Защита подходных каналов морских портов от заносимости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат технических наук Губина, Надежда Андреевна
- Специальность ВАК РФ05.23.07
- Количество страниц 152
Оглавление диссертации кандидат технических наук Губина, Надежда Андреевна
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ МОРСКИХ ПОДХОДНЫХ КАНАЛОВ.
1.1. Требования к проектированию подходных каналов морских портов.
1.1.1. Проектные параметры подходных каналов.
1.1.2. Нормирование запасов на заносимость.
1.2. Процесс заносимости морских подходных каналов.
1.3. Гидролитодинамические процессы береговой зоны, влияющие на заносимость подходных каналов.
1.3.1. Изменение параметров волн над морскими каналами.
1.3.2. Влияние подходных каналов на вдольбереговое течение.
1.3.3. Потоки наносов в береговой зоне моря.
1.3.3.1. Динамика потоков наносов.
1.3.3.2. Определение расхода потока наносов.
1.3.4. Влияние топографических условий на заносимость подходных каналов.
1.4. Определение объема заносимости морских подходных каналов.
1.4.1. Теоретические и эмпирические методы определения заносимости.
1.4.2. Физико-математическое моделирование процесса заносимости.
1.5. Защита от заносимости морских подходных каналов
1.5.1. Строительство молов.
1.5.2. Периодические ремонтные дноуглубительные работы.
1.5.3. Устройство перехватывающих прорезей.
1.6. Выводы.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАНОСИМОСТИ МОРСКИХ ПОДХОДНЫХ КАНАЛОВ МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
2.1. Обоснование проведения исследований.
2.2. Исходные параметры для исследований
2.2.1. Естественные условия Темрюкского залива.
2.2.2. Анализ результатов исследований параметров волнения, потока наносов и заносимости подходного канала в районе порта Темрюк.
2.3. Математическое моделирование заносимости.
2.3.1. Модель заносимости подходного канала.
2.3.1.1. Вдольбереговое перемещение наносов.
2.3.1.2. Перемещение наносов вдоль мола под действием разрывного течения.
2.3.1.3. Модификация модели для условий транспорта наносов при совместном действии волн и течения.
2.3.2. Результаты моделирования и их анализ.
2.3.2.1. Расчетные варианты компоновки молов.
2.3.2.2. Расход вдольберегового потока наносов.
2.3.2.3. Расход потока наносов под действием течения с внешней стороны мола.
2.3.2.4. Заносимость подходного канала.
2.3.3. Анализ результатов численного моделирования заносимости подходного канала.
2.4. Выводы.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАНОСИМОСТИ МОРСКИХ ПОДХОДНЫХ КАНАЛОВ.
3.1. Обоснование проведения экспериментальных исследований.
3.2. Программа экспериментальных исследований.
3.3. Физическая модель.
3.4. Автоматическая система регистрации параметров волн.
3.5. Методика проведения эксперимента.
3.5.1. Градуировка волнографов и регистрация параметров волн.
3.5.2. Экспериментальные исследования.
3.6. Результаты экспериментов и их анализ.
3.7. Оценка и сопоставление результатов численного моделирования и экспериментальных исследований заносимости подходного канала.
3.8. Выводы.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА ЗАЩИТЫ МОРСКИХ ПОДХОДНЫХ КАНАЛОВ ОТ ЗАНОСИМОСТИ.
4.1. Комбинированный способ защиты морских каналов от заносимости.
4.2. Цели исследования эффективности комбинированного способа.
4.3. Математическое моделирование комбинированного способа защиты.
4.3.1. Модель заполнения аккумулирующей прорези.
4.3.2. Результаты моделирования аккумулирующей прорези и их анализ.
4.4. Экспериментальные исследования комбинированного способа защиты.
4.4.1. Программа и методика проведения экспериментальных исследований.
4.4.2. Результаты и анализ экспериментальных исследований.
4.5. Анализ результатов исследований эффективности комбинированного способа защиты.
4.6. Выводы.
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МОРСКИХ ПОДХОДНЫХ КАНАЛОВ.
5.1. Состав инженерных изысканий.
5.2. Научное сопровождение при проектировании подходных каналов.
5.2.1. Математическое моделирование заносимости подходных каналов.
5.2.2. Исследование заносимости подходных каналов на физической модели.
