НАБІГАННЯ ПОВЕРХНЕВОЇ ПООДИНОКОЇ ХВИЛІ НА ТОНКИЙ ВЕРТИКАЛЬНИЙ НАПІВЗАНУРЕНИЙ ЕКРАН

Анотація

Глобальні зміни клімату призводять до збільшення кількості й інтенсивності екстремальних явищ в морях і океанах (цунамі, повені, штормові нагони води та ін.). Це може мати катастрофічні наслідки, пов’язані з руйнуваннями цивільної інфраструктури, затопленням великих територій, відведених для рекреаційних цілей, втратою життів, а також може згубно вплинути на якість води, транспортування осаду та