчета может быть просмотрен на экране, для чего следуетнажать командную кнопку "РЕЗУЛЬТАТ". В результате выводятся следующиеданные:

высотавсплеска у внешней грани элемента буны;

высотавсплеска у теневой грани элемента буны;

сдвигающаягоризонтальная нагрузка на внешнюю грань элемента буны;

взвешивающаянагрузка на подошву элемента буны.

 

Контрольный пример выходного файла

БУНА

Программа расчета волновых нагрузок на буны пометодике СНиП 2.06.04-82*

Разработчик: НИЦ "МОРСКИЕ БЕРЕГА"

Версия 1.0. 1995 г.

 

Исходные данные

Расчетнаявысота волны, м                                                                                                              4.00

Расчетнаядлина волны, м                                                                                                                 75.00

Глубинаустановки элемента буны, м                                                                                           4.50

Высотаэлемента буны, м                                                                                                                 4.00

Длинаэлемента буны, м                                                                                                                   0.75

Уголмежду линией фронта волн и продольной осью буны, град.                                        80

Ширинаэлемента буны по верху, м                                                                                              5.00

Ширинаэлемента буны по подошве, м                                                                                        6.00

 

Результаты расчета

Высотавсплеска у внешней грани, м                                                                                            3.09

Высотавсплеска у теневой грани, м                                                                                              1.59

Сдвигающаягоризонтальная нагрузка на внешнюю грань

элементабуны, кН/м                                                                                                                         59.66

Взвешивающаянагрузка на подошву элемента буны, кН/м                                                   139.81

 

ПриложениеМ

 

ОПИСАНИЕПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ШИРИНЫ НЕПОЛНОПРОФИЛЬНОЙ ОТСЫПКИ ПЛЯЖА (ДАМБЫ)

 

Назначение программы

 

Расчетпредназначен для определения объема неполнопрофильной отсыпки песчаного пляжапри воздействии шторма расчетной обеспеченности.

 

Входные данные

Вводисходных данных осуществляется посредством вызова файла исходных данных(например, RST.DAT).

Вводятсяследующие исходные данные:

Zgr -отметка гребня дамбы, м;

zoc- отметка основания дамбы, м;

m - проектныйкоэффициент верхового откоса пляжа (дамбы);

mo -коэффициент естественного откоса в сухом состоянии;

а- высота естественного откоса над максимальным уровнем наката, м;

d -средневзвешенная крупность грунта дамбы, мм;

1р- число пластичности грунта дамбы;

h - расчетнаявысота волны, м;

f - угол междунаправлением распространения волны и дамбой (берегом), град;

Т- общая продолжительность шторма, ч;

Тa- время начала максимума нагона, ч;

tb - времяконца максимума нагона, ч;

T1 -время шага расчета, ч;

ka -коэффициент аккумуляции.

 

Выходные данные

Результатырасчета записываются в файл, имя которому дается при запуске программы.Результат расчета может быть просмотрен на экране.

Врезультате выводятся следующие данные для каждого интервала времени:

Тs- время на конец интервала, ч;

m- коэффициент заложения откоса на начало интервала;

h- высота волны в середине интервала, м;

Q - объемразмыва на 1 п. м за интервал, м3;

SQ - объемразмыва на 1 п. м с начала шторма, м3;

S - величинаразмыва откоса за интервал, м;

Ss- величина размыва откоса с начала шторма, м.

Размывверхового откоса дамбы при максимальном шторме

Объект:Контрольный пример

 

Исходные данные

 

Наименование показателей

Обозначение

Размерность

Количество

1. Параметры дамбы:

 

 

 

отметка гребня

Zgr

мБС

-22.80

отметка основания

Zос

мБС

-27.00

проектный коэффициент

 

 

 

верхового откоса

m

-

4.00

высота естественного откоса над макс. уровнем наката

а

м

0.50

2. Характеристики грунта дамбы:

 

 

 

средневзвешенная крупность

d

мм

0.14

коэффициент откоса в сухом состоянии

mo

-

1.50

число пластичности

lр

%

0.00

3. Параметры волны:

 

 

 

расчетная высота

h

м

1.50

угол между направлением распространения волны и осью дамбы (берега)

f

град.

45.00

4. Характеристики шторма:

 

 

 

общая продолжительность

Т

ч

99.00

время начала макс. нагона

Та

ч

48.00

время конца макс. нагона

Тb

ч

51.00

5. Время шага расчета

Т1

ч

3.00

6. Коэффициент аккумуляции

ka

-

1.00

 

Объект:Контрольный пример

Результаты расчета

 

