Размещено на http://www.allbest.ru/

Защита береговой линии от воздействия волн сооружениями, расположенными в глубоководной части моря

Зарождаясь в открытом море, волнение переносит, получаемую при взаимодействии с ветром энергию (практически без потерь на глубоководной области моря), к береговой линии, где эта энергия рассеивается. Этот процесс реализуется путём приведения поверхностного слоя водной среды в определённое движение (не происходит массопереноса): вода смещается в сторону движения волны на гребне (выше средней линии) и возвращается назад на впадине (ниже средней линии).

ОСНОВНАЯ ИДЕЯ. Разместить в поверхностном слое воды сооружения (закреплены на якорях), которые будут пропускать к берегу гребень волны и препятствовать оттоку воды (формируется массоперенос через верх сооружения; разрушается механизм перемещения энергии к берегу; переносимая гребнем волны энергия расходуется на создание потока воды под сооружением; этот водный поток направлен в противоположную сторону направлению движения волны и (подобно отмели) "тормозит" волну). Таким образом, сооружение, не вступая в силовое взаимодействие с волной (не создаёт отражённой волны), способствует её разрушению на значительном удалении от берега.

море береговая линия защита

Размещено на http://www.allbest.ru/

На морском дне (1) установлен якорь (2), к которому при помощи троса (3) прикреплён, погружённый полностью в воду, понтон (4); на понтоне (4) крепится конструкция (5) таким образом, что она может вращаться вокруг оси (6) относительно понтона (4); конструкция (5) имеет почти нулевую плавучесть и почти полностью погружена в воду ( (7) - средний уровень (уровень водной поверхности при штиле); (8) - гребень волны); также конструкция (5) имеет сложную форму (значительно утолщается в верхней части (9) (около водной поверхности)) и наклонена в сторону берега; упор (10) - ограничивает вращение конструкции (5) относительно понтона (4); "толстой" стрелкой (11) показано направление движения волны; "тонкими" стрелками (12) показано направление движения создаваемого подводного потока.

Сооружение взаимодействует с внешней средой примерно так. Так как конструкция (5) почти погружена в воду, то гребень волны (8) перекатывается через неё; когда водная возвышенность (гребень волны) начинает растекаться, то конструкция (5) препятствует перетеканию воды по водной поверхности в сторону от берега; уровень воды со стороны открытого моря понижается, создаётся перепад давления на поверхность конструкции (5), который стремится повернуть её в сторону от берега; при этом повороте центр тяжести конструкции (5) поднимается (для этого и предназначено утолщение (9)), возникает усилие, противодействующее вращению (при сильном волнении конструкция (5) взаимодействует с упором (10) и начинает вращаться вместе с понтоном (4), опускаясь под воду); когда уровни воды со стороны открытого моря и берега выравниваются, сооружение стремится вернуться в первоначальное (равновесное) положение.

Предполагается, что будет создана цепочка из нескольких десятков таких сооружений, которые будут установлены вдоль берега (зависит от длины защищаемой зоны; возможно некоторое расстояние между сооружениями).

Поворачиваясь, конструкция (5) освобождает место для воды, но не позволяет ей перетекать по поверхности, "лишняя" вода вынуждена перетекать под сооружением, подводный поток направлен противоположно движению волны и "тормозит" её; предполагается, что будет реализовываться зависимость: чем больше волнение, тем больше массоперенос, тем больше подводный поток, тем больше "торможение" волны.

Сооружение взаимодействует с изменённым обратным течением волнением; чтобы сделать оценку параметров сооружения, необходимо знать, как реально "выглядит" изменённое волнение, а это сложная задача (зависит от таких величин, как площадь поверхности между цепочкой из сооружений и берегом (площадь по которой растекается гребень волны), глубины моря на месте установки сооружений, ветра в прибрежной зоне и так далее); поэтому, целесообразно, провести модельные испытания и если подтвердится эффективность предложенного способа защиты береговой линии, проводить дальнейшие работы, опираясь на результаты этих испытаний.

Постоянно находится в напряжённом состоянии элемент сооружения - трос (3), его целостность обеспечивается тем, что создающий натяжение понтон (4) погружён на значительную глубину, а взаимодействующая с поверхностной внешней средой конструкция (5) достаточно подвижна, чтобы создавались предельные усилия.

При реализации проекта целесообразно изучить опыт создания преобразователя волновой энергии "утку" Солтера: также закрепляется на якорях на относительно глубоководных участках моря; взаимодействует с приповерхностным слоем воды и совокупность из нескольких десятков преобразователей располагается вдоль фронта волны; подвижный элемент больших размеров поворачивается относительно неподвижного плота; форма поверхности подвижного элемента и конструкции (5) сооружения похожи (технология изготовления, используемые материалы); основные трудности при реализации проекта были связаны с преобразованием волновой энергии, сооружение "решает" более простую задачу с минимальным взаимодействием с гребнем волны (если "торможение" волны аналогично действию на волну отмели (увеличивается амплитуда), то можно "отбирать" энергию поплавковым преобразователем, установленным перед сооружением).

Если подтвердится эффективность данного способа защиты береговой линии, то затраты на её создание в курортной зоне будут оправданы: если убрать угрозу разрушения пляжа во время очередного шторма, можно (путём намыва или доставки баржами песка) расширить прибрежную зону, сняв проблему перегруженности пляжей; не потребуется строить в пляжной зоне волноломы; большинство отдыхающих положительно оценят "отдых без больших волн" (престиж курорта); лучше будет прогреваться вода; увеличится безопасность пребывания на воде; уменьшаются затраты на ликвидацию последствий воздействия сильного шторма на береговую линию.

Благоприятным моментом при реализации проекта является перемещение поверхностных вод (обогащенные кислородом) на значительную глубину; особенно это актуально для Чёрного моря: поднимающийся со дна сероводород нейтрализуется окислением на большей глубине.

Размещено на Allbest.ru