Воздействие волны цунами на морские гидротехнические сооружения и береговые объекты
Аннотация
Изложен расчетный метод, позволяющий определить основные характеристики воздействия волн цунами на морские гидротехнические сооружения и объекты, размещенные в береговой зоне. Учет различных по форме объектов делает изложенный в работе подход полезным для получения оценок при решении различных прикладных задач, в том числе для расчета критериев безопасности сооружений и объектов при планировании строительства в цунамиопасных районах. В работе представлена математическая модель, используемая для количественного описания процесса взаимодействия волн цунами с морскими сооружениями и позволяющая определить значения коэффициентов давления и силы. Дана классификация береговых и прибрежных сооружений по степени их проницаемости для водного потока, выделяющая разные типы взаимодействия волнами цунами с ними. Даны формулы и соотношения, позволяющие рассчитать величины действующей на сооружения и объекты нагрузки в зависимости от их характеристик. Представлены выражения для хорошо проницаемых объектов; указаны формулы для плохо проницаемых объектов при воздействии на них фронта потока, образованного волнами цунами, и при стадии их квазистационарного обтекания волнами цунами.
Ключевые слова
Об авторах
А. А. ДорфманГермания
С. А. Печенин
Россия
К. К. Семенов
Россия
И. С. Нуднер
Россия
В. В. Максимов
Россия
Список литературы
1. Куркин А. А., Пелиновский Е. Н., Беляков В. В., Макаров В. С., Зезюлин Д В. Новые тенденции в обследовании цунами//Инженерная физика. 2016. № 5. С. 96-106.
2. Кihara N.,Niida У., Takabatake D.,Kaida Н.,Shibayama A.,Miyagawa У. Large-scale experiments on tsunami-induced pressure on а vertical tide wall // Coastal Engineering. 2015. V 1. 99. Р. 46---63.
3. Ramsden J. D. Forces on а vertical wall due to long waves, bores, and dry-bed surges // Journal ofwaterway, port, coastal, and ocean engineering. 1996. V. 122, N 3. Р. 134-141.
4. Wijatmiko 1., Murakami К. Tsunami bore pressures and forces acting on structure suпounded Ьу weir // Journal of Japan Society of Civil Engineers. Ser. В3 (OceanEngineering). 2011. V. 67, N. 2. Р. 1_625-1_630.
5. Нуднер И. С., Максимов В. В. Воздействие волн цунами на морские гидротехнические сооружения// Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2008. Т. 1, № 2. С. 45-56.
6. Arnason Н., PetroffC.,Yeh Н. Tsunami bore impingement onto а vertical column // Joumal ofDisaster Research. 2009. V. 4, N. 6. Р. 391-403.
7. Букреев В. И., Зыков В. В. Силовое воздействие волн типа бора на вертикальную пластину// Прикладная механика и техническая физика. 2008. Т. 49, № 6. С. 45-54.
8. Nakamura Т., Mizutani N., Fujima К. Тhree-dimensional numerical analysis on deformation of run-up tsunami and tsunami force acting on square structures // Proceedings ofthe 32nd lntemational Conference on Coastal Engineering, ASCE. 2010. V. 1. Р. 1-10.
9. Al-Faesly Т., Palermo D.,Nistor 1., Cornett А. Experimental modeling of extreme hydrodynamic forces on structural models // lnternational Journal of Protective Structures. 2012. V. 3,lss. 4. Р. 477-505.
10. Алешков Ю. З. Воздействие длинных волн на группу вертикальных цилиндров// Вестник ЛГУ. Сер.: Матем. и мех. 1987. № 1. С. 43-46.
11. Nouri У., Nistor 1., Palermo D. Experimental investigation of tsunami impact on free standing structures // Coastal Engineering Journal. 2010. V. 52, N. 1. Р. 43-70.
12. Araki S., Kunimatsu W, Nishiyama S., Furuse Т., Aoki S.1, Kotake У. Experimental study on tsunami wave load acting on storage tank in coastal area // Journal ofLoss Prevention in the Process lndustries. 2016. DOI: 10.1016/j.jlp.2016.10.004.
13. Fujima К., Achmad F., Shigihara У., Mizutani N. Estimation oftsunami force acting on rectangular structures // Joumal ofDisaster Research. V. 4, N. 6. Р. 404-409.
14. Ghosh D., Mittal А. К., Bhattacharyya S. К. Multiphase modeling oftsunami impact on building with openings // The Journal of Computational Multiphase Flows. 2016. V. 8, N. 2. Р. 85-94.
15. Lindt J. W, Gupta R., Garcia R. А., Wilson J. Tsunami bore forces on а compliant residential building model // Engineering Structures. 2009. V. 31, N. 11. Р. 2534-2539.
16. Дорфман А. А., Печенин С. А. Взаимодействие открытого потока с вертикальной призматической преградой // Распространение цунами и накат на берега. М.: Наука, 1981. С. 156---163.
17. Стокер Дж. Дж. Волны на воде. М.: Изд-во иностр. лит., 1959. 618 с.
18. Седов Л. И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. М.: Наука, 1966. 448 с.
19. Звягин А. В., Смирнова М Н. Движение тонкого тела вблизи свободной поверхности сжимаемой жидкости// Вести. Моск. ун-та. Сер. 1: Математика. Механика. 2009. № 2. С. 35-44.
Рецензия
Для цитирования:
Дорфман А.А., Печенин С.А., Семенов К.К., Нуднер И.С., Максимов В.В. Воздействие волны цунами на морские гидротехнические сооружения и береговые объекты. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017;10(4):16-30.
For citation:
Dorfman А.А., Pechenin S.А., Semenov К.К., Nudner I.S., Maximov V.V. Tsunami wave impact on marine hydrotechnical structures and coastal objects. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017;10(4):16-30. (In Russ.)