Разработка экспресс-методики расчета гидро- и литодинамики прибрежной зоны за продольными гидротехническими сооружениями

• Автор: Абакумов, Олег Леонидович
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Сочи
• Количество страниц: 171 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДИНАМИКЕ БЕРЕГОВ БЕСПРИЛИВНЫХ МОРЕЙ

1.1 Основные природные факторы

1.2 Гидродинамика прибрежной зоны.

1.3 Методы расчета транспорта наносов в прибрежной зоне.

1.4 Математические модели динамики берегов

1.5 Экспериментальные исследования динамики берегов за продольным гидротехническим сооружением
2. ЭКСПРЕССМЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОЛЯ ВЫСОТ ВОЛН, ДЕФОРМАЦИИ ДНА И ЛИНИИ БЕРЕГА В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ.

2.1 Исходные данные и порядок расчета.

2.2 Расчет поля высот волн
2.3 Расчет обрушения волн и поля высот волн для прибойной зоны
2.4 Расчет транспорта наносов, деформации дна прибрежной зоны и линии
2.5 Алгоритм расчета поля высот волн, деформации дна и линии берега в зоне влияния продольных гидротехнических сооружений
3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ ЛИТОДИНАМИКУ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ.
3.1 Цифровая модель местности и исходные данные,
3.2 Численное моделирование литодинамики прибрежной зоны за одиночным островом и калибровка модели
3.3 Сравнительный анализ математических моделей И.И. Леви и ЦНИИСа, для
определения расхода галечных наносов.
4. РЕКОМЕНДАЦИИ К РАСЧЕТУ, ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ И
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ЭКСПРЕССМЕТОДИКИ
4.1 Рекомендации к расчету и ограничения применения.
4.1 Программный комплекс ii гидро и литодинамики прибрежной
зоны за продольными гидротехническими сооружениями
4.3 Моделирование прерывистого волнолома
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Если рассматривать только вдольбереговое перемещение наносов, то по ходу потока в силу различных причин может происходить изменение транспортирующей способности гидродинамических факторов. В этом случае, если расход наносов, приходящих на данный участок берега, меньше емкости на этом участке, то будет происходит размыв берега (абразия). Если же входящий расход наносов больше емкости на данном участке берега, то будет происходить выпадение наносов (аккумуляция) из вдольберегового потока. В случае равенства входящего расхода и емкости на исследуемом участке, он является транзитным, то есть нет ни размыва, ни аккумуляции наносов. Глубоководная, с глубиной с/ > Х/2, где дно водоема практически не влияет на параметры волн, волны в этой зоне называют глубоководными. Мелководная, с глубиной Х/2 > d> der, где дно водоема оказывает влияние на развитие волн и основные параметры, волны в этой зоне называются мелководными. Прибойная, с глубиной от der до уреза воды, в пределах которой начинается и завершается разрушение волн. Приурезовая, в пределах которой поток от разрушенных волн периодически накатывается на берег. Движение воды в береговой зоне моря определяется внешними силами и проявляется в виде приливных течений, волн зыби и ветровых волн, различного типа течений, генерируемых в зоне разрушения поверхностных волн. Повторяемость этих явлений в природе и их взаимодействие на подводный склон различны. В большинстве случаев динамические процессы береговой зоны моря определяют поверхностные волны и волны зыби, поле скорости которых оказывает непосредственное воздействие на донные осадки. Основным источником энергии для формирования волн является ветер. Параметры установившихся волн определяются скоростью ветра, длительностью его действия, длиной разгона и глубиной. Ветровые волны обычно трехмерны и нерегулярны. После затухания ветра либо при выходе из зоны действия ветра волны распространяются в море в виде волн зыби, с приблизительно постоянными периодом и формой. Скорость распространения волн на глубокой воде зависит от длины волны. При распространении волны разбегаются (диспергируют) - длинные волны обгоняют короткие. Данное явление называется дисперсией. Дисперсия волн проявляется и на мелкой воде. Различают частотную и амплитудную дисперсию. При распространении волн из открытого моря к берегу они достигают точки, где глубина становится меньше половины длины волны d < Х/2. С этого момента волны индуцируют осцилляционные движения воды около дна, амплитуда которых возрастает по мере распространения на меньшие глубины. При косом подходе волн начинается их рефракция, в результате которой они стремятся подходить по нормали к изобатам. Одновременно с рефракцией происходит деформация волн - изменение их формы, высоты. При дальнейшей деформации наступает момент, когда волна обрушается, и в процессе диссипации энергии формируются движения воды, определяющие интенсивность и направление транспорта наносов в прибойной зоне. Различают следующие виды течений в прибрежной зоне моря: дрейфовые, или ветровые, волновые, градиентные, суммарные. Далее рассмотрим каждый вид течения в отдельности. Дрейфовыми, или ветровыми называются установившиеся течения, вызванные воздействием ветра постоянной силы и направления на водную поверхность; при этом на частицу жидкости действует тангенциальная сила трения ветра, отклоняющая сила вращения Земли (горизонтальная составляющая силы Кориолиса) и сила внутреннего трения. У (1. К - эмпирический ветровой коэффициент, Ж - скорость ветра, (р - широта места. Числовое значение коэффициента к» получают как среднее арифметическое из большого количества результатов проведенных в натуре синхронных измерений скоростей ветра и течения. Коэффициент К зависит от глубины водоема, направления ветра относительно линии берега, наличия волн и шероховатости дна. Помимо скорости, важной характеристикой течения является его направление. Угол отклонения поверхностного течения от направления ветра зависит от направления ветра по отношению к берегу и глубины моря.