hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2023.16(3)-7hydrophysics-1239Research ArticleФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИДРОФИЗИКИFUNDAMENTAL ISSUES OF HYDROPHYSICSАналитические исследования динамики «карманного пляжа»Analytical studies of the dynamics of pocket beachhttps://orcid.org/0000-0002-0587-4722КантаржиИ. Г.KantarzhiI. G.

Измаил Григорьевич Кантаржи

129337

Ярославское шоссе, д. 26

Москва

РИНЦ Author ID: 1086368

Scopus Author ID: 6602848417, 57200265787

WoS Researcher ID: A-1922–2014

129337

26 Yaroslavl highway

Moscow

kantardgi@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5010-6239ЛеонтьевИ. О.Leont’evI. O.

Игорь Олегович Леонтьев

117997

Нахимовский проспект, д. 36

Москва

РИНЦ Author ID: 58658

Scopus Author ID: 6603383591

WoS Researcher ID: R-8051–2016

 117997

36 Nakhimovsky Prosp.

Moscow

igor.leontiev@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4186-2753КупринА. В.KuprinA. V.

Александр Васильевич Куприн

129337

Ярославское шоссе, д. 26

Москва

РИНЦ Author ID: 1101401

Scopus Author ID: 57222865129

129337

26 Yaroslavl highway

Moscow

rtyter55@gmail.comНациональный исследовательский Московский государственный строительный университетРоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MSUCE)Russian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute оf Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian Federation20231910202316393105Copyright © Кантаржи И.Г., Леонтьев И.О., Куприн А.В., 20232023Кантаржи И.Г., Леонтьев И.О., Куприн А.В.Kantarzhi I.G., Leont’ev I.O., Kuprin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1239

   Исследуется динамика пляжа, расположенного между естественными или искусственными поперечными преградами. Рассматривается пляж, расположенный в северо–восточной части Невской губы Финского залива. В западной части пляжа располагается валунная дамба, которая, однако, не обеспечивает защиту пляжа от размыва, вызванного вдольбереговым переносом наносов. Для обеспечения устойчивости пляжа в рамках проекта «База водных видов спорта в Приморском районе» планируется построить поперечные пляжеудерживающие сооружения.

   Целью данной работы является прогнозирование динамики береговых процессов рассматриваемого пляжа в новых условиях на срок ближайших двадцати лет.

   Рассчитан баланс наносов, который для рассматриваемого карманного пляжа состоит из трёх составляющих: объем эрозии, объём аккумуляции и объём байпассинга. По результатам расчетов выяснено, что в новых условиях вдольбереговой поток наносов со временем заметно уменьшается, что обусловлено разворотом контура берега и уменьшением угла волновой равнодействующей относительно береговой нормали. Было получено, что процессы размыва и аккумуляции в новых условиях со временем замедляются. Выдвижение берега в первые годы после строительства демонстрирует высокую скорость, замедляясь со временем. Отступание берега происходит белее равномерно, также со временем замедляясь. Строительство рассматриваемых пляжеудерживающих сооружений позволяет замедлить процессы размыва береговой части «Парка 300–летия Санкт-Петербурга», однако данных мер недостаточно для полной остановки процесса размыва.

   The beach site is located in the utmost northeastern part of the Nevskaya Bay. A boulder dam is built on the western side, which, however, fails to protect the beach from the effects of waves that cause longshore sediment transport. The planned construction of transverse beach–retaining structures outlines in the “Water Sports Base in Primorsky District” initiative, mightchange the current situation.

   This study objective is to predict the evolution of the coastal contour resulting from the planned construction in the next few decades.

   A natural analogue of such an artificial structure could be a pocket beach located between two natural promontories. The sediment equilibrium at this study location includes three main components: volumes of erosion, accumulation and bypassing. The results include the computed wave patterns and the movement of sediment along the shoreline. The lateral sediment transport diminishes notably over time, driven by the alteration of the shoreline contour and the reduction in the angle between the wave equilibrium and the coastal resultant. The erosion and accumulation volumes increase over time, but their rates slow down. The shoreline displacement becomes more prominent over time; however, the rates of erosion differ from accumulation. The shoreline is moving particularly fast in the first years after construction, and then the process slows down gradually. The introduction of artificial beach protection structures in the 300th Anniversary Park of St. Petersburg will considerably reduce both the pace of beach erosion and the affected area. However, the erosion process will not be completely halted.

карманный пляжвдольбереговой перенос наносовэволюция берегааккумуляциябайпассингберегозащитаpocket beachlongshore sediment transportshore evolutionaccumulationbypassingshore protectionReferencesОтчет 1290–2020.ИГМИ. Технический отчет по результатам инженерно–гидрометеорологических изысканий. АО «Фирма УНИКОМ, 2020.Report 1290–2020.IGMI. Technical report on the results of engineering and hydrometeorological surveys. AO «Firma UNIKOM, 2020 (in Russian).Леонтьев И.О., Хабидов А.Ш. Моделирование динамики береговой зоны. Обзор современных исследований. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Институт водных и экологических проблем СО РАН. Новосибирск: Издательство Сибирского отделения РАН, 2009. 90 с.Leont`ev I.O., Khabidov A. Sh. Modeling the dynamics of the coastal zone. A review of current research. P.P. Shirshov Institute of Oceanology RAS, Institute of Water and Ecological Problems SB RAS. Novosibirsk, Izdatel`stvo Sibirskogo otdeleniya RAN, 2009, 90 p. (in Russian).Hanson H., Baquerizo Azofra A., Falqué A., Lomonaco P., Payo A. Contour–line models as tools for long–term coastal evolution // Jornadas sobre Avances en Ingenieria Ingenieria de Costas y Oceanografia Operacional, Real Academia de Ingenieria. 2004. P. 17–52. doi: 10.13140/RG.2.1.4089.5524Hanson H., Baquerizo Azofra A., Falqué A., Lomonaco P., Payo A. Contour–line models as tools for long–term coastal evolution. Jornadas sobre Avances en Ingenieria Ingenieria de Costas y Oceanografia Operacional, Real Academia de Ingenieria. 2004, 17–52. doi: 10.13140/RG.2.1.4089.5524Hanson H. GENESIS: a generalized shoreline changes numerical model // Journal of Coastal Research. 1989. Vol. 5, No. 1. P. 1–27.Hanson H. GENESIS: A generalized shoreline changes numerical model. Journal of Coastal Research. 1989, 5(1), 1–27.Kantarzhi I., Mordvintsev K., Gogin A. Numerical analysis of the protection of a harbor against waves // Power Technology and Engineering. 2019. Vol. 53. doi:10.1007/s10749-019-01092-yKantarzhi I., Mordvintsev K., Gogin A. Numerical Analysis of the Protection of a Harbor Against Wave. Power Technology and Engineering. 2019, 53. doi: 10.1007/s10749-019-01092-yЛеонтьев И.О. Изменения береговой линии моря в условиях влияния гидротехнических сооружений // Океанология. 2007. Т. 47, № 2. С. 940–946.Leont’yev I.O. Changes in the shoreline caused by coastal structures. Oceanology. 2007, 47, 877–883. doi: 10.1134/S0001437007060124Badiei P., Kamphuis J.W., Hamilton D.G. Physical experiments on the effects of groins on shore morphology // 24<sup>th</sup> Int. Conf. on Coastal Eng. Kobe, Japan. 1994. P. 1782–1796. doi: 10.1061/9780784400890.129Badiei P., Kamphuis J.W., Hamilton D.G. Physical experiments on the effects of groins on shore morphology. 24<sup>th</sup> Int. Conf. on Coastal Eng. Kobe, Japan. 1994, 1782–1796. doi: 10.1061/9780784400890.129Kantarzhi I., Zheleznyak M., Leont’yev I. Modeling and monitoring of the processes in the coastal zone of Imeretinka lowland, black sea, Sochi // Proceedings of Managing risks to coastal regions and communities in a changing world conference. 2017. doi: 10.31519/conferencearticle_5b1b943667afd8.23141830Kantarzhi I., Zheleznyak M., Leont’yev I. Modeling and monitoring of the processes in the coastal zone of Imeretinka lowland, Black Sea, Sochi. Proceedings of Managing risks to coastal regions and communities in a changing world conference, 2017. doi: 10.31519/conferencearticle_5b1b943667afd8.23141830Baloui Y., Belon R. Evolution of Corsican pocket beaches // Journal of Coastal Research. 2014. Vol. 70, No. 10070. P. 96–101. doi: 10.2112/SI70-017.1Baloui Y., Belon R. Evolution of Corsican pocket beaches. Journal of Coastal Research. 2014, 70(10070), 96–101. doi: 10.2112/SI70-017.1Short A.D., Masselink G. Embayed and structurally controlled beaches // Handbook of beach and shoreface dynamics. Chichester, England: John Wiley and Sons. 1999. 392 p.Short A.D., Masselink G. Embayed and structurally controlled beaches. Handbook of beach and shoreface dynamics. Chichester, England: John Wiley and Sons. 1999, 392 p.Pranzini E., Rosas V., Jackson N.L., Nordstrom K.F. Beach changes due to sediment delivered by streams to pocket beaches during a major flood // Geomorphology. 2013. Vol. 199. P. 36–47. doi: 10.1016/j.geomorph.2013.03.034Pranzini E., Rosas V., Jackson N.L., Nordstrom K.F. Beach changes due to sediment delivered by streams to pocket beaches during a major flood. Geomorphology. 