Прогнозирование и управление гидро-литодинамическими процессами в прибрежной зоне на основе комплексной автоматизированной системы

• Автор: Макаров, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 05.00.00
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Сочи
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОЧИНСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И КУРОРТНОГО ДЕЛА ЦЕНТР ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ЧЕРНОГО И АЗОВСКОГ О МОРЕЙ

МАКАРОВ Константин Николаевич

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ГИДРО - ЛИТОДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ НА ОС НОВЕ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

С пециальность 05.23.16 - Гидравлика и инженерная

гидрология

Д и с с е р га н н я

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант - д.пиги, проф., заслуженный

деятель науки и техники РФ Д.Д.Лаппо

сочи

С О Д Е Р Ж А її И Е

ПРЕД И С Л О В И Е
ОСНОВНЫЕ ЇЕРМШІЬІ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ
1 .СОВРЕМЕННЫЕ ІІРЕДСІАВЛЕИИЯ О ДИНАМИКЕ БЕРЕГОВ И МЬЇОДЬІ УПРАВЛЕНИЯ БЕРЕГОВЫМИ ПРОЦЕСС АМИ І і
1.1. Современное состояние берегов беспршшвных морей России
і .2. Основные природные факторы динамики
морских беретов
1 Методы управления береговыми процессами и
принципы их оптимизации
1.-е. Традиционные методы проектирования берет и-защитных мероприятий и их основные недостатки
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГИДРОДИНАМИКИ ПРИЬРЕЖЫОИ ЗОНЫ БЕСНРИ-Л1ГВНЫХ МОРЕЙ
2.1. Принципы построения математических моделей природных процессов и их основные ТИПЫ
2.2. Генерация волн ветром
2.5. Деформации волн в прибрежной зоне
2.4. Расчет обрушения воин в рамках теории
мелкой ьоды
2.4.1. Математическая модель
2.4.2. Методика и результаты экспериментальных исследований
2.5. Течения в прибрежной зоне моря
2.6. Штормовые натоны при сокрытой
береговой линии
3. МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЗВЕСИ И ХИМИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
3.1. Мутность воды в прибрежной .>оНс
3.2. Распространение примесей в прибрежной
зоне

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ С БЕРЕГАМИ И СООРУЖЕНИЯМИ
4.1. Транспорт наносов и деформации дна
в прибрежной зоне
4.2.Бчаимодейетвие волн с берегозащитными сооружениями
4 2 1. Традиционные типы сооружений
4 2.2. Сооружения проницаемой конструкции
4.3. Влияние сооружений на транспорт наносов и деформации дна
4.4. Воздействие льда на берегозащитные
сооружения
5. КОНЦЕПЦИЯ И СТРУКТУРА КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ БЕРЕГОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ (КСПУ МБ)
5.1 Концепция и принципы создания КСПУ МБ
5 2. Структура КСПУ МБ
5.3. Состав прогностической части системы
6. КОНЦЕПЦИЯ. СТРУКТУРА И СОСТАВ
АВТОМ АТИЗИГОВАГШОГО БАНКА ДАННЫХ
6.1. Концепция, принципы создания и
основные требования к АБД
6.2. Состав и структура базы данных л СУБД
7. ПЕРВАЯ ОЧЕРЕДЬ КСПУ МБ ДЛЯ КАЛИНИНГРАДСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ БАЛТИКИ
7 1 Общие сведения
7 2 Физико-географ-' ческа я .*: арак терне тика района ... 155 7 3. АБД первой очереди КСПУ МБ для
Калининградского побережья Балтики
7.4 Пример работы пр поста ческой системы
первой опереди КСПУ МБ
7.5. Состав специальных исследований для адаптации КСПУ МБ к конкретным участкам побережий

ся приводным. В этом слое направление и чдсоростъ всіра принимают постоянными по высоте.
Основной задачей расчета ветра при проектировании гидротехнических сооружений всех типов (в том числе берегозащитных сооружений и пляжей) является определение скиростсй ветра заданной обеспеченности (повторяемостью 1 раз за д лег) от волноопасных направлений.
Для расчета скоростей ветра в приводном слое используются как данные фактических измерений на береговых метеостанциях и на судах. гак и синоптические (барические) карты
В случае использования синоптических карт расчет выполняется в 2 этапа. Вначале определяется скорость градиентного ветра для внешней границы планетарного погрзнслоя атмосферы, на втором определяется расчетная скорость ветра в приводном слое.
Скорость градиентного ветра определяется из уравнения:
— + р (. V ± Р '1 ‘' =0 П
ст РаП ' Л а5)
где др/дп - градиент атмосферного давления, ра- плотность воздуха, /_ -параметр Кориолиса, И - радиус кривизны изобар. Знак + перед третьим членом соответствует ветру в циклоне, а знак - в антициклоне. Таким образом, это уравнение описывает баланс между градиентом давления, силой Кориолиса и центробежным ускорением.
В качестве исходных данных задаются поле атмосферного давления над водоемом и разность температур "вода-воздух".
Градиентный ветер направлен по касательным к изобарам, а в приводном слое ветер отклоняется от градиентного в сторону меньшего давления на угол 10 - 30 градусов в зависимости от состояния атмосферы (устойчивое, нейтральное, неустойчивое), которое определяется разностью температур вода - воздух. Путем подбора карт наиболее опасных для района проектирования синоптических ситуаций, определяются скорости ветра заданной обеспеченности в режиме.
Рассмотренная методика расчета ветра реализована в разработанном под руководством автора ПК "РІЮОЬГОЬ" [43] и позволяет рассчитывать ветровое поле над водоемом по данным о поле атмосферного дапдения. Пример расчета представлен на рис. 2.1.
В случае использования данных наблюдений за ветром на береговых метеостанциях или на судах, расчет ведется обычно по данным о среднемноголетней розе ветров [80,85]. Обработку наблюдений метеостанций выполняют за безледный для волноопасных направлений период года. К одному типу волноопасного направления относят все аблюдения за ветром, при которых направление ветра совпадает с