Удосконалення захисної огороджувальної дамби морського підхідного каналу Дунай-Чорне море
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2020.3.57-77Ключові слова:
огороджувальна дамба, трансформація хвиль, циркуляція, деформація дна, хвильове навантаженняАнотація
Одним з важливих завдань для України є відновлення судноплавства по гирлу Дунаю Бистре, використовуючи його як європейсько-азійську магістраль від Балтійського моря у Чорне море, а далі в країни Сходу. Відновлення глибоководного суднового ходу р. Дунай-Чорне море було розпочато близько десяти років тому і просувалося з великими труднощами і перервами. Було збудовано захисну огороджувальну дамбу морського підхідного каналу глибоководного суднового ходу Дунай-Чорне море в акваторії гирла Бистре Килійської дельти р. Дунай. В роботі представлено результати математичного та фізичного моделювання щодо удосконалення та реконструкції цієї огороджувальної дамби. Проведені чисельні розрахунки трансформації вітрових хвиль в акваторії поблизу дамби для найбільш небезпечних напрямків вітру в штормових умовах. Для математичного моделювання використовувались максимальні значення вітру та висоти хвилі, які спостерігались за весь період досліджень в районі огороджувальної дамби. В рамках рефракційної теорії виконані розрахунки трансформації хвиль для найбільш хвиленебезпечних напрямків розгону вітру, а саме, північно-східного, східного, південно-східного та південного напрямків вітру. Результати розрахунків показують, що будівництво захисної огороджувальної дамби на виході з гирла Бистре призводить до значного зменшення висот хвиль (майже вдвічі) та їх довжин більше, ніж у 1,5 раза, що забезпечить безпроблемний захід і вихід суден у гирло Бистре. Для оцінки характеристик штормових нагонів і вітрового хвилювання в досліджуваному районі задавався «гіпотетичний» шторм, коли над всім Чорним морем діє однорідний по простору і постійний за часом вітер, взятий за дослідний період. Моделювання вітрового хвилювання проводилися 3-кроковим методом вкладених сіток. Розрахунки виконувалися для дванадцяти варіантів напряму. Морфодинамічні розрахунки показали області циркуляційних придонних течій усередині захисної дамби та особливості деформації дна під дією хвильового руху та штормових нагонів. Експериментальні дослідження на фрагменті моделі дамби виявили області найбільших хвильових навантажень, особливості трансформації хвиль та поля тиску на гребені дамби. На базі теоретичних і експериментальних досліджень запропонована нова ступенева форма дамби, яка витримує штормові хвильові навантаження.Посилання
Analysis of the morphodynamics of the Danube – Black Sea coastal zone according to the available space survey data in 2010-2011 and depth measurements in 2011. (2011). UCMZR Report, Phase 1. Kyiv: UCMZR. (in Ukrainian)
Analysis of hydromorphological and technogenic processes during the operation of the Danube-Black Sea GCS within the framework of the project “Creation of a deep-water course of the Danube-Black Sea on the Ukrainian section of the Delta. Full Development” in 2015. (2015). Ishmael: DGMO. (in Ukrainian)
Reconstruction of the construction of the Danube-Black Sea MPK GSKh dam on the Ukrainian delta section, Odesa region, Kili district, Bystre mouth. Mathematical and Physical Modeling of Wave Processes, Stage 1. (2015). Kiev: IHM NASU. (in Ukrainian)
Selezov, I.T., Sidorchuk, V.N., & Yakovlev, V.V. (1983). Transformation of waves in the coastal zone of the shelf. Kyiv: Naukova dumka. (in Russian)
Liu, D.-J., Cheng, D., Sun, Z.-C., Zhao, X.-Z., Chen, Y., & Lin, W.-D. (2019). Experimental and numerical study of regular waves past a submerged breakwater. J. Hydrodynamics, 31, 641-653. https://doi.org/10.1007/s42241-019-0001-9
Selezov, I.T., & Sorokina, V.V. (1981). Numerical study of surface wave refraction by the ray method. Hydrotechnical construction, 1, 39-42. (in Russian)
SWAN Cycle III version 41.31. User Manual. (2019). Delft University of Technology, Netherlands.
Komen, G.J., Cavaleri, L., Donelan, M., Hasselmann, K., Hasselmann, S., & Janssen P.A.E.M. (1994). Dynamics and modelling of ocean waves. Cambridge: University Press.
Blatov, A.S., & Ivanov, V.A. (1992). Hydrology and hydrodynamics of the Black Sea shelf zone. Kiev: Naukova dumka. (in Russian)
Kharitonova, L.V., Ivancha, E.V., & Alekseev, D.V. (2015). Influence of storm surges and wind waves on morphodynamic processes in the area of Bakal spit. Marine hydrophysical j., 1, 79-90. (in Russian)
XBeach Model Description and Manual. (2015). Unesco-IHE Institute for Water Education, Del-tares and Delft University of Technology.
