Вісник Національного транспортного університету

Анотація

В останні роки у розвитку берегозахисних споруд намітилася тенденція використання проникних конструкцій, перевага яких полягає в поліпшенні екології захищеної акваторії, економії будівельних матеріалів. У проточній воді не накопичується сміття і забезпечується вільна міграція для морських мешканців. Конструкції проникних берегозахисних споруд можуть бути близько розташовані кругові палі, проникні стінки, що складаються з горизонтальних або вертикальних щілин, розташованих на певній глибині. Критерієм їх ефективності є коефіцієнти пропускання, відбиття та дисипації енергії як регулярних, так і одиночних хвиль. Проєктування проникних берегозахисних споруд вимагає розрахунку і експериментального дослідження хвильових і ударних гідродинамічних навантажень на елементи цих споруд. Експериментальні дослідження проводяться в лабораторних і натурних умовах з використанням сучасного високоточного обладнання та засобів обробки і аналізу даних, включаючи статистичні методи теорії ймовірності та математичної статистики. В даній статті приведено основні результати гідродинамічного моделювання проникного хвилелома. Експериментальні дослідження проводили у гідродинамічному хвильовому каналі в лабораторних умовах. Хвильовий канал мав довжину близько 60 м, ширину та глибину 1 м. Канал був обладнаний генератором хвиль, вимірювальною ділянкою з засобами візуалізації та контрольновимірювальної апаратури та ділянкою гашення енергії хвиль. Вимірювальна ділянка розташовувалася на відстані близько 50 м від генератора хвиль і мала скляні стінки для проведення візуальних досліджень. Дно вимірювальної ділянки було засипано просіяним піском (середній діаметр зерен піску складав 0,35 мм) на шаром близько 0,2 м. Модель проникного хвилелому у вигляді вертикальної стінки розташовувалася на цій піщаній основі. Проникний хвилелом представляв собою систему призматичних конструкцій шириною 60 мм, які було розділено щілинами шириною 12 мм. Призматичні конструкції було занурено у піщаний ґрунт на глибину 200 мм і вони виступали над поверхнею води на висоту близько 200 мм. Модель проникного хвилелому розташовувалася у хвильовому каналі перпендикулярно напрямку розповсюдження хвиль. Результати фізичного моделювання взаємодії поверхневих хвиль з проникними хвилеломами дозволили показали, що проникний хвилелом є достатньо ефективною берегозахисною спорудою, яка зменшує хвильове навантаження на берегову приморську зону та гідротехнічні споруди. Зареєстровано, що для досліджуваних режимів хвильового руху проникний хвилелом зменшує висоту хвилі до 30% в залежності від параметрів хвиль. При цьому проникний хвилелом більше ефективний для коротких штормових хвиль. Також встановлено, що під час розташування проникного хвилелому на розмивному ґрунті найбільші розмиви спостерігалися поблизу щілин хвилелому, а намив піщаного ґрунту мав місце перед і позаду призматичних конструкцій проникного хвилелому. Зі зменшенням глибини акваторії та періоду хвильового руху розмив і намив ґрунту збільшувався. Аналіз даних показав, що перед моделлю проникного хвилелому спектральні складові хвильового тиску вищі, ніж позаду хвилелому, особливо в області високих частот. Установлено, що зведення в прибережній зоні на шляху переміщення хвиль хвилелома є ефективним способом зменшення катастрофічних наслідків руйнівної дії хвиль на берег. Характерною особливістю процесу деформації є втрати енергії і зменшення амплітуди хвилі, що проходить через проникний хвилелом. Для визначення точної картини режиму відокремленої залишкової хвилі в приведених випадках потрібно дослідження тонких особливостей взаємодії хвиль 53 з перешкодами, у тому числі розрахунки параметрів набігаючих і відбитих хвиль в захвилеломному просторі з урахуванням фазових зрушень та інтерференції хвиль

Ключові слова: