Волнорез (строение) - Breakwater (structure)

В Бухта Аламитос, Калифорния, входной канал. Волнорезы создают более безопасные гавани, но также могут задерживать наносы, движущиеся вдоль побережья.
Строящийся волнорез в Истад, 2019
Волнорез в Хаукилахти, Эспоо, Финляндия.

Волнорезы сооружения, построенные у побережья как часть прибрежное управление или для защиты анкеровки от воздействия обоих Погода и прибрежный дрейф.

Цели

Барра-да-Тижука - Рио-де-Жанейро

Волнорезы снижают интенсивность волнения в прибрежных водах и тем самым обеспечивают безопасную гавань. Волнорезы также могут быть небольшими сооружениями, предназначенными для защиты пологих склонов. пляж уменьшить береговая эрозия; они размещены на расстоянии 100–300 футов (30–90 м) от берега на относительно мелководье.

Якорная стоянка безопасна только в том случае, если корабли стоящие там на якоре защищены от мощных волн какой-то большой конструкцией, за которой они могут укрыться. Натуральный гавани образованы такими преградами, как мысы или рифы. Искусственные гавани можно создавать с помощью волноломов. Мобильные гавани, такие как День Д Mulberry Harbours, были поставлены на место и действовали как волноломы. Некоторые естественные гавани, например, в Плимут Саунд, Портлендская гавань, и Шербур, были усилены или расширены за счет каменных волноломов.

Типы

Волнорез в Тшенсаче, Польша.

Конструкция волнолома предназначена для поглощения энергии ударяющих по ней волн либо за счет массы (например, с кессонами), либо за счет использования защита уклон (например, с каменными или бетонными элементами брони).

В береговая инженерия, облицовка - это конструкция с опорой на сушу, а волнолом - 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 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

Кессон волноломы обычно имеют вертикальные стороны и обычно устанавливаются там, где желательно причал 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 забойными волнорезами.

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

Аналогичная, 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 на прибрежных проектах, требующих довольно низких конструкций, например на городской набережной, где вид на море является важным аспектом, как в Бейруте и Монако. В последнем на Анс-дю-Портье в настоящее время реализуется проект, включающий 18 поглощающих волны кессонов высотой 27 м.

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 (по направлению к суше), каждая из которых отделена от другой на расстоянии 200 миллиметров (7,9 дюйма). Этот ряд из 4 передних боковых плит и двух задних боковых плит отражает морскую волну за счет действия объема воды, расположенного под ним, который, заставляя колебаться под действием падающей волны, создает волны в фазе, противоположной падающей волне. вниз по потоку от плит.

Блоки брони волнолома

Дальнейшая информация: Бетонный блок, рассеивающий волны

По мере увеличения проектной высоты волн, волнорезы из каменных насыпей требуют более крупных единиц брони, чтобы противостоять силам волн. Эти элементы брони могут быть выполнены из бетона или природного камня. Самая большая стандартная оценка для рок броня единицы, указанные в CIRIA 683 «The Rock Manual», составляют 10–15 тонн. Могут быть доступны и более крупные фракции, но конечный размер на практике ограничен свойствами естественной трещиноватости местной породы.

Фасонные блоки бетонной брони (например, Долос, Xbloc, Тетрапод и т. д.) могут поставляться примерно до 40 тонн (например, Йорф Ласфар, Марокко), прежде чем они станут уязвимыми для повреждения под действием собственного веса, волнового воздействия и термического растрескивания сложных форм во время литья / отверждения. Там, где для наиболее уязвимых мест на очень большой глубине требуются самые большие единицы брони, единицы брони чаще всего формируются из бетонных кубов, которые использовались до ~195 тонн для оконечности волнолома в Пунта-Лангостейра недалеко от 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 "Руководство по скалам" и Инженерный корпус армии США Руководство по прибрежной инженерии (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.

Трехмерное моделирование волнового движения у морской стенки. MEDUS (2011) Отделение морской инженерии Университета Салерно.
То же волновое движение на Visby волнорез в Швеция.

Непреднамеренные последствия

Волнорезы подвержены повреждениям и переломам во время сильных штормов.

Эффекты осадка

Рассеяние энергии и относительно спокойная вода, создаваемая с подветренной стороны волноломов, часто способствует нарастание осадка (согласно проекту схемы волнолома). Однако это может привести к чрезмерному образованию выступов, что приведет к томболо образование, которое уменьшает прибрежный дрейф к берегу волноломов. Это улавливание наносов может вызвать неблагоприятные последствия при дрейфе волноломов, что приведет к истощению отложений на пляже и увеличению береговая эрозия. 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 появлению равнинных 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 волнолом, 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]

Экологические последствия

Уменьшение неоднородности ландшафта морского дна, создаваемое волнорезами, может привести к снижению 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 существующие сообщества видов.[2][4]

Три из четырех волноломов образуют Портлендская гавань
Восемь морских волноломов в Элмере, Великобритания

Строительство отдельных волноломов

Существует два основных типа морских волноломов (также называемых отдельными 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

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ CIRIA, CUR, CETMEF (2007). «Руководство по горным породам - ​​Использование горных пород в гидротехнике». Ciria-CUR.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  2. ^ а б Масуччи, Джованни Диего; Асьерно, Алессандро; Реймер, Джеймс Дэвис (2020). «Уничтожение разнообразия: воздействие волнореза четвероногих на субтропический коралловый риф». Сохранение водных ресурсов: морские и пресноводные экосистемы. 30 (2): 290–302. Дои:10.1002 / aqc.3249. ISSN  1052-7613.
  3. ^ Джексон, Нэнси Л .; Харли, Митчелл Д.; Армароли, Клара; Нордстрем, Карл Ф. (15.06.2015). «Морфология пляжа, вызванная волнорезами разной ориентации». Геоморфология. 239: 48–57. Дои:10.1016 / j.geomorph.2015.03.010.
  4. ^ а б Aguilera, Moisés A .; Ариас, Рене М .; Манзур, Татьяна (2019). «Картирование термальных структур микроместообитаний в искусственных волнорезах: изменение биоразнообразия приливов в результате повышения температуры горных пород». Экология и эволюция. 9 (22): 12915–12927. Дои:10.1002 / ece3.5776. ISSN  2045-7758. ЧВК  6875675. PMID  31788225.CS1 maint: формат PMC (ссылка на сайт)

внешние ссылки