Моделирование гидродинамических и литодинамических береговых процессов в районе морского порта

Одной из проблем при проектировании портов является оценка перемещений береговых наносов вблизи сооружений. В статье приведены материалы оценки влияния сооружений порта на процессы береговой эрозии/аккумуляции в районе бухты Геленджик (Черное море). Все основные процессы взаимодействия волн, течений и движения наносов происходят в прибрежной зоне, поэтому в исследовании представлены возможности комплексного применения гидродинамических и литодинамических моделей. В данной работе использовались модели ветрового волнения Wave Watch III и SWAN. В качестве исходных данных использовались данные реанализа NCEP/NCAR полей ветра в период с 1989 по 2012 г. Для моделирования течений, переноса наносов и литодинамических процессов использовалась модель генерируемых волнами и ветром двумерных течений COASTOX–CUR, транспорта наносов COASTOX-SED совместно с моделью переформирования дна COASTOX–MORPHO. В сценарии моделирования рассматривалась последовательность 5-ти самых сильных штормов из рассматриваемого периода. Анализ зон размывов/аккумуляции показал, что участки интенсивного переформирования дна связаны с наиболее интенсивными течениями. Показано, что строительство сооружений порта не окажет существенного влияния на литодинамические процессы в Геленджикской бухте.

1. Шевченко Г.В., Горбунов А.О., Королев П.Ю. Гидродинамические и геоморфологические условия в районе строительства «Порта «Вера» (Уссурийский залив) // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2017. Т. 10, № 2. С. 49–62.

2. Рябченко В.А., Леонтьев И.О., Рябчук Д.В., Сергеев А.Ю., Дворников А.Ю., Мартьянов С.Д., Жамойда В.А. Меры по смягчению последствий береговой эрозии на побережье острова Котлин в Финском заливе, Балтийское море // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 2. С 36–50. doi: 10.7868/S207366731802003X

3. Holthuijsen L. Waves in oceanic and coastal waters. Cambridge: Cambridge University Press, 2007. 236 p. doi:10.1017/CBO9780511618536

4. SWAN team. Swan cycle III version 41.10AB. Scientific and Technical documentation. Delft University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, 2017.

5. Tolman User manual and system documentation of WAVEWATCH III™ version 3.14. NOAA / NWS / NCEP / MMAB. Technical Note 276. 2009, 194 p.

6. Kantarzhi I. et al. Modeling of nonlinear hydrodynamics of the coastal areas of the Black Sea by the chain of the proprietary and open source models // EGU General Assembly Conference Abstracts. 2014. Vol. 16.

7. Zheleznyak M. et al. Hydrological dispersion module of JRODOS: renewed chain of the emergency response models of radionuclide dispersion through watersheds and rivers // Radioprotection. 2016. Vol. 51. P. 129–131. doi:10.1051/radiopro/2016048

8. Аншаков А.С., Кантаржи И.Г. Верификация численной гидродинамической модели Кольского залива // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16, Вып. 4. С. 473–485. doi:10.22227/1997–0935.2021.4.473–485

9. Кантаржи И.Г., Железняк М.И., Аншаков А.С. Численное моделирование нелинейных гидродинамических процессов береговой зоны // Инженерно-строительный журнал. 2019. № 3(87). С. 80–92. doi:10.18720/MCE.87.7

10. Kalnay E. et al. The NCEP/NCAR40-year reanalysis project // Bulletin of the American Meteorological Society. 1996. Vol. 77(3). P. 437–471. doi:10.1175/1520–0477(1996)077<0437: TNYRP>2.0.CO;2

11. Saha S. et al. The NCEP climate forecast system reanalysis // Bulletin of the American Meteorological Society. 2010. Vol. 91(8). P. 1015–1057. doi:10.1175/2010BAMS3001.1

12. Saha S. et al. The NCEP Climate Forecast System Version 2 // Journal of Climate. 2014. Vol. 27. P. 2185–2208. doi:10.1175/JCLI-D-12–00823.1

13. Van Rijn L.C. Sediment transport: Part I: Bed load transport // Journal of Hydraulic Engineering. 1984. Vol. 110(10). P. 1431–1456. doi:10.1061/(asce)0733–9429(1984)110:10(1431)

14. Van Rijn L.C. Sediment transport: Part II: Suspended load transport // Journal of Hydraulic Engineering. 1984. Vol. 110(11). P. 1613–1641. doi:10.1061/(asce)0733–9429(1984)110:11(1613)

15. Van Rijn L.C. Unified view of sediment transport by currents and waves: Initiation of motion, bed roughness, and bed-load transport. Journal of Hydraulic Engineering. 2007. Vol. 133(6), P. 649–667. doi:10.1061/(asce)0733–9429(2007)133:6(668)

16. Camemen B., Larson M. A general formula for non-cohesive bed-load sediment transport // Estuarine, Coastal and Shelf Science. 2005. Vol. 63. P. 249–260. doi:10.1016/j.ecss.2004.10.019

17. Кантаржи И.Г., Аншаков А.С. Влияние компоновки оградительных сооружений на волновой режим акватории порта // Гидротехническое строительство. 2018. № 9. C. 30–37.