5.3. Рекомендации по защите подходных каналов.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Гидротехническое строительство», 05.23.07 шифр ВАК
Вдольбереговой перенос галечных и песчаных неоднородных наносов при наличии поперечных гидротехнических сооружений2010 год, кандидат технических наук Бондарева, Елена Владимировна
Влияние функционирования судоходных каналов на экосистему Таганрогского залива2005 год, кандидат географических наук Латун, Владимир Владимирович
Обеспечение водных подходов к устьевым портам на побережье Балтики: На примере устьевого участка реки Луги2005 год, кандидат технических наук Беляков, Пахом Витальевич
Пространственно-временная структура течений и миграций наносов в береговой зоне юго-восточной Балтики: Самбийский полуостров и Куршская коса2003 год, кандидат географических наук Бабаков, Александр Николаевич
Литология современных осадков и динамика морского края дельты Нила1984 год, кандидат геолого-минералогических наук Морад Фахми, Лотфи Васеф
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Защита подходных каналов морских портов от заносимости»
Актуальность темы
Подъем экономики России связан с интенсивным развитием морского транспорта. Потребность в увеличении объема перевозок и осадок судов привела к необходимости строительства новых портов, а также к увеличению габаритов уже построенных. Существенное увеличение пропускной способности портов, особенно требуется в Балтийском и Черноморско-Азовском бассейнах, где они уже сегодня функционируют со значительной перегрузкой. В настоящее время только один российский порт Санкт-Петербург имеет развитую транспортную инфраструктуру и способен обрабатывать крупнотоннажные морские суда дедвейтом до 300 тыс. т.
В соответствии с Федеральной целевой программой «Модернизация транспортной системы России», для обеспечения морского транспорта страны современными специализированными комплексами ведется строительство новых портов. Один из них сухогрузный порт на Балтийском море уже построен в районе Усть-Луга. На черноморском побережье России предполагается увеличение производственных мощностей портов Новороссийск, Туапсе и Кавказ. На Дальнем Востоке - развитие портов Восточный, Находка, Ванино, Де-Кастри. Увеличение глубин на акватории требуется также и порту Северодвинск.
Освоение запасов углеводородов на континентальном шельфе европейской и азиатской частях страны требует расширения географии портового строительства для обслуживания нефтегазопромыслового флота, обеспечивающего работу морских промыслов. Возведение специализированных береговых баз требует строительства новых специализированных портов, а также устройства отдельных точечных причалов в мелководных зонах шельфа.
Реализация весьма значительного объема морского гидротехнического строительства невозможна без строительства и реконструкции подходных каналов. Как правило, портам на мелководных побережьях требуются довольно протяженные и глубокие подходные каналы, подвергающиеся явлению заносимости донными отложениями. Это приводит к необходимости большого объема дноуглубительных работ в целях поддержания объявленных глубин на подходах к портам и на их акваториях. В процессе производства дноуглубительных работ судами технического флота существенным образом затрудняется судоходство и работа портов.
Существующая нормативная база по проектированию подходных каналов устарела. Целый ряд рекомендаций норм не соответствуют запросам проектной практики. В настоящее время всероссийские и ведомственные нормативные документы не содержат рекомендаций, в которых исходные данные для проектирования включали бы параметры инженерной геологии и прибрежной гидролитодинамики. Запасы на заносимость устанавливаются в соответствии с нормами проектирования морских каналов, в зависимости от расчетного судна. Явление заносимости учитывается лишь эмпирическим коэффициентом. Существующие рекомендации не являются достаточно надежными, так как не базируются на обоснованных представлениях о процессе заносимости, а опираются на устаревшие модели, не соответствующие современному уровню знаний о гидролитодинамике береговой зоны. В процессе проектирования неправильно принятые решения приводят к неоправданно большим объемам ремонтных дноуглубительных работ, а, следовательно, к значительным финансовым издержкам.
Настоящая работа посвящена исследованию процесса заносимости морских подходных каналов и связанных с ним процессов перемещения вдольбереговых потоков наносов. Эти две проблемы объединены, так как без изучения особенностей литодинамических условий региона, а также без комплексного подхода к учету природных факторов, невозможно решить задачу защиты морского подходного канала от заносимости. В связи с этим разработка рекомендаций по проектированию и эксплуатации морских подходных каналов является весьма актуальной проблемой.
Цель работы
Целью настоящей работы являлось исследование процесса заносимости морских подходных каналов на мелководных песчаных побережьях, разработка эффективного метода их защиты от заносимости и рекомендаций по проектированию. Поставленная цель была достигнута:
1. проведением исследования процесса заносимости подходного канала в зависимости от компоновки портовых сооружений с целью комплексной оценки количественных и качественных характеристик отложений наносов на фарватере;
2. разработкой нового эффективного способа защиты подходного канала, позволяющего максимально увеличить сроки межремонтных работ;
3. исследованием эффективности предложенного способа защиты при оптимальной компоновке оградительных сооружений, представляющего новое техническое решение;
4. разработкой рекомендаций по проектированию подходных каналов, включая инженерные изыскания, научное сопровождение проекта и назначение межремонтных сроков дноуглубительных работ с учетом природно-климатических условий района строительства.
Методы исследований
В работе были использованы современные методы математического и физического моделирования динамических процессов береговой зоны. А также был использован аналитический метод, включающий обобщение и анализ современного состояния проектирования морских подходных каналов и их защиты от заносимости.
Математическое моделирование проводилось с помощью составленной двухмерной модели расчета заносимости подходного канала и предложенного способа его защиты на базе языка программирования Borland С++.
Экспериментальные исследования были выполнены в мелководном бассейне Отраслевой научно-исследовательской лаборатории морских гидротехнических сооружений при кафедре Водного хозяйства и морских портов Московского государственного строительного университета (ОНИЛ МНГС МГСУ).
Научная новизна работы
Выполненные исследования позволили получить более полное представление о перемещении потоков наносов в прибрежной зоне моря при сооружении на их пути преграды в виде мола вертикального профиля. Кроме этого была установлена зависимость объема отложений в подходном канале от длины мола и выявлен количественный и качественный вклад потока наносов, перемещающихся вдоль внешней стороны мола в результате штормового нагона, в общий объем заносимости подходного канала. Использованная в работе математическая модель позволила учесть изменение процесса перемещения донных наносов при распространении волн на течении.
Предложен и исследован комбинированный способ защиты подходного канала от заносимости и разработаны соответствующие рекомендации по проектированию морских подходных каналов.
Фактический материал
В работе использовались результаты исследований заносимости подходных каналов порта Нового на Черном море, порта в бухте Батарейная на Балтийском море, порта Темрюк на Азовском море, выполненных специалистами ОНИЛ МНГС МГСУ в период с 1994 по 2003 гг. Кроме этого, в настоящей работе были использованы результаты натурных наблюдений за заносимостью подходного канала порта Вентспилс на побережье Балтийского моря.
Практическая ценность работы
На основании анализа выполненных исследований был разработан более точный метод определения объемов заносимости подходных каналов и комбинированный способ их защиты. Разработанные в результате исследований рекомендации по проектированию подходных каналов позволяют в конечном итоге снизить затраты на капитальное и ремонтное дноуглубление уменьшением их объемов, а также увеличить сроки межремонтных черпаний, которые диктуются технико-экономическими требованиями и условиями производства работ. Предложенный способ защиты подходных каналов от заносимости был успешно применен в порту Темрюк на Азовском море.
Апробация работы
Материалы диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры Водного хозяйства и морских портов МГСУ.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 2 статьи:
1. Губина H.A. Использование аккумулирующих прорезей для защиты морских подходных каналов от заносимости. // Гидротехническое строительство, 2007, № 3
2. Губина H.A. Математическое моделирование заносимости морских подходных каналов. // Гидротехническое строительство, 2007, № 11 (принята к публикации)
Статьи раскрывают основное содержание работы, в том числе результаты экспериментальных исследований и численного моделирования процесса заносимости морских подходных каналов и предложенного способа их защиты.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, анализа состояния проблемы (глава 1), описания исследований заносимости подходных каналов морских портов (глава 2), исследований предложенного способа защиты подходных каналов (глава 3), разработанных рекомендаций (глава 4), заключения и списка используемой литературы. Работа изложена на 151 страницах, включая 47 рисунков, 13 таблиц и списка литературы из 70 наименований.
Похожие диссертационные работы по специальности «Гидротехническое строительство», 05.23.07 шифр ВАК
Разработка и обоснование проницаемого вдольберегового берегозащитного сооружения2009 год, кандидат технических наук Ивасюк, Александр Юрьевич
Воздействие навигационных каналов морских портов на волны2019 год, кандидат наук Аншаков Александр Сергеевич
Воздействие техногенных факторов на морфолитодинамические процессы прибрежной зоны Юго-Восточной Балтики2006 год, кандидат географических наук Басс, Олег Васильевич
Береговые морфосистемы Приморья2005 год, доктор географических наук Игнатов, Евгений Иванович
Природные и антропогенные факторы, определяющие эволюцию Анапской пересыпи2011 год, кандидат географических наук Крыленко, Вячеслав Владимирович
Заключение диссертации по теме «Гидротехническое строительство», Губина, Надежда Андреевна
4.6. Выводы
1. Проведенные исследования защиты подходного канала от заносимости показали эффективность предложенного способа, использующего комбинирование оградительного мола и аккумулирующей прорези в морском дне у его головы.
2. Оптимальным взаимным расположением защитных сооружений является компоновка, при которой мол пересекает область вдольберегового потока наносов, а аккумулирующая прорезь перехватывает только поток наносов, идущих вдоль мола в результате штормового нагона.
3. В случае расположения оградительного мола меньшей длины, размеры ловушки меняются в зависимости от характера эпюры вдольберегового потока наносов. При этом ловушка может быть выполнена переменной глубины.
