Исследование влияния размеров L-формы залива на отложение донных осадков под воздействием волн

Распространение цунами в прибрежных зонах приводит к подъёму и падению уровня воды, сильным потокам, силовому воздействию, морфологическим изменениям (эрозия, смещение), а также резонансным колебаниям в портах и гаванях. Именно в них часто проявляются опасные природные явления с разрушительными последствиями. Особо отметим морфологические изменения морского дна и берегов под действием волн цунами. Характер движения донных осадков характеризуется числом Рауза, зависящим от скорости водного потока в волнах. Существующие модели расчета волн цунами обычно выдают смещение водной поверхности и скорость частиц в воде. В данной работе расчет числа Рауза включен в программный комплекс NAMI-DANCE исследования распространения волн цунами на основе нелинейных уравнений мелкой воды. В результате удается характеризовать степень изменения морского дна без дополнительного решения морфологических уравнений для донных осадков. Численно изучается волновой режим и транспорт наносов в водных бассейнах так называемого L-типа при подходе одиночной волны цунами различного периода. Показывается, что наиболее сильный отклик происходит на резонансных частотах и особенно в критической зоне сопряжения двух прямоугольных участков бассейна. Именно в этих местах и происходят наибольшие морфологические изменения морского дна, что следует из вычисления числа Рауза.

1. Пелиновский Е. Н. Гидродинамика волн цунами. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 1996. 276 с.

2. Левин Б. В., Носов М. А. Физика цунами и родственных явлений в океане. М.: Янус-К, 2005. 360 с.

3. Keshtpoor M., Puleo J. A., Gebert J., Plant N. G. Numerical simulation of nearshore hydrodynamics and sediment transport downdrift of a tidal inlet // J. Waterw. Port Coast. Ocean Eng. 2014. V. 141. P. 0414035.

4. Keshtpoor M., Puleo J. A., Shi F. Downdrift beach erosion adjacent to the Indian River inlet, Delaware, USA // Shore & Beach. 2014. V. 82. P. 31—41.

5. Крылов Ю. М., Стрекалов С. С., Цыплухин В. Ф. Ветровые волны и их воздействие на сооружения. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 255 с.

6. Халфин И. М. Воздействие волн на морские нефтегазопромысловые сооружения. М.: Недра, 1990. 312 с.

7. Кантаржи И. Г. Воздействия на водную среду при строительстве морских портов и сооружений на шельфе // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2010. № 4(10). С. 17—28.

8. Kian R., Yalciner A. C., Aytore B., Zaytsev A. Wave amplification and resonance in enclosed basins; A case study in Haydarpasa Port of Istanbul // In Proceedings of the Currents, Waves and Turbulence Measurement (CWTM) 2015 IEEE/OES, St.-Petersburg, FL, USA, 2—6 March 2015; V. 11. P. 1–7.

9. Sawaragi T., Kubo M. The motion of a moored ship in a harbour basin // Coastal Engineering. 1982. P. 2743—2762.

10. Зайцев А. И., Пелиновский Е. Н. Прогноз высот волн цунами на российском побережье Черного моря // Океанология. 2011. Т. 51, № 6. С. 965.

11. Kioka W. R. Long period oscillations in a harbour caused by typhoon // Proceedings of 25th Conference on Coastal Engineering, Orlando, Florida. 1996. No. 25. P. 1491—1502.

12. Jeong W. M., Chae J. W., Park W. S., Jung K. T. Field measurements and numerical modelling of harbour oscillations during storm waves // Proceedings of 25th Conference on Coastal Engineering, Orlando, Florida. 1996. No. 25. P. 1268—1279.

13. Bellotti G., Franco L. Measurement of long waves at the harbor of Marina di Carrara, Italy // Ocean Dynamics. 2011. V. 61. P. 2051—2059.

14. Rabinovich A. B. Seiches and Harbor Oscillations // In Handbook of Coastal and Ocean Engineering, World Scientific Publishing Co.: Singapore, 2009. P. 193—236.

15. Thotagamuwage D.T.P. Harbour Oscillations: Generation and Minimisation of Their Impacts. Ph.D. Dissertation, The University of Western Australia, Perth, Western Australia, 2014. 136 p.

16. Анцыферов С. М., Косьян Р. Д. Взвешенные наносы в верхней части шельфа. М.: Наука, 1986. 224 c.

17. Nielsen P. Coastal bottom boundary layers and sediment transport. Singapore: World Scientific, 1992. 340 p.

18. Леонтьев И. О. Динамика профиля песчаного берега на различных масштабах времени // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2010. № 4(10). C. 78—89.

19. Kakinuma T., Toyofuku T., Inoue T. Numerical Analysis of Harbor Oscillation in Harbors of Various Shapes // Coastal Dynamics. 2009. Paper No. 384232.

20. Kian R., Pamuk A., Yalciner A. C., Zaytsev A. Effects of tsunami parameters on the sedimentation // Proceedings of the Coastal Sediments Conference (CS15), San Diego, CA, USA, 13—15 May 2015. 2015. V. 8. P. 67—74.

21. Yeh H., Li W. Tsunami scour and sedimentation // Proceedings of the 4nd International Conference on Scour and Erosion, San Francisco, CA, USA, December 2008. 2008. P. 95—106.

22. NAMI DANCE Manual / Zaytsev C., Yalciner P. K. (Eds.); Tsunami Simulation/Visualization Code NAMI DANCE versions 4.9. 2010. Available online: http://www.namidance.ce.metu.edu.tr (Accessed: 3 July 2014).

23. Yalciner A. C., Ozer C., Karakus H., Ozyurt G., Pelinovsky E., Zaitsev A., Kurkin A. Modeling and visualizatio of Tsunamis: Mediterranean examples // Tsunami and Nonlinear Waves. 2007. P. 273—283.

24. Ergin M., Keskin S., Dogan A. U., Kadıoglu Y. K., Karakas Z. Grain size and heavy mineral distribution as related to hinterland and environmental conditions for modern beach sediments from the Gulfs of Antalya and Finike, Eastern Mediterranean // Marine geology. 2007. V. 240. P. 185—196.

25. Pamuk A. Assessment of Inland Tsunami Parameters and Their Effects on Morphology. Master’s Thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 2014. 103 p.

26. Kian R. Tsunami Induced Wave and Current Amplification and Sedimentation in Closed Basins. Ph.D. Dissertation, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 2015. 163 p.