Roelvink, D., Reniers, A., van Dongeren, A., van Thiel de Vries, J., McCall, R., & Lescinski, J. (2009). Modelling storm impacts on beaches, dunes and barrier islands. Coastal Engineering, 56, 1133-1152. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2009.08.006
Trouw, K., Zimmermann, N., Mathys, M., Delgado, R., & Roelvink, D. (2012). Numerical modelling of hydrodynamics and sediment transport in the surf zone: A sensitivity study with different types of numerical models. Coastal engineering proc., 33(1), 1-12. https://doi.org/10.9753/icce.v33.sediment.23
McCall, R. (2008). The longshore dimension in dune over wash modelling. Development, verification and validation of XBeach. Thesis: Delft University of Technology.
Khomicky, V., Voskoboinick, V., Kharchenko, A., Voskoboinyk, O., Tereshchenko, L., Voskoboinick, A., & Nikitin, I. (2019). Defense of beach by active coast-protecting structures. Environmental Safety And Natural Resources, 32(4), 60-77. http://doi.org/10.32347/2411-4049.2019.4.60-77 (in Ukrainian)
Yakovlev, V., Voskoboinick, V., Khomicky, V., Tereshchenko, L., & Tkachenko, V. (2020). Calculation method of wind waves for variable depths of sea area. Abstracts of Papers. 1st International scientific and practical conference “Innovative Development of Science and Education”. Athens, Greece, 2020. (pp. 153-159).
Sedov, L.I. (1977). Methods of similarity and dimension in mechanics. M.: Nauka. (in Russian)
Kutateladze, S.S. (1986). Similarity analysis and physical modeling. Novosibirsk: Nauka. (in Russian)
Lappo, D.D., Zhukovets, A.M., & Mishchenko, S.S. (1979). Self-driving conditions in studies of fluid wave motion. Izv. VINITI im. Vedeneeva, 132, 59-65. (in Russian)
Divinsky, B.V., Fomin, V.V., Kosyan, R.D., & Ratner, Yu.D. (2019). Extreme wind waves in the Black Sea. Oceanologia, 61(1), 89-102. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2019.06.003
Krylov, Yu. M. (1966). Spectral methods for the study and calculation of wind waves. L.: Hydrometeoisdat. (in Russian)
Blumberg, A.F., & Mellor, G.L. (1987). A description of three dimensional coastal ocean circulation model. In N.S. Heaps (Ed.), Coastal and Estuarine Sciences (Vol. 4, pp. 1-16). https://doi.org/10.1029/CO004p0001
Selezov, I.T., Khomitsky, V.V., Tkachenko, V.A., Tereshchenko, L.N., Savchenko, S.A., & Bratasyuk, I.P. (2013). Investigation of the transformation of surface gravitational waves over a flooded wave of complex shape. Applied Hydromechanics, 15(4), 71-77. (in Russian)
Lokesha, Kerpen N.B., Sannasiraj, S.A., Sundar, V., & Schlurmann, T. (2015). Experimental investigations on wave transmission at submerged breakwater with smooth and stepped slopes. Procedia Engineering, 116, 713-719. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.356
Voskoboinick, V., Voskoboinyk, O., & Voskobijnyk, A. (2020). Investigation of wall pressure fluctuation fields using miniature sensors. Abstracts of Papers. IX International Scientific and Practical Conference “Actual Aspects of Development in the context of Globalization”. Florence, Italy, 2020. (pp. 265-269).
Voskoboinick, V., Kornev, N., & Turnow, J. (2013). Study of near wall coherent flow structures on dimpled surfaces using unsteady pressure measurements. Flow Turbulence Combust, 90(4), 709-722. https://doi.org/10.1007/s10494-012-9433-9
Voskoboinick, V.A., Voskoboinick, A.V., Areshkovych, O.O., & Voskoboinyk, O.A. (2016). Pressure fluctuations on the scour surface before prismatic pier. In Proc. 8th International Conference on Scour and Erosion (ICSE 2016), Oxford, UK, 12-15 September 2016. (pp. 905-910). https://doi.org/10.1201/9781315375045-115
Voskoboinick, V.A., Turick, V.N., Voskoboinyk, O.A., Voskoboinick, A.V., & Tereshchenko, I.A. (2019). Influence of the Deep Spherical Dimple on the Pressure Field Under the Turbulent Boundary Layer. In Hu Z., Petoukhov S., Dychka I., He M. (Eds.), Advances in Computer Science for Engineering and Education. ICCSEEA 2018. Advances in Intelligent Systems and Computing (Vol 754. pp. 23-32). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91008-6_3
Vinogradnyi, G.P., Voskoboinick, V.A., Grinchenko, V.T., & Makarenkov, A.P. (1989). Spectral and correlation characteristics of the turbulent boundary layer on an extended flexible cylinder. J. Fluid Dyn., 24(5), 695-700. https://doi.org/10.1007/BF01051721
Voskoboinick, V.A., Grinchenko, V.T., & Makarenkov, A.P. (2003). Correlation characteristics of a wall pressure fluctuation field in a turbulent boundary layer induced by a longitudinal flow along a flexible extended cylinder. Intern. J. Fluid Mech. Res., 30(6), 644-650. https://doi.org/10.1615/InterJFluidMechRes.v30.i6.70
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Vitalii V. Khomicky, Borys M. Ostroverkh, Viktor A. Tkachenko, Vladimir A. Voskoboinick, Lidiia M. Tereshchenko
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.