4. С учетом симметричного расположения оградительных молов относительно оси подходного канала, ловушки должны быть расположены соответственно у их голов.
5. Предложенный способ защиты подходного канала от заносимости может быть применен при конструкции оградительного мола вертикального профиля.
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МОРСКИХ ПОДХОДНЫХ КАНАЛОВ
На основании анализа проектирования и эксплуатации морских подходных каналов отечественных и зарубежных портов, а также выполненных в настоящей работе аналитических и экспериментальных исследований, были разработаны некоторые рекомендации с целью использования их в инженерной практике. Рекомендации по проектированию подходных каналов включали: состав инженерных изысканий, предшествующих началу проектных работ; проведение комплексного исследования в виде научного сопровождения на стадии проектирования и выбора оптимального варианта; а также защиту от заносимости.
5.1. Состав инженерных изысканий
Перед началом проектирования морских гидротехнических сооружений, необходимо проводить комплексные инженерно-гидрометеорологических изыскания. Перечень соответствующих изысканий при строительстве на континентальном шельфе приведен в нормах /5/. Однако в состав изысканий, предшествующих началу проектирования подходных каналов, необходимо дополнительно включить следующие виды работ.
1. Определение параметров ветрового волнения, с учетом трансформации и рефракции волн от волноопасных направлений, непосредственно на трассе будущего подходного канала, а также на участках побережья, прилегающих к ней, протяженностью не менее 30 километров в обе стороны. При этом необходимо использовать репрезентативный ряд натурных наблюдений по ветру ближайшей к району строительства гидрометеорологической станции.
2. Изучение гидрологических режимов рек, впадающих на участок побережья, соответствующей протяженности, обозначенной в предыдущем пункте, и, в частности, определение количества твердого стока, выносимого ими в море.
3. Проведение топографической съемки морского дна на исследуемом участке побережья, ограниченном урезом и глубиной воды, где транзит наносов в период действия расчетного шторма не наблюдается.
4. Проведение топографической съемки пляжа выше уреза воды на исследуемом участке побережья.
5. Определение гранулометрического состава поверхностного слоя донного грунта и его происхождения на исследуемом участке побережья.
6. Изучение картины прибрежной циркуляции масс воды, а также течений и эпюры их скоростей при различных гидрометеорологических условиях, включающих приливно-отливные и сгонно-нагонные явления.
7. Определение транзитного объема наносов, обеспечивающего динамическое равновесие в районе будущего строительства. При этом следует использовать апробированные в океанологии методы расчета, основанные на математическом моделировании гидролитодинамических процессов прибрежной зоны. Использование нескольких методов расчета позволит достичь достаточной для инженерной практики точности.
Отсутствие перечисленных дополнительных данных в действующих рекомендациях по составу инженерных изысканий /5/, исключает успешное строительство и эксплуатацию морских подходных каналов в любом регионе. В ряде случаев наличие полной информации о районе строительства позволит заблаговременно отказаться от возведения портовых сооружений в намеченном месте и, тем самым избежать неоправданных затрат в процессе эксплуатации подходных каналов. Поэтому выбор оптимального места строительства порта невозможен без получения и анализа перечисленного выше объема материалов инженерных изысканий на стадии технико-экономического обоснования.
5.2. Научное сопровождение при проектировании подходных каналов
Научное сопровождение необходимо при проектировании морских подходных каналов, как и любого гидротехнического сооружения. Это обстоятельство обусловлено тем, что существующие нормативные документы не учитывают всего многообразия природно-климатических факторов, которые необходимо учитывать в процессе проектирования. При выполнении ряда расчетов приходится использовать недостаточно апробированные методики, требующие проведения дополнительных аналитических и экспериментальных исследований. При проектировании подходных каналов новых портов, прежде всего необходимо произвести предварительную оценку влияния будущих сооружений на экологическую обстановку в районе строительства и, в том числе, на сохранность прилегающих пляжей по обе стороны от трассы канала.
Основной целью научного сопровождения при проектировании подходных каналов является исследование эффективности различных вариантов компоновок планового положения трасс каналов и оградительных сооружений. Желаемого результата можно достичь с помощью совместного проведения математического моделирования и экспериментального исследования. Анализ результатов комплексных исследований позволяет выбрать оптимальный вариант, обеспечивающий бесперебойную работу проектируемого порта при минимальных затратах на поддержание проектных глубин в процессе эксплуатации.
5.2.1. Математическое моделирование заносимости подходных каналов
Проведение математического моделирования должно начинаться с определения исходных данных, полученных на основании анализа результатов инженерных изысканий, перечень которых представлен в 5.1.
Далее осуществляется расчет параметров берегового потока наносов и оценка объемов заносимости подходного канала по пунктам:
1. определение расчетных параметров волнения заданной обеспеченности в глубоководной и мелководной зонах моря;
2. определение расходов вдольберегового течения от наиболее опасных направлений штормового воздействия расчетной обеспеченности;
3. определение параметров вдольберегового потока наносов при воздействии штормов наиболее опасных направлений, в том числе объем потока наносов по обе стороны от подходного канала, а также суммарный объем перемещаемого материала;
4. количественная оценка расхода разрывного течения с внешней стороны мола, а также характера соответствующего потока наносов;
5. определение объема отложений в подходном канале от действия берегового и поперечного потоков наносов за время действия расчетного шторма;
6. оценка точности расчетов путем сопоставления результатов, полученных с использованием различных моделей.
5.2.2. Исследование заносимости подходных каналов на физической модели
При проведении исследований на физической модели также необходимы в полном объеме данные инженерных изысканий. В состав подготовительных работ входит:
1. определение масштабов моделирования (горизонтального и вертикального), их соотношение не должно превышать 2,5;
2. строительство физической модели с учетом топографии дна по результатам инженерных изысканий и наличия проектируемого канала с оградительными сооружениями; откосы канала назначаются с учетом физико-механических характеристик поверхностного слоя донного грунта;
3. определение расчетных параметров ветрового волнения от различных волноопасных направлений, а также продолжительность действия расчетного шторма;
4. подбор материала для моделирования наносов;
5. разработка программы и методики проведения опытов;
6. разработка измерительной системы для регистрации параметров волн.
После проведения каждого из опытов определяются параметры волн, картина движения и места скопления наносов, а также локальные размывы.
Как показывает опыт проведения таких исследований, совместный анализ результатов математического и физического моделирования позволяет наилучшим образом откорректировать плановое положение и оптимальную длину оградительных сооружений, выявить места скопления и объем наносов в канале. Полученная информация позволит также разработать размеры ловушек и разработать рекомендации по предотвращению размывов у оснований гидротехнических сооружений под воздействием волн и течений. Кроме этого, на основе результатов совместных исследований становиться возможным прогнозирование сроков заполнения внешних углов и межремонтных дноуглубительных работ непосредственно в подходном канале.
5.3. Рекомендации по защите подходных каналов
Как показали результаты исследований заносимости подходных каналов, наиболее эффективным является комбинированный метод защиты. Он состоит в одновременном применении оградительных сооружений и аккумулирующих прорезей (ловушек), и может быть положен в основу уже на стадии разработки проекта с учетом рекомендаций, разработанных по результатам научного сопровождения в каждом конкретном проекте. Основным из них являются:
1. оптимальные габаритные размеры и плановое положение защитных сооружений назначаются по результатам физического моделирования различных вариантов;
2. по результатам математического моделирования определяется объем наносов, которые будут откладываться в подходном канале;
3. с помощью физического моделирования выявляются наиболее вероятные места концентрации наносов в подходном канале;
4. в непосредственной близости от мест скопления наносов проектируются ловушки для перехвата потока наносов, размеры которых назначаются, исходя из прогнозируемых годовых объемов отложений и оптимальных сроков межремонтных дноуглубительных работ;
5. на основании прогноза сроков заполнения внешних углов предусматривается проведение дноуглубительных работ и соответствующего восполнения разрушенных пляжей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей диссертационной работе были использованы результаты НИР в рамках хоздоговора по заносимости подходного канала порта Темрюк. Результаты этих исследований показали, что защита от заносимости подходного канала только с помощью оградительных сооружений является не эффективной и требует дополнительных финансовых вложений. Анализ нормативных документов, действующих в нашей стране, выявил их несоответствие требованиям современной проектной практики на различных стадиях проектирования. По этой причине существует ряд портов, работа которых затруднена из-за интенсивной заносимости подходных каналов. Поддержание проектных глубин в таких портах приводит к дополнительным затратам, связанными с проведением ремонтных дноуглубительных работ, объемы которых, в зависимости от интенсивности штормовой деятельности в том или ином регионе могут быть значительными. На основании анализа методов защиты подходных каналов от заносимости в настоящей работе был разработан и исследован комбинированный способ. При апробации данного способа защиты были проведены комплексные аналитические и экспериментальные исследования. Разработанная в диссертации математическая модель, позволяет производить количественную оценку с учетом природно-климатических особенностей района будущего строительства, а также компоновки и конструкции проектируемых морских гидротехнических сооружений. Использованный в настоящей работе комплексный подход при решении поставленных задач, позволил разработать рекомендации по: проведению инженерных изысканий в районах будущего строительства; научному сопровождению проектирования подходных каналов; эффективной защите каналов в процессе их эксплуатации.
Результаты исследований и их анализ позволили выявить ряд закономерностей, которые были положены в основу при разработке соответствующих рекомендаций. Так рекомендации по проектированию морских подходных каналов соответствуют современному представлению о гидролитодинамических процессах береговой зоны моря. Они учитывают компоновку и тип оградительных сооружений порта, а также природно-климатические условия конкретного района строительства.
На основании экспериментальных исследований были выявлены особенности заносимости подходных каналов у входа в порт при их защите одиночными или сходящимися молами, которые удовлетворительно согласуются с результатами натурных наблюдений. Было установлено, что процесс заносимости подходных каналов у входа в порт напрямую связан с действием потоков наносов, перемещающихся вдоль внешней стороны мола под действием разрывного течения, являющимся следствием разгрузки штормового нагона. Заносимость подходного канала происходит под совместным действием берегового и поперечного потоков наносов.
По результатам численного моделирования определялись объемы аккумуляции наносов в подходном канале от воздействия шторма наиболее опасного направления заданной обеспеченности. При этом была количественно оценена роль разрывного течения в общем объеме заносимости канала. Было выявлено, что в зависимости от длины оградительного сооружения меняются составляющие общего объема отложения от воздействия обоих потоков. Кроме этого была установлена зависимость между объемом отложений в подходном канале и длиной оградительного мола с учетом гидролитодинамических условий конкретного района будущего строительства.
Из результатов исследований следует, что использование только молов не является эффективным способом защиты морских подходных каналов от заносимости. Даже при значительном увеличении длины мола невозможно избежать заносимости подходных каналов в результате обтекания наносами голов сооружений. По этой причине наиболее эффективной защитой каналов является комбинирование использование молов с аккумулирующими прорезями (ловушками). При этом снижаются затраты на поддержание навигационных глубин в процессе эксплуатации подходных каналов.
Исследования защиты подходного канала с помощью предложенного комбинированного способа выявили его эффективность, а также позволили определить оптимальные размеры и взаимное расположение обоих сооружений, составляющих новое техническое решение. В зависимости от ветроволновых условий района молы оптимальной длины полностью прерывают береговые потоки наносов, а габаритные размеры аккумулирующей соответствуют параметрам разрывного течения. В таких случаях заносимость подходных каналов будет минимальной.
При наиболее распространенной компоновке портовых сооружений включающей симметричное ограждение молами подходного канала, предусматривается аналогичная схема защиты с использованием предложенного в настоящей работе способа. Аккумулирующие ловушки должны располагаться у голов оградительных молов с учетом локальных размывов морского дна. Исследованный способ защиты морских подходных каналов от заносимости может применяться только при конструкции мола вертикального профиля.
В заключении автор благодарит научного руководителя д.т.н. С.И. Рогачко за организационную помощь, в том числе при проведении экспериментальных исследований, консультанта д.т.н. И.Г. Кантаржи профессора кафедры Водного хозяйства и морских портов МГСУ за помощь в проведении математического моделирования, д.ф-м.н. |С.М. Анцыферова заведующего лабораторией института Океанологии РАН за проявленное внимание и содействие работе. А также к.т.н. Е.В. Квятковскую и инженера Е.В. Тверитнева за помощь при редактировании диссертации и постановке эксперимента.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Губина, Надежда Андреевна, 2007 год
1. ВНТП 01-78. Нормы технологического проектирования морских портов. ММФ. М.: 1978
2. ВСН 15-69. Методические указания по составлению долгосрочных прогнозов заносимости предустьевых подходных каналов. Союзморниипроект. М. 1969
3. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений
4. ГОСТ II. 004-74. Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения
5. Инженерно-гидрометеорологические изыскания на континентальном шельфе. М.: Гидрометеоиздат, 1993
6. Нормы проектирования морских каналов РД.31.31.47-88
7. Рекомендации по гидравлическому моделированию волнения и его воздействия на песчаные побережья морей и водохранилищ. ВНИИ транспортного строительства. М., 1987