Время на конец интервала, Тs, ч

Коэффициент откоса, m

Высота волны, h, м

Объем размыва на 1 п.м., Q, м3

Суммарный объем размыва на 1 п.м., SQ, м3

Размыв гребня дамбы, S, м

Суммарный размыв гребня дамбы, Ss, м

3.0

4.0

.05

.44

.44

.00

.00

6.0

4.1

.14

1.31

1.75

.00

.00

9.0

4.3

.23

2.09

3.84

1.11

.73

12.0

4.7

.33

2.74

6.58

1.47

2.20

15.0

5.2

.42

3.25

9.83

1.76

3.96

18.0

5.9

.52

3.63

13.46

1.96

5.92

21.0

6.6

.61

3.94

17.40

2.11

8.04

24.0

7.4

.70

4.18

21.58

2.24

10.28

27.0

8.2

.80

4.38

25.95

2.32

12.60

30.0

9.0

.89

4.55

30.50

2.40

15.00

33.0

9.9

.98

4.69

35.19

2.46

17.47

36.0

10.8

1.08

4.82

40.01

2.52

19.98

39.0

11.7

1.17

4.94

44.95

2.57

22.55

42.0

12.6

1.27

5.04

49.99

2.61

25.16

45.0

13.5

1.36

5.14

55.13

2.65

27.81

48.0

14.4

1.45

5.23

60.36

2.68

30.49

51.0

15.3

1.50

5.15

65.51

2.62

33.11

54.0

16.2

1.45

4.78

70.29

2.41

35.52

57.0

17.0

1.36

4.31

74.60

2.14

37.67

60.0

17.8

1.27

3.89

78.50

1.91

39.58

63.0

18.4

1.17

3.51

82.01

1.71

41.29

66.0

18.9

1.08

3.16

85.17

1.53

42.83

69.0

19.4

.98

2.83

88.00

1.36

44.18

72.0

19.8

.89

2.52

90.52

1.20

45.38

75.0

20.2

.80

2.22

92.74

1.05

46.43

78.0

20.5

.70

1.94

94.68

.91

47.34

81.0

20.8

.61

1.66

96.35

.78

48.12

84.0

21.1

.52

1.40

97.74

.64

48.76

87.0

21.3

.42

1.13

98.88

.52

49.27

90.0

21.4

.33

.88

99.75

.40

49.67

93.0

21.5

.23

.62

100.38

.28

49.95

96.0

21.6

.14

.37

100.7

.17

50.12

99.0

21.6

.05

.12

100.8

.05

50.17

 

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1.Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и отсудов). СНиП 2.06.04-82*. - М.: Госстрой СССР, 1989.№

2.Д. Д. Лаппо, С. С. Стрекалов, В. К. Завьялов. Нагрузки и воздействия ветровыхволн на гидротехнические сооружения. Теория. Инженерные методы. Расчеты. - Л.:ВНИИГ, 1990.

3.Руководство по расчету параметров ветровых волн. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969.

4.Методические указания. Расчет режима морского ветрового волнения. Вып. 42. -М.: ГОИН, 1979.

5.Инженерные изыскания на континентальном шельфе. ВСН 51.2-84. - М.: 1985.

6.Инженерные изыскания для строительства. СНиП 1.02.07-87. М.: 1988.

7.Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 9, ч. 1. - Л.:Гидрометеоиздат, 1984.

8.Технические указания по проектированию морских берегозащитных сооружений. ВСН183-74. - М.: Минтрансстрой, 1975.

9.Инженерно-гидрометеорологические изыскания на континентальном шельфе. - М.:Гидрометеоиздат, 1993.

10. Kemp Р. Н. Wave asymetry in the nearshore zone andbreaker area. Nearshore sedimentation. An interdicsipliary review. - J. Wileyand sons, New York, 1975, p. 46-47,

11.Морская геоморфология. Терминологический справочник. Изд-во "Мысль",М., 1980.

12. Schalwiik W. F. A contribution to the study ofstorm sruges on the Dutch cjast. - Konin-clik Niderland Meteorol. Inst., DebiltN 125, Medeelingen, Ser. B, deel 1, № 7, 1947.

13.Манк В. Теория одиночных волн и ее применение к зоне прибоя. В кн. "Основыпредсказания ветровых волн, зыби и прибоя", М., ИЛ, 1951.

14. Longuet-Higgins М. S. Mass transportin water waves. Phil/Trans. Roy. Soc. London, 1953, Ser A 245, №903.

15. Longuet-Higgins М. S. The mechanics ofthe boundary layer near the bottom in a progressive wave. Proc. 6-th Conf.Coast. Eng., 1958.

16. Le Mehoute, Koh R. On the breaking of wavesarriving at an angle with the shoreline. - J. Hydraulic Res., vol. 5, № 1,p. 67-88.

17. Graaf J. Vande, Overan J. Vande. Evalution ofsediment transport formula in coastal engineering practice. "Coast. Eng.", 1979, № 1.

18.Шахин В. М. Взаимодействие длинных волн с проницаемыми сооружениями.//Транспортное строительство. - 1990. - № 1.

19.Справочник по гидравлическим расчетам. - М.: Энергия, 1972.

20.Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.:Машиностроение, 1981.

21.Методические рекомендации по расчету надвига льда на земляное полотно железныхдорог. - М.: Минтрансстрой, ЦНИИС, 1984.

22.Рекомендации по расчету искусственных свободных песчаных пляжей. М.: Минтрансстрой,ЦНИИС, 1982.

23.Рекомендации по проектированию и строительству свободных галечных пляжей. - М.:Минтрансстрой, ЦНИИС, 1984.

24.Методические рекомендации по проектированию и строительству земляного полотнажелезных дорог с волногасящими бермами из горной массы. - М.: Минтрансстрой,ЦНИИС, 1984.

25.Пособие по оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) при разработкетехнико-экономических обоснований (расчетов), инвестиций и проектовстроительства народнохозяйственных объектов и комплексов. - М.: Госкомитет поохране природы, 1992.

26.Положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской федерации. -М.: Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РоссийскойФедерации, 1994.

27.Обеспечение охраны водной среды при производстве работ гидромеханизированнымспособом. ВСН 486-86. - М.: Минмонтажстрой СССР, 1987.

28.Лебедев В. В. Гидрология и гидрометрия в задачах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1961.

29.Г. С. Золотарев. Методика инженерно-геологических исследований.: Издательство Московскогоуниверситета, 1990.

30.Сахарович Я. I. Про закономiрностi та можливостi довгосрокового прогнузованнягеофизичних i деяких iнших процесiв. "Автоматика". № 5.Киiв: 1972.

31.Кантаржи И. Г., Рыбак О. Л., Рыбка В. Г. Методика предвычисления штормовойактивности моря. Сб. "Литодинамические процессы береговой зоны южных морейи ее антропогенное преобразование". - Л., 1982.

32.Поздняков А. В., Черванев И. Г. Самоорганизация в развитии форм рельефа. - М.:Наука, 1990.

33.В.В. Веселов, Д.П. Гонтов, Л.М. Пустыльников. Вариационный подход к задачаминтерполяции физических полей. - М.: Наука, 1983.

34.Сергеева Л. Л., Девдариани А. С. Рельеф Земли как потенциальное поле,описываемое уравнением Лапласа // Количественные методы в географии. - М.:Изд-во МГУ, 1976.

35.Д. Д. Лаппо, С. С. Стрекалов, В. Л. Завьялов. Нагрузки и воздействия ветровыхволн на гидротехнические сооружения. - Л.: ВНИИГ, 1990.

36. Le Mehaute B. On non-saturated breakers the waverunup. Proc. of the 8th Conf. On Coast. Eng., 1962

37. Gura R. Т., Bowen A. G. Resonant interations forwaves breaking on a beach. - Proc.i 5th Coast. Eng. Conf, Hanalulu, Haw., 1976.

38. Batties I. A. Surf similerity. - Proc. of thecoastal Eng. Conf. SCE, Vol. 1, 1974.

39. Den R. G. Heuristic models of sand transport inthe surf zone/ Proc. Conf. Eng. Dinamies Goastal zone. - Sydney, 1973.

40. Komar P. D. Gaughan M. K. Airy wave theory andbreaker heigt predition. - Thirteenth coastal Eng. Conf., 1972.

41.Лелявский С. И. Введение в речную гидравлику - M.: Гидрометеоиздат, 1961.

42.Разработать предложения по берегозащите Каспийского побережья Дагестанской АССРв условиях повышения уровня моря. Отчет по хоздоговору № 142, разд. 1, книга2-ая. Результаты разработки иммитационных моделей гидро- и литодинамическихпроцессов в прибрежной зоне моря. Фонды НИЦ "Морские берега", Сочи,1988.

43. Sunamura Т. Guantitative predictions of beachfaceslopes. - Bull. Geol. Soc. Amer., 1984, 95, № 2.

44.Давидан И. Н., Лопатухин Л. И., Рожков В. А. Ветровое волнение как вероятностныйгидродинамический процесс. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

45.Штокман В. Б. Ветровой нагон и горизонтальная циркуляция в замкнутом водоеменебольшой глубины. - В кн. "Избранные труды по физике моря" - Л.:Гидрометеоиздат, 1970.

46.Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. - M.: Наука, 1974.

47.Китайгородский С. А. К теории турбулентного перемешивания в море в связи срасчетом толщины верхнего изотермического слоя. В кн. "Проблемыдинамической океанологии", Изд-во АН СССР, тр. Института океанологии, т.XII, 1961.

48.Чугуев Р. Р. Гидравлика - Л.: Энергоиздат, 1982.

49. Magson О. S., Grant W. Sediment transport in thecoastal environment. - Jn MJT Ralph in Parsons laboratory of water rosauces andhydrodynamies report. 1976, Vol. XIII, № 209.

 

_________

Ключевыеслова: берегозащитные сооружения, вдольбереговые течения, искусственные пляжи,волногасящие бермы и стены, буны, оградительные дамбы, фасонные массивы,экологическая чистота берегозащиты


   
Справочник ГОСТов, ТУ, стандартов, норм и правил. СНиП, СанПиН, сертификация, технические условия

Выставки и конференции по рынку металлов и металлопродукции

Установите мобильное приложение Metaltorg: