hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2025.18(3)-5RIMLVRhydrophysics-1449Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESМодельная оценка влияния береговых сооружений на гидродинамический режим акватории Невской губы, прилегающей к Парку имени 300-летия Санкт-Петербурга, в августе и декабре 2011 годаModel Estimate of the Coastal Constructions’ Impact on the Hydrodynamic Regime of the Neva Bay Water Area Adjacent to the 300th Anniversary Park of St. Petersburg in August and December 2011https://orcid.org/0000-0002-0229-4191МартьяновС. Д.MartyanovS. D.

МАРТЬЯНОВ Станислав Дмитриевич, старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук

Scopus AuthorID: 57192280503

WoS ResearcherID: B‑6299–2017

117997, Москва, Нахимовский проспект, д.36

 

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

https://orcid.org/0000-0003-2005-4949ИсаевА. В.IsaevA. V.

ИСАЕВ Алексей Владимирович, старший научный сотрудник, кандидат географических наук

Scopus AuthorID: 25641182000

WoS ResearcherID: C‑1370–2014

117997, Москва, Нахимовский проспект, д.36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

isaev1975@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9334-3138ДворниковА. Ю.DvornikovA. Y.

ДВОРНИКОВ Антон Юрьевич, ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук

Scopus AuthorID: 7006072591

WoS ResearcherID: B‑5971–2017

117997, Москва, Нахимовский проспект, д.36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

anton.dvornikoff@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3909-537XРябченкоВ. А.RyabchenkoV. A.

РЯБЧЕНКО Владимир Алексеевич, главный научный сотрудник, доктор физико-математических наук

Scopus AuthorID: 7005479766

WoS ResearcherID: R‑3877–2016

117997, Москва, Нахимовский проспект, д.36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

vla-ryabchenko@yandex.ruИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian Federation2025061020251836076Copyright © Мартьянов С.Д., Исаев А.В., Дворников А.Ю., Рябченко В.А., 20252025Мартьянов С.Д., Исаев А.В., Дворников А.Ю., Рябченко В.А.Martyanov S.D., Isaev A.V., Dvornikov A.Y., Ryabchenko V.A.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/1449

На основе совместной высокоразрешающей численной модели проанализированы изменения в структуре течений и поля ветровых волн в северо-восточной части Невской губы в районе побережья Парка имени 300-летия Санкт-Петербурга, вызванные наличием береговых сооружений. На примере августа 2011 года показано, что при слабых ветрах различных направлений основной вклад в формирование поля течений вносит р. Нева. Влияние гидротехнических сооружений проявляется в разрушении антициклонического вихря в районе гидротехнического сооружения № 3 и уменьшением скорости течения с 15 до 5 см/с. Для условий декабря 2011 года получено, что при слабых юго-западных и западных ветрах влияние береговых сооружений выражается в том, что при сохранении общей структуры поля течений, наблюдается уменьшение их скорости на 5–10 см/с в районе пляжной зоны парка. При штормовых ветрах западного направления, характерных для конца декабря 2011 года, происходит значительное отклонение стока Невы в южном направлении и уменьшение скорости стокового течения до 20–25 см/с. При этом в районе пляжной зоны формируется течение, направленное вдоль береговой черты с северо-запада на юго-восток. Влияние береговых сооружений сказывается в уменьшении скорости течения на 5 см/с в районе между гидротехническими сооружениями № 2 и № 3, что приводит к формированию застойной зоны. Анализ волнового режима выявил, что береговые сооружения создают зоны волновой тени, существенно снижая высоту волн в непосредственной близости от них, однако защитный эффект ограничен локальными участками. Максимальное снижение волновой активности наблюдается при западных ветрах, минимальное — при южных.

Based on a coupled high-resolution numerical model, changes in the current structure and wind wave field in the northeastern part of the Neva Bay adjacent to the 300th Anniversary Park of St. Petersburg caused by coastal hydrotechnical constructions have been analysed. Using August 2011 conditions, it has been shown that under weak winds conditions, the River Neva runoff is the main contributor to the formation of the current field in this region. The influence of coastal constructions is manifested in the destruction of an anticyclonic vortex near the hydrotechnical structure No. 3 and a in a decrease of current velocity from 15 cm/s to 5 cm/s. For December 2011 conditions, it has been found that under weak southwestern and western winds, the influence of coastal constructions is expressed in a decrease of current velocity by 5–10 cm/s in the beach zone of the park while maintaining the overall structure of the current field. During stormy westerly winds, typical of late December 2011, a considerable southward deflection of the Neva outflow occurs, reducing the outflow current velocity to 20–25 cm/s. At the same time, a current directed along the shoreline from the northwest to the southeast forms in the beach area. The influence of coastal structures in this case leads to a decrease in current velocity by 5 cm/s in the area between hydrotechnical structures No. 2 and No. 3, resulting in the formation of a stagnant zone. Analysis of the wave regime has revealed that coastal constructions create wave shadow zones, thus significantly reducing wave heights in their immediate vicinity, though the protective effect is limited to localised areas. The maximum decrease in wave activity due to the presence of coastal constructions is observed under westerly winds, while the minimum occurs under southerly winds.

численное моделированиетеченияветровые волныпляжречной стокберегозащитные сооруженияНевская губаПарк имени 300-летия Санкт-Петербургаnumerical modellingcurrentswind wavesbeachriver runoffcoastal protection structuresNeva Bay300th Anniversary Park of St. PetersburgРабота выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИО РАН (тема № FMWE‑2024-0028).The research was carried out within the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation for IO RAS (theme № FMWE‑2024-0028).ReferencesRyabchenko V., Dvornikov A., Haapala J., Myrberg K. Modelling ice conditions in the easternmost Gulf of Finland in the Baltic Sea // Continental Shelf Research. 2010. Vol. 30. P. 1458–1471. EDN MXNRFJ. https://doi.org/10.1016/j.csr.2010.05.006Ryabchenko V, Dvornikov A, Haapala J, Myrberg K. Modelling ice conditions in the easternmost Gulf of Finland in the Baltic Sea. Continental Shelf Research. 2010;30(13):1458–1471. https://doi.org/10.1016/j.csr.2010.05.006Мартьянов С.Д., Рябченко В.А., Рыбалко А.Е. Моделирование процесса взмучивания донных осадков в Невской губе // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2011. Т. 20. С. 13–26. EDN ONOEXB.Martyanov SD, Ryabchenko VA, Rybalko AE. Modeling of sediment resuspension in the Neva Bay. Proceedings of the Russian State Hydrometeorological University. 2011;20:13–26. (in Russian)Мартьянов С.Д., Рябченко В.А. Воспроизведение взмучивания и переноса донных осадков в Невской губе на основе трехмерной модели циркуляции // Фундаментальная и прикладная гидрофизика.2013. Т. 6, № 4. С. 32–43. EDN. SCDDDP.Martyanov SD, Ryabchenko VA. Simulation of the resuspension and transport of bottom sediments in the Neva Bay using a 3D circulation model. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2013;6(4):32–43. (in Russian)Martyanov S. Modeling of sediment resuspension in Neva Bay during strong wind events // IEEE/OES Baltic Symposium 2014 ‘BALTIC’’. 2014. P. 1–5. EDN UFYRGH. https://doi.org/10.1109/BALTIC.2014.6887882Martyanov S. Modeling of sediment resuspension in Neva Bay during strong wind events. In: Proceedings of the IEEE/OES Baltic Symposium 2014 ‘BALTIC’; 2014; p. 1–5. https://doi.org/10.1109/BALTIC.2014.6887882Martyanov S., Ryabchenko V. Bottom sediment resuspension in the easternmost Gulf of Finland in the Baltic Sea: A case study based on three–dimensional modeling // Continental Shelf Research. 2016. Vol. 117. P. 126–137. EDN WQQPKP. https://doi.org/10.1016/j.csr.2016.02.011Martyanov S, Ryabchenko V. Bottom sediment resuspension in the easternmost Gulf of Finland in the Baltic Sea: A case study based on three–dimensional modeling. Continental Shelf Research. 2016;117:126–137. https://doi.org/10.1016/j.csr.2016.02.011Ryabchenko V.A., Leontyev I.O., Ryabchuk D.V. et al. Mitigation measures of coastal erosion on the Kotlin Island’s shores in the Gulf of Finland, the Baltic Sea // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018, Т. 11, № 2. С. 36–50. EDN UQEBSG. https://doi.org/10.7868/S207366731802003XRyabchenko VA, Leontyev IO, Ryabchuk DV, et al. Mitigation measures of coastal erosion on the Kotlin Island’s shores in the Gulf of Finland, the Baltic Sea. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2018;11(2):36–50. https://doi.org/10.7868/S207366731802003XМартьянов С.Д., Рябченко В.А., Ершова А.А., Ерёмина Т.Р., Мартин Г. К оценке распространения микропластика в восточной части Финского залива // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 4. С. 32–41. EDN KDNVIQ. https://doi.org/10.7868/S207366731904004XMartyanov SD, Ryabchenko VA, Ershova AA, Eremina TR, Martin G. On the assessment of microplastic distribution in the eastern part of the Gulf of Finland. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2019;12(4):32–41. https://doi.org/10.7868/S207366731904004XMartyanov S.D., Isaev A.V., Ryabchenko V.A. Model estimates of microplastic potential contamination pattern of the eastern Gulf of Finland in 2018 // Oceanologia. 2023. Vol. 65(1). P. 86–99. EDN MVMVLQ. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2021.11.006Martyanov SD, Isaev AV, Ryabchenko VA. Model estimates of microplastic potential contamination pattern of the eastern Gulf of Finland in 2018. Oceanologia. 2023;65(1):86–99. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2021.11.006Кузьмина А.С., Ершова А.А. Загрязнение микрочастицами морского мусора песчаных побережий восточной части Финского залива Балтийского моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 2. С. 86–100. EDN NFGWZP. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2022-2-86-100Kuzmina AS, Ershova AA. Contamination of sandy beaches with marine litter microparticles (the eastern part of the Gulf of Finland of the Baltic Sea). Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. 2022;2:86–100 (in Russian). https://doi.org/10.22449/2413-5577-2022-2-86-100Аверкиев А.С., Клеванный К.А. Расчет экстремальных уровней воды в восточной части Финского залива // Метеорология и гидрология. 2009. № 11. С. 59–68. EDN KYKEGF.Averkiev AS, Klevanny KA. Calculation of extreme water levels in the eastern part of the Gulf of Finland. Russian Meteorology and Hydrology. 2009;34(11):741–747. https://doi.org/10.3103/S1068373909110065Averkiev A.S., Klevannyy K.A. A case study of the impact of cyclonic trajectories on sea-level extremes in the Gulf of Finland // Continental Shelf Research. 2010. № 30 (6). P. 707–714. EDN LPUYWE. https://doi.org/10.1016/j.csr.2009.10.010Averkiev AS, Klevannyy KA. A case study of the impact of cyclonic trajectories on sea-level extremes in the Gulf of Finland. Continental Shelf Research. 2010;30(6):707–714. https://doi.org/10.1016/j.csr.2009.10.010Клеванный К.А. Гидродинамические риски в районе побережья Александровская — Сестрорецк в восточной части Финского залива // Региональная экология. 2013. № 1–2(34). С. 38–45. EDN TWHUZB.Klevannyy KA. Hydrodynamical risks in the vicinity of the coast of Aleksandrovskaya–Sestroretsk in the eastern part of the Gulf of Finland. Regional Ecology. 2013;1–2(34):38–45 (in Russian).Клеванный К.А., Колесов А.М., Мостаманди М.С.В. Прогноз наводнений в Санкт-Петербурге и восточной части Финского залива в условиях работы комплекса защитных сооружений // Метеорология и гидрология. 2015. № 2. С. 61–70. EDN THAPDZ.Klevannyi KA, Kolesov AM, Mostamandi MSV. Predicting the floods in St. Petersburg and the eastern part of the Gulf of Finland under conditions of operation of the flood prevention facility complex. Russian Meteorology and Hydrology. 2015;40(2):115–122. https://doi.org/10.3103/S1068373915020077Клеванный К.А., Смирнова Е.В. О маневрировании затворами комплекса сооружений защиты Санкт-Петербурга от наводнений для предотвращения загрязнения прибрежной зоны // Региональная экология. 2016. № 4 (46). С. 24–39. EDN YLOVYF.Klevannyy KA, Smirnova ЕV. On maneuvering of water sluices of St. Petersburg flood protection barrier for reduction of pollution of coastal area. Regional Ecology. 2016;4(46):24–39 (in Russian).Андреев П.Н., Дворников А.Ю., Рябченко В.А., Цепелев В.Ю., Смирнов К.Г. Воспроизведение штормовых нагонов в невской губе на основе трехмерной модели циркуляции в условиях маневрирования затворами комплекса защитных сооружений // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6, № 4. С. 23–31. EDN SCDDDF.Andreev PN, Dvornikov AY, Ryabchenko VA, Tsepelev VY, Smirnov KG. Simulation of storm surges in the Neva Bay on the basis of a three-dimensional model of circulation in the conditions of maneuvering by gates of the flood protection barrier. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2013;6(4):23–31 (in Russian).Кантаржи И.Г. Прогноз динамики песчаного пляжа в сложных гидродинамических условиях // Океанология. 2023. Т. 63, № 6. С. 1000–1009. EDN QMLYJB. https://doi.org/10.31857/S0030157423060059Kantarzhi IG. Forecast of the dynamics of a sandy beach in complexed hydrodynamic conditions. Oceanology. 2023;63:905–914. https://doi.org/10.1134/s000143702306005xBlumberg A.F., Mellor G.L. A description of a three-dimensional coastal ocean circulation model // Heaps, N. (Ed.), Three-dimensional Coastal Ocean Models. American Geophysical Union, 1987. 208 p.Blumberg AF, Mellor GL. A description of a three-dimensional coastal ocean circulation model. In: Heaps N, editor. Three-dimensional Coastal Ocean Models. Washington, DC: American Geophysical Union; 1987. 208 p.Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. A third-generation wave model for coastal regions, Part 1. Model description and validation // Journal of Geophysical Research. 1999. 104 (C4). 7649–7666. https://doi.org/10.1029/98JC02622Booij N, Ris RC, Holthuijsen LH. A third-generation wave model for coastal regions, Part 1. Model description and validation. Journal of Geophysical Research. 1999;104(C4):7649–7666. https://doi.org/10.1029/98JC02622Нежиховский Р.А. Река Нева и Невская губа. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 112 с.Nezhykhovskiy RA. The River Neva and the Neva Bay. Leningrad: Hydrometeoizdat; 1981. 112 p. (in Russian).

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