Вплив глибини акваторії на вітрові хвилі
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2020.4.77-88Ключові слова:
акваторія, вітрова хвиля, хвильовий рух, чисельне моделювання, висота і довжина хвилі, період, вітровий нагінАнотація
Розроблена та викладена напівемпірична методика розрахунку параметрів вітрових хвиль за змінними глибинами моря уздовж вітрового розгону. Ця методика дозволяє визначити середні значення висот вітрових хвиль, їх довжину і період в залежності від швидкості вітру з урахуванням і без урахування вітрового нагону. В рамках викладеної методики проведені розрахунки параметрів вітрових хвиль, що підходять до ізобат d = 20 м, для конкретної досліджуваної ділянки рукава Бистре (Новостамбульське) гирла Дунаю, для північно-східного і східного напрямів вітру. Чисельне моделювання проводилося для акваторії Чорного моря в місці розташування захисної огороджувальної дамби Морського каналу глибоководного судового ходу Дунай – Чорне море. Проведені чисельні розрахунки трансформації вітрових хвиль в акваторії поблизу захисної огороджувальної дамби для найбільш небезпечних напрямків вітру в штормових умовах. Для математичного моделювання використовувались максимальні значення швидкості вітру та висоти хвилі, які спостерігались за весь період досліджень акваторії Чорного моря в районі огороджувальної дамби. В рамках рефракційної теорії виконані розрахунки трансформації хвиль для найбільш хвиленебезпечних напрямків розгону вітру, а саме, північно-східного та східного напрямків вітру. Показано, що врахування вітрового нагону призводить до збільшення параметрів гравітаційних хвиль. Результати чисельного моделювання показали, що зі збільшенням вітрового розгону, що перевищує граничні значення, параметри хвиль виходять на незмінні значення. Ці значення залежать від батиметрії дна моря, швидкості і напрямку вітру. Виявлено, що збільшення відхилення вільної поверхні моря від незбуреного рівня істотно залежить від вітрового нагону. Встановлено, що відносне збільшення параметрів хвилювання спостерігається вище за східним напрямком вітру, ніж за північно-східним напрямком вітру у досліджуваному районі Чорного моря.Посилання
WAVEWATCH III R version 6.07. User manual and system documentation. (2019). College Park, MD, USA.
Ferrari, F., Besio, G., Cassola, F., & Mazzino, A. (2020). Optimized wind and wave energy resource assessment and offshore exploitability in the Mediterranean Sea. Energy, 190 (1), 116447-1-15. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116447
Sun, Z., Liu, X., Cai, Z., Li, J. et al. (2019). A Comparison of WAVEWATCH III grid models for a typical reef lagoon. In 29-th Intern. Ocean and Polar Engineering Conf. (pp. 1-7). Honolulu, Havaii, USA.
SWAN Cycle III version 41.20. User Manual. (2018). Netherlands: Delft University of Technology.
Amarouchea, K., Akpinarb, A., Bacharic, N.E.I., Cakmakb, R.E. et al. (2019). Evaluation of a high-resolution wave hindcast model SWAN for the West Mediterranean basin. Applied Ocean Res., 84, 225-241. https://doi.org/10.1016/j.apor.2019.01.014
Lianga, B., Gaoa, H., & Shaoa, Z. (2019). Characteristics of global waves based on the third-generation wave model SWAN. Marine Structures, 64, 35-53. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2018.10.011
Dingemans, M. (1997). Water wave propagation over uneven bottoms. NY: World Scientific.
Holthuijsen, L.H. (2007). Waves in oceanic and coastal water. Cambridge Press.
Yakovlev, V.V. (2000). Dvumernye modeli planovoj transformacii voln v zidkosti peremennoj glubiny [Two-dimensional models of the planned transformation of waves in a fluid of variable depth]. Prikladnaja gidromekhanika, 2(74) (4), 119-125. (in Russian)
Bondar, V.V., Tkachenko, V.A., & Yakovlev, V.V. (2014). Sovmestnoe vozdeystvie voln i techenij na kruglocilindricheskie pregrady bolshikh poperechnykh razmerov [Joint action of waves and currents on circular cylindrical obstacles of large transverse dimensions]. Prikladnaja gidromekhanika, 16(88) (3), 14-22. (in Russian)
Bondar, V.V., Tkachenko, V.A., & Yakovlev, V.V. (2015). Sovmestnoe vozdeystvie voln i techenij na osesimmetrichnye pregrady bolshikh poperechnykh razmerov [Joint action of waves and currents on axisymmetric obstacles of large transverse dimensions]. Prikladnaja gidromekhanika, 17(90) (2), 3-8. (in Russian)
Muliati, Y., Tawekal, R.L., Wurjanto, A., Kelvin, J. et al. (2019). Wind wave modeling in natura sea: A comparison among SWAN, SEAFINE and ERA-INTERIM. Intern. J. Geomate, 16 (54), 176-184. https://doi.org/10.21660/2019.54.93272
Yin, C., Huang, H., Wang, D., Liu, Y. et al. (2020). The Characteristics of storm wave behavior and its effect on cage culture using the ADCIRC+SWAN model in Houshui Bay, China. Oceanic and Coastal Sea Res., 19 (2), 307-319.
https://doi.org/10.1007/s11802-020-3941-3
Bjorkqvist, J.-V., Vaha-Piikkio, O., Alari, V., Kuznetsova, A. et al. (2020). WAM, SWAN and WAVEWATCH III in the Finnish archipelago – the effect of spectral performance on bulk wave parameters. J. Operational Oceanography, 13 (1), 1633236-1-16. https://doi.org/10.1080/1755876X.2019.1633236
Krylov, Yu.M., Strekalov, S.S., & Cyplykhov, V.F. (1976). Vetrovye volny i ikh vozdejstvie na sooruzenija [Wind waves and their impact on structures]. L.: Gidrometeoizdat. (in Russian)
SNiP 2.06.04-82*. (1983). Nagruzki i vozdejstvija na gidrotekhnicheskie sooruzenija (volnovye, ledovye i ot sydov). Moskow: Gosstroj SSSR. (in Russian)
Rukovodstvo po opredeleniju nagryzok i vozdejstvij na gidrotekhnicheskie sooruzenija (volnovykh, ledovykh i ot sydov). (1977). L.: VNIIG. (in Russian)
Le Meote, B. (1974). Vvedenie v gidrodinamiku i teoriju voln na vode [Introduction to hydrodynamics and water wave theory]. L.: Gidrometeoizdat. (in Russian)
Miche, M. (1944). Le pouvoir réfléchissant des ouvrages maritimes exposés a l’action de la houle. Ann. Ponts Chaussées, 121, 285-318.
Selezov, I.T., Sidorchyk, V.N., & Yakovlev, V.V. (1983). Тransformacija voln v pribreznoj zone shelfa [Wave transformation in the coastal shelf zone]. Kiev: Naukova dumka. (in Russian)
Divinskii, B., Fomin, V., Kosyan, R., & Lazorenko, D. (2019). Maximum waves in the Black Sea. In Proc. 14th International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation MEDCOAST (Marmaris, Turkey, 22-26 Oct 2019). (vol. 2, pp. 799-810). Mugla, Turkey: MEDCOAST Foundation.
Divinsky, B.V., Fomin, V.V., Kosyan, R.D., & Ratner, Y.D. (2019). Extreme wind waves in the Black Sea. Oceanologia, 62 (1), 23-30. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2019.06.003
Khomicky, V.V., Ostroverkh, B.M., Tkachenko, V.O., Voskoboinick, V.A., & Tereshchenko, L.M. (2020). Improvement of protection dam of the Marine approach channel Danube-Black Sea. Environmental safety and natural resources, 35 (3), 57-77. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2020.3.57-77
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Vitalii V. Yakovlev, Volodymyr A. Voskoboinick, Vitalii V. Khomicky, Viktor O. Tkachenko, Oleksandr A. Voskoboinyk, Lidiia M. Tereshchenko, Andrew V. Voskoboinick, Viktoriia V. Bondar
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