2013, 199, 36–47. doi: 10.1016/j.geomorph.2013.03.034Izumi N., Shuto N., Tanaka H. Instability of River Mouth locations in pocket beaches // American Society of Civil Engineers. Coast. Sed. 1999. P. 628–643.Izumi N., Shuto N., Tanaka H. Instability of River Mouth locations in pocket beaches. American Society of Civil Engineers. Coast. Sed. 1999, 628–643.Pranzini E., Rosas V. Pocket beach response to high energy e low frequency floods (Elba Island, Italy) // Journal of Coastal Research. 2007. SI 50. P. 969–977.Pranzini E., Rosas V. Pocket beach response to high energy e low frequency floods (Elba Island, Italy). Journal of Coastal Research. 2007, SI 50, 969–977.Bruun P. The Bruun rule of erosion by sea–level rise: a discussion on large-scale two- and three-dimensional usages // Journal of Coastal Research. 1988. Vol. 4, No. 4. P. 627–648.Bruun P. The Bruun rule of erosion by sea–level rise: a discussion on large–scale two– and three–dimensional usages. Journal of Coastal Research. 1988, 4, 4, 627–648.Леонтьев И.О. Изменения контура берега, вызванные поперечным сооружением в береговой зоне моря // Геоморфология. 2018. № 3. С. 32–39. doi: 10.7868/S0435428118030033Leont’yev I.O. Changes in shoreline contour due to cross–shore structure in the sea coastal zone. Geomorfologiya. 2018, 3, 32–39. doi:10.7868/S0435428118030033Отчет о НИР «Математическое моделирование нагонов, течений, волнения и размывов дна в Невской губе и устье реки Невы». Санкт-Петербург: ООО «КАРДИНАЛ софт», 2016.Report on research “Mathematical modeling of surges, currents, waves and bottom scouring in the Neva Bay and the mouth of the Neva River”. OOO “KARDINAL soft”, St. Petersburg, 2016 (in Russian).Лаппо Д.Д., Стрекалов С.С., Завьялов В.К. Нагрузки и воздействия ветровых волн на гидротехнические сооружения. Ленинград: ВНИИ гидротехники им. Б.Е. Веденеева, 1990. 432 с.Lappo D.D., Strekalov S.S., Zav`yalov V.K. Loads and effects of wind waves on hydraulic structures. Leningrad, VNII gidrotekhniki im. B.E. Vedeneeva, 1990. 432 p. (in Russian).Леонтьев И.О. Морфодинамические процессы в береговой зоне моря. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. 251 c.Leont`ev I.O. Morphodynamic processes in the coastal zone of the sea. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing. 2014. 251 p. (in Russian).ФГБУ «ВСЕГЕИ» Экспертное мнение по строительству объекта «База водных видов спорта в Приморском районе». Санкт-Петербург, 2021.Expert opinion on the construction of the facility “Water Sports Base in Primorsky District”. Vserossijskij nauchno–issledovatel`skij geologicheskij institut im. A.P. Karpinskogo, St. Petersburg, 2021 (in Russian).Kuprin A.V., Novakov A.D., Kantarzhi I.G., Gubina N.A. Local and general scours caused by tsunami waves // Power Technology and Engineering. 2021. Vol. 54, No. 6. P. 836–840. doi: 10.1007/s10749-021-01296-1Kuprin A.V., Novakov A.D., Kantarzhi I.G., Gubina N.A. Local and general scours caused by tsunami waves. Power Technology and Engineering. 2021, 54, 6, 836–840. doi: 10.1007/s10749-021-01296-1Куприн А.В., Кантаржи И.Г. Типы размывов от волн цунами, воздействующих на гидротехнические сооружения // Гидротехника. 2020, № 4(61). С. 48–50.Kuprin A.V., Kantarzhi I.G. Types of scour from tsunami waves affecting hydraulic structures. Gidrotekhnika. 2020, 4(61), 48–50 (in Russian).Ishihara K., Yamazaki A. Analysis of wave–induced liquefaction in seabed deposits of sand // Soils Found. 1984. Vol. 24, No. 3. P. 85–100. doi: 10.3208/sandf1972.24.3_85Ishihara K., Yamazaki A. Analysis of wave–induced liquefaction in seabed deposits of sand. Soils Found. 1984, 24 (3), 85–100. doi: 10.3208/sandf1972.24.3_85Леонтьев И.О., Акивис Т.М. О воздействии системы бун на песчаный берег // Океанология. 2020. Т. 60, № 3. С. 474–484. doi: 10.31857/S0030157420030041Leont’yev I.O., Akivis T.M. The effect of a groin field on a sandy beach. Oceanology. 2020, 60(3), 412–420. doi: 10.1134/S0001437020030042Леонтьев И.О. К определению глубины замыкания у песчаного берега // Океанология. 2022. Т. 62, № 2. С. 301–308. URL: https://sciencejournals.ru/view-article/?j=okean&y=2022&v=62&n=2&a=Okean2202010LeontevLeont’yev I.O. Evaluation of depth of closure on a sandy coast. Oceanology. 2022, 62(2), 258–264. URL: https://sciencejournals.ru/view-article/?j=okean&y=2022&v=62&n=2&a=Okean2202010Leontev

The authors declare that there are no conflicts of interest present.