Волнорезы - это сооружения, построенные у берегов в рамках управления береговой линией или для защиты якорной стоянки от воздействия как погодных условий, так и берегового дрейфа .
Цели
Волнорезы снижают интенсивность волнения в прибрежных водах и тем самым обеспечивают безопасную гавань. Волнорезы также могут быть небольшими сооружениями, предназначенными для защиты пологого пляжа с целью уменьшения береговой эрозии ; они размещены на расстоянии 100–300 футов (30–90 м) от берега на относительно мелководье.
Якорная стоянка безопасна только в том случае, если стоящие на якоре корабли защищены от мощных волн какой-то большой структурой, за которой они могут укрыться. Естественные гавани образуют такие преграды, как мысы или рифы . Искусственные гавани можно создавать с помощью волноломов. Мобильные гавани, такие как гавани Малберри в день « Д» , были спущены на воду и служили волнорезами. Некоторые естественные гавани, например, в Плимут-Саунд , Портленд-Харбор и Шербур , были улучшены или расширены за счет каменных волноломов.
Типы
Типы волноломов включают в себя волнолом с вертикальной стенкой, волнолом с насыпью и насыпь с надстройкой или составной волнорез.
Структура волнолома спроектирована так, чтобы поглощать энергию ударяющих по ней волн либо за счет массы (например, с кессонами), либо за счет уклона облицовки (например, с каменными или бетонными элементами брони).
В прибрежной инженерии облицовка - это конструкция с опорой на сушу, а волнорез - это конструкция с опорой на море (т. Е. Вода с обеих сторон).
Щебень
В волноломах из каменных насыпей используются структурные пустоты для рассеивания энергии волн. Волнорезы из каменных насыпей состоят из груд камней, более или менее отсортированных по их удельному весу: камни меньшего размера для ядра и камни большего размера в качестве слоя брони, защищающего ядро от воздействия волн. Каменные или бетонные элементы брони на внешней стороне конструкции поглощают большую часть энергии, а гравий или песок препятствуют прохождению энергии волн через сердцевину волнолома. Уклон облицовки обычно составляет от 1: 1 до 1: 2, в зависимости от используемых материалов. На мелководье облицовочные волноломы обычно относительно недороги. По мере увеличения глубины воды требования к материалам и, следовательно, затраты значительно возрастают. [1]
Кессон
Кессонные волноломы обычно имеют вертикальные стороны и обычно устанавливаются там, где желательно ставить одно или несколько судов на внутренней стороне волнолома. Они используют массу кессона и насыпь внутри него, чтобы противостоять опрокидывающим силам, возникающим при ударах волн. Их относительно дорого строить на мелководье, но на более глубоких участках они могут дать значительную экономию по сравнению с волноломами из облицовки.
Иногда перед вертикальной конструкцией помещают дополнительную насыпь из щебня, чтобы поглотить энергию волн и, таким образом, уменьшить отражение волн и давление горизонтальных волн на вертикальную стену. Такая конструкция обеспечивает дополнительную защиту со стороны моря и причальной стенки с внутренней стороны волнолома, но может усилить преодоление волн.
Кессон, поглощающий волны
Похожая, но более сложная концепция - это кессон, поглощающий волны, с различными типами перфорации в передней стене.
Такие конструкции успешно использовались в морской нефтяной промышленности, но также и в прибрежных проектах, требующих довольно низких вершин (например, на городской набережной, где вид на море является важным аспектом (например, Бейрут и Монако)). В последнем на Анс-дю-Портье в настоящее время реализуется проект, включающий 18 поглощающих волны кессонов высотой 27 м (89 футов).
Аттенюатор волн
Глушители волн состоят из бетонных элементов надлежащего размера, размещенных горизонтально всего в одном футе от свободной поверхности, расположенных вдоль линии, параллельной берегу. Глушитель волн имеет четыре плиты со стороны моря (со стороны моря), одну вертикальную плиту и две плиты с тыльной стороны (со стороны суши), каждая из которых отделена от следующей зазором в 200 миллиметров (7,9 дюйма). Этот ряд из 4 передних боковых плит и двух задних боковых плит отражает морскую волну под действием объема воды, расположенного под ним, который, заставляя колебаться под действием падающей волны, создает волны в фазе, противоположной падающей волне. ниже по потоку от плит.
Блоки брони волнолома
По мере увеличения проектной высоты волн волноломы из каменных насыпей требуют более крупных единиц брони, чтобы противостоять силам волн. Эти элементы брони могут быть изготовлены из бетона или природного камня. Наибольшая стандартная градация для элементов каменной брони, приведенная в CIRIA 683 «The Rock Manual», составляет 10-15 тонн. Могут быть доступны и более крупные фракции, но конечный размер на практике ограничен свойствами естественной трещиноватости местной породы.
Фасонные бетона броневые единицы (такие как Dolos , Xbloc , тетрапод и т.д.) могут быть предоставлены в приблизительно до 40 тонн (например , Jorf Lasfar , Марокко), прежде чем они станут подвержены повреждениям под собственным весом, волнового воздействия и термического крекинга сложные формы при отливке / отверждении. Там, где самые большие единицы брони требуются для наиболее уязвимых мест на очень глубокой воде, единицы брони чаще всего формируются из бетонных кубов, которые использовались до ~ 195 тонн для оконечности волнолома в Пунта-Лангостейре возле Ла-Корунья. Испания.
Предварительный расчет размера брони часто выполняется с использованием уравнения Хадсона, Ван дер Меера, а позднее Ван Гента и др .; все эти методы описаны в CIRIA 683 «The Rock Manual» и Инженерном корпусе армии США в руководстве по прибрежным инженерным работам (доступно бесплатно в Интернете) и в других местах. Для детального проектирования использование масштабированных физических гидравлических моделей остается наиболее надежным методом прогнозирования реального поведения этих сложных конструкций.
Непреднамеренные последствия
Волнорезы подвержены повреждениям и выходу за пределы во время сильных штормов. Некоторые из них могут также создавать уникальные типы волн, которые привлекают серферов, например, Клин на волнорезе Ньюпорта.
Эффекты осадка
Рассеяние энергии и относительно спокойная вода, образующаяся с подветренной стороны волноломов, часто способствует нарастанию наносов (согласно проекту схемы волноломов). Однако это может привести к чрезмерному наращиванию выступов , что приведет к образованию томболо , что снижает продольный дрейф к берегу от волноломов. Такое улавливание наносов может вызвать неблагоприятные последствия при дрейфе волноломов вниз, что приведет к истощению наносов на пляжах и усилению береговой эрозии . Это может затем привести к необходимости дополнительной инженерной защиты по мере продвижения вниз по выработке волнолома. Накопление наносов в районах, окружающих волнорезы, может привести к образованию плоских участков с уменьшенной глубиной, что изменяет топографический ландшафт морского дна. [2]
Выступающие образования в результате волнорезов зависят от расстояния, на котором они построены от берега, направления, в котором волна ударяется о волнорез, и угла, под которым построен волнорез (относительно берега). Из этих трех угол, под которым построен волнорез, является наиболее важным при проектировании образования выступов. Угол, под которым построен волнорез, определяет новое направление волн (после того, как они достигают волноломов), и, в свою очередь, направление, в котором отложения будут течь и накапливаться с течением времени. [3]
Воздействие на окружающую среду
Уменьшение неоднородности ландшафта морского дна, создаваемое волнорезами, может привести к сокращению численности и разнообразия видов в окружающих экосистемах. [4] В результате уменьшения неоднородности и уменьшения глубины, создаваемой волнорезами из-за накопления наносов, воздействие ультрафиолета и температура в окружающих водах увеличиваются, что может нарушить окружающие экосистемы. [2] [4]
Строительство отдельных волноломов
Существует два основных типа морских волноломов (также называемых отдельно стоящими волнорезами): одиночные и множественные. Одиночный, как следует из названия, означает, что волнорез состоит из одного непрерывного барьера, в то время как несколько волноломов (в количестве от двух до двадцати) расположены с промежутками между ними (160–980 футов или 50–300 метров). Длина зазора во многом определяется длинами взаимодействующих волн. Волнорезы могут быть фиксированными или плавучими, а также непроницаемыми или проницаемыми, чтобы обеспечить перенос наносов на берег от сооружений, выбор зависит от диапазона приливов и глубины воды. Обычно они состоят из крупных кусков горной породы (гранита) весом до 10–15 тонн каждый или насыпи щебня. На их конструкцию влияют угол приближения волн и другие параметры окружающей среды. Конструкция волнолома может быть параллельной или перпендикулярной берегу, в зависимости от требований береговой линии.
Известные места
- Великобритания - Саунд , Плимут ; Sea Palling , Норфолк ; Элмер , Западный Сассекс ; Бриксхэм , Девон , Южный Гар
- США - Санта-Моника , Калифорния ; Уинтроп-Бич , Массачусетс ; Колониальный пляж , Вирджиния
- Япония - Центральный волнорез в Токио ; Исидзаки (檜 山石 崎 郵 便 局), префектура Хоккайдо ; Кайке, префектура Тоттори
Смотрите также
- Волнолом
- Крот (архитектура)
- Уравнение Гудзона
- Волнорез Powell River Giant Hulks
- Волнорезы Феникс
- Порт
Рекомендации
- ^ CIRIA, CUR, CETMEF (2007). «Руководство по горным породам - Использование горных пород в гидротехнике» . Ciria-CUR .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б Масуччи, Джованни Диего; Асьерно, Алессандро; Реймер, Джеймс Дэвис (2020). «Уничтожение разнообразия: воздействие волнолома четвероногих на субтропический коралловый риф» . Aquatic Консервация морских и пресноводных экосистем . 30 (2): 290–302. DOI : 10.1002 / aqc.3249 . ISSN 1052-7613 .
- ^ Джексон, Нэнси Л .; Харли, Митчелл Д.; Армароли, Клара; Нордстрем, Карл Ф. (15.06.2015). «Морфология пляжа, вызванная волнорезами разной ориентации». Геоморфология . 239 : 48–57. DOI : 10.1016 / j.geomorph.2015.03.010 .
- ^ а б Aguilera, Moisés A .; Ариас, Рене М .; Манзур, Татьяна (2019). «Картирование термических структур микроместообитаний в искусственных волнорезах: изменение биоразнообразия приливов в результате повышения температуры горных пород» . Экология и эволюция . 9 (22): 12915–12927. DOI : 10.1002 / ece3.5776 . ISSN 2045-7758 . PMC 6875675 . PMID 31788225 .
- USACE (1984) - Руководство по защите берегов (том I и II)
- NWH Allsop (2002) - Волнорезы, прибрежные сооружения и береговые линии .
Внешние ссылки
- Космическая аэрофотосъемка USGS - прибрежная эрозия от зимних штормов Эль-Ниньо, октябрь 1997 г. и апрель 1998 г.
- Прибрежная обсерватория канала - Галерея волноломов
- Формы бронежилетов и год их введения
- SeaBull Marine, Inc. - Системы нейтрализации береговой эрозии
- WaveBrake - специалисты по затуханию волн
- IAS Волнорез в Facebook