8. Руководство по назначению объявленной осадки судов в морских портах РД.31.63.02-83
9. СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). М., Госстрой, 1989
10. Айбулатов Н.А. Деятельность России в прибрежной зоне моря и проблемы экологии. М.: Наука, 2005
11. Айбулатов H.A. Динамика твердого вещества в шельфовой зоне. Л.: Гидрометеоиздат, 1990
12. Айбулатов H.A., Шадрин И.Ф. Роль разрывных течений в перемещении песчаных наносов в береговой зоне. В кн.: Динамика береговой зоны Черного моря. /Труды инст. Океанологии, 1961, с. 19-29
13. Анцыферов С.М. Процессы движения песчаных осадков в береговой зоне моря. Автореферат дис. доктора физ.-мат. наук. М. Ин-т океанологии РАН, 1999
14. Анцыферов С.М., Кантаржи И.Г. Придонное граничное условие для определения концентрации наносов, взвешенных волнами и течением. М.: Океанология, 2000, 40 (4), с. 606 613
15. Анцыферов С.М., Пиляев С.И., Рогачко С.И. О методе изучения на размываемых моделях динамического режима в окрестности морских гидротехнических сооружений. Журнал "Гидротехническое строительство" № 11, М., 2002, с. 28-31
16. Башкиров Г. С. Динамика прибрежной зоны моря. М.: Морской транспорт, 1961, с. 167-213
17. Белошапков A.B. К вопросу о разработке энергетического метода расчета расхода вдольберегового потока наносов. Океанология 1988. Т.28, вып.5, с. 803-809
18. Белошапков A.B. Сравнительный анализ существующих методов и разработка оптимального метода расчета вдольберегового перемещения наносов. Афтореф. дис. канд. геогр. наук. М., 1988
19. Бернар Jle Меоте. Введение в гидродинамику и теорию волн на воде. -Л.: Транспорт, 1974
20. Бертман Д.Я. Заносимость каналов западной части Черного моря. В кн.: Проблемы эксплуатации морских каналов. М.: ЦРИА Морфлот, 1982 (Сборник научных трудов Черноморниипроекта), с. 70-75
21. Бертман Д.Я. Некоторые результаты расчета перемещения наносов в прибрежной зоне моря. Сб. «Развитие морских берегов в условияхколебательных движений земной коры». Институт геологии АН ЭССР. Таллин, Вилтус, 1966, с. 218-220
22. Бертман Д.Я., Шепсис В.И. Метод определения количественных характеристик движения наносов. В кн.: Береговая зона моря. М.: Наука, 1981, с. 166-171
23. Болдырев В.Л., Невский E.H. Западный темрюкский поток песчаных наносов // Труды Океанографической комиссии. Т. VIII. V. 1961, с. 45-5925 .Вайсфелъд И. А. Выбор масштаба и масштабные поправки при моделировании акваторий портов. М.: Госстройиздат, 1961
24. Егоров E.H., Касьянов Б.Л. Интенсивные современные преобразования морского берега, вызванные выдвижением речной дельты и сооружением молов. В кн.: Динамика береговой зоны Черного моря. /Труды инст. Океанологии, 1961, с. 42-52
25. Знаменская Н.С. Грядовое движение наносов. Л., 1968
26. Камчия 77. Взаимодействие атмосферы, гидросферы и литосферы в прибойной зоне моря. Результаты международного эксперимента.: Изд. болгарской акад. наук, София, 1980
27. Камчия 78. Взаимодействие атмосферы, гидросферы и литосферы в прибойной зоне моря. Результаты международного эксперимента.: Изд. болгарской акад. наук, София, 1982
28. Кантаржи И.Г., Анцыферов С.М. Моделирование взвешенных наносов под волнами на течении. М.: Океанология, 2003
29. Караушев A.B., Абакумов В.И., Маркус Е.К. Приближенный метод расчета заносимости морских каналов. Тр. Океанографической комиссии АН СССР, 1961
30. Кнапс Р.Я. Перемещение наносов у берегов Восточной Балтики. Сб. «Развитие морских берегов в условиях колебательных движений земной коры». Институт геологии АН ЭССР. Таллин, Вилтус, 1966
31. Кожухов И.В. Движение наносов и заносимость подходных каналов у отмелого песчаного берега. Дис. кандидата геогр. наук. Л., 1980
32. Косъян Р.Д., Пыхов Н.В. Гидрогенные перемещения осадков в береговой зоне моря. М.: Наука, 1991
33. Крылов Ю.М. Спектральные методы исследования и расчета ветровых волн. JL: Гидрометеоиздат, 1966
34. Купче JI.B. О методике и опыте прогнозирования заносимости предустьевых подходных каналов. В кн.: Инженерные изыскания и исследования в береговой зоне. М.: Транспорт, Труды Союзморниипроекта. 1969, вып. 26(32)
35. Леонтьев И.О. Прибрежная динамика: волны, течения, потоки наносов. М.: ГЕОС, 2001
36. Леонтьев И.О. Изменение береговой линии в условиях влияния гидротехнических сооружений. М.: Океанология, 2007, Т. 47 №5
37. Логачев Л.А. О норме заносимости открытых морских каналов. В кн.: Инженерные изыскания и исследования. М.: Транспорт, Труды Союзморниипроекта. 1966, вып. 12(18)
38. Логачев Л.А. Расчет запаса глубины канала на заносимость и определение оптимального режима ремонтного черпания. В кн.: Инженерные изыскания и исследования. М.: Транспорт, Труды Союзморниипроекта. 1966, вып. 12(18)
39. Логачев Л.А., Попков P.A. О методических основах нормирования проектных габаритов подходных каналов. В кн.: Инженерные изыскания и исследования в береговой зоне. М.: Транспорт, Труды Союзморниипроекта. 1969, вып. 26(32)
40. Лонге-Хиггинс М.С. Механика прибойной зоны. // Механика, 1. М.: Мир, 1974
41. Лонгинов В.В., Кожухов И.В. О заносимости частично огражденных морских каналов на отмелых песчаных побережьях. В кн.: Инженерные изыскания и исследования. М.: Транспорт, Труды Союзморниипроекта. 1966, вып. 12(18)
42. Макаров К.Н. Прогнозирование и управление гидро-литодинамическими процессами в прибрежной зоне на основе комплексной автоматизированной системы. Автореферат дис. С-Пб., 1998
43. Мирошниченко В.Г., Дроздов В.Б. Оптимизация методов поддержания глубин на морских каналах. В кн.: Проблемы эксплуатации морских каналов. М.: ЦРИА Морфлот, 1982 (Сборник научных трудов Черноморниипроекта), с. 24-31
44. Мирошниченко В.Г., Купче Л.В., Шепсис В.И., Шулейко О.В. О нормировании запасов на заносимость морских каналов. В кн.: Портовое гидротехническое строительство и инженерные изыскания в береговой зоне моря: Сб. науч. тр. М.: Транспорт, 1986, с. 140-143
45. Мирошниченко В.Г., Шепсис В.И. Совершенствование методов назначения запасов на заносимость морских каналов. В. кн.: Развитие методов расчета морских портовых сооружений. М.: Транспорт, 1985, с.122-131
46. Назаретский Л.Н. Изменение средних значений высот и периодов волн на морских каналах. В кн.: Инженерные изыскания и исследования. М.: Транспорт, Труды Союзморниипроекта. 1966, вып. 12(18)
47. Отчет на оказание консультационных услуг по выполнению инженерного проекта, и строительтсва мола нефтеперерабатывающего завода «Вьетросс». М.: МГСУ, 2002
48. Отчет о НИР по теме «Исследование заносимости подходного канала нового глубоководного морского торгового порта на Черном море и прогноза динамики берега в районе мыса «Железный рог» Анапа». М.: МГСУ, 1994
49. Отчет о НИР по теме «Исследование заносимости подходного канала порта Темрюк». М.: МГСУ, 2001
50. Отчет о НИР по теме «Исследование заносимости подходного канала порта Темрюк с учетом строительства морского перегрузочного комплекса ОАО «Кубанское речное пароходство»». М.: МГСУ, 2003
51. Отчет о НИР по теме «Исследование конструктивно-компоновочных решений нефтеналивного порта в бухте Батарейная». М.: МГСУ, 1995
52. Офицеров А. С. Гидравлические лабораторные исследования морского порта. М.: Госстройиздат, 1961
53. Пясецкий Г.Я. Тенденции и проблемы развития морских портов и подходных каналов. М.: Транспорт, 1979
54. Смирнов Г.Н. и др. Порты и портовые сооружения: Учебное издание М.: Издательство АСВ, 2003
55. Смирнов Г.Н. Океанология. М. Высшая школа, 1987
56. Смирнова Т.Г., Правдивец Ю.П., Смирнов Г.Н. Берегозащитные сооружения М.: АСВ, 2002
57. Филипс О.М. Динамика верхнего слоя океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980
58. Шахин В.М. Вдольбереговое движение песка в прибойной зоне // Вопросы инженерной защиты берегов Черного моря. М.: МИИТ, 1988
59. Шепсис В.И, Клейн А.Л. Исследование распределения наносов по профилю морского канала. В кн.: Проблемы эксплуатации морских каналов. М.: ЦРИА Морфлот, 1982 (Сборник научных трудов Черноморниипроекта), с. 62-69
60. Шишов Н.Д. О методике определения характеристик движения наносов на морях. В. кн.: Развитие методов расчета морских портовых сооружений. М.: Транспорт, 1985
61. Шуйский Ю.Д. Вопросы исследования баланса наносов в береговой зоне морей и океанов. В кн.: Береговая зона моря. М.: Наука, 1981, с. 61-67
62. Ackers P., White W.R. Sediment Transport: New approach and analysis. Proceedings of the ASCE, vol. 99, no. HY11, Nov. 1973, pp. 2041-2060
63. Bagnold R.A. Mechanics of marine sedimentation. // The Sea. Vol. 3. N. Y.: J. Wiley, 1963, pp. 507-528
64. Hanson H. GENESIS: a generalized shoreline change numerical model. //J. Coastal Res, 1989.Vol.5. N 1
65. Silvester R, Hsu J. Coastal Stabilization. // Innovative Concepts, 1999, p. 271292
66. Willis D.H. Sediment load under waves and currents. National Research Council Canada. Reprint. Bui. No. (3), 1979
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.