В работе представлены результаты изучения характеристик профиля волн цунами, полученных в лабораторных условиях, при распространении над ровным дном. Выполнено исследование зависимости скорости нарастания переднего фронта, характеристик диспергирующего хвоста волны, длительности основного волнового импульса от ее высоты для различных значений глубины. С применением методов математической обработки данных показан преимущественно линейный характер данной зависимости. В работе представлено сравнение профиля волны, зафиксированного в ходе опытных исследований, с результатами численных расчетов, описывающих процесс генерации волны лабораторным волнопродуктором. Вычисления выполнялись с применением математических моделей, основанных на потенциальной теории идеальной несжимаемой жидкости (метод граничных элементов) и на теории вязкой несжимаемой двухкомпонентной жидкости (метод конечных разностей). Полученные результаты могут быть использованы в инженерных расчетах характеристик воздействий волн цунами на гидротехнические сооружения, для апробации численных моделей, описывающих процессы генерации и распространения волн цунами - в том числе в лабораторных условиях. Настоящая статья является продолжением исследований авторского коллектива, направленных на разработку математической модели возникновения и распространения одиночных волн в физическом эксперименте.

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.

Для уменьшения волновых нагрузок на плавучие морские сооружения (платформы и понтоны) в настоящее время используют защитные экраны, частично или полностью непроницаемые. Настоящая работа посвящена изучению взаимодействия длинных морских волн с конструкциями, образованными защищаемым сооружением и защитным экраном и расположенными над пологим откосом. В работе представлены результаты экспериментальных и численных исследований величин заплескав и силовых воздействий на полупогруженное тело вшироком диапазоне высот набегающих волн для разных типов экрана, разных отношений осадки тела и местной глубины, расстояний между экраном и телом и для других характеристик. Опытные исследования проводились в гидроволновой лаборатории в лотке с установленным в нем стационарным вакуумным волнопродуктором для создания волн типа цунами. Для численных исследований использовались нелинейная модель течений несжимаемой жидкости и пошаговый алгоритм расчета на подвижных сетках, адаптирующихся к подвижной свободной границе и имеющих сгущения в окрестности исследуемых сооружений. Генерация волн выполнялась численным волнопродуктором, моделирующим реальный вакуумный волнопродуктор экспериментальной установки. В статье определены значения параметров конструкции, при которых защитный экран уменьшает величины заплескав и силовых воздействий на плавучее тело.

Работа посвящена исследованию изменений структуры грунта у оснований морских гидротехнических сооружений, вызванных воздействием на них волн цунами. Представлены результаты выполненных экспериментальных исследований для двух видов сооружений: морской ледостойкой стационарной платформы гравитационного типа и берегоукрепления откосного типа с защитным слоем из наброски. В ходе опытных исследований воздействия волн цунами на морскую платформу гравитационного типа были получены сформировавшиеся профили дна и выполнен их анализ. В результате получены количественные сведения о степени разрыхления грунта у основания платформы. Полученные данные свидетельствуют о возможной независимости значения степени разрыхления грунта от числа Эйлера, характеризующего интенсивность волнового воздействия на грунт. Экспериментальные исследования воздействия волн цунами на берегоукрепительное сооружение откосного типа показали, что фильтрационные потоки, возникающие в теле наклонной грани сооружения, в результате воздействия волны цунами способствуют изменению структуры каменной наброски, которое приводит к увеличению пористости грунта, слагающего тело сооружения. Отмечено качественное подобие следствий воздействия волн цунами на грунт и на набросные элементы гидротехнического сооружения.

В данной работе выполнен краткий обзор теоретических и экспериментальных исследований по проблеме воздействия волн цунами на элементы откосных сооружений. Приведены авторские результаты экспериментальных и теоретических исследований, которые были положены в основу руководящих документов при проектировании морских защитных гидротехнических сооружений и Свода Правил «Здания и сооружения в цунамиопасных районах. Правила проектирования», вышедшего под эгидой Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации в 2017 году. Исследовалось влияние шероховатости сооружений на величину наката одиночной волны. Расчеты проводились с использованием модели длинных волн, полученной профессором Алешковым Ю.З., реализованной разностной схемой второго порядка. В данной работе рассмотрены защитные сооружения в виде откоса с вертикальной стенкой и откоса с бермой и вертикальной стенкой. Приведено сравнение расчетных данных с данными экспериментальных исследований для двух относительных высот волны. В завершающей части приводятся новые результаты, полученные при численном моделировании цунами на основе полных уравнений Эйлера (авторами построена новая, полностью консервативная схема второго порядка для численной реализации этих уравнений), и рассматриваются перспективы дальнейшего изучения проблемы взаимодействия цунами с защитными сооружениями.

Оцениваются динамические нагрузки на подводные вертикальные цилиндрические части морских платформ при воздействии полнонелинейных внутренних волн, генерируемых многокомпонентным баротропным приливом, распространяющимся вдоль вертикального разреза над неровностями дна в условиях Охотского моря (залив Анива, юго-восточная часть шельфовой зоны острова Сахалин). Эволюция этого процесса анализируется с помощью численной модели для уравнений Эйлера, описывающих движение несжимаемой стратифицированной по плотности жидкости в вертикальной плоскости. Интенсивность силы давления на подводную боковую поверхность опоры морской платформы и ее расчетный изгибающий момент выражаются в соответствии с формулой Морисона для цилиндрической сваи диаметром 2.5 м и высотой 42 м и рассчитаны как функции времени. Во время приливного цикла эти характеристики могут достигать значений 2.3∙105 Н и 4.8∙106 Н∙м, соответственно. Определена также частота появления больших пиковых значений в поле скорости внутренних волн и вероятности соответствующих этим пикам высоких нагрузок. Значительная неравномерность распределения скорости, а также динамических нагрузок по глубине является типичной особенностью воздействия внутренних волн.

4 сентября 2017 года исполнилось 80 лет со дня рождения Вячеслава Алексеевича Сапрыкина