Воздействие волны цунами на морские гидротехнические сооружения и береговые объекты

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.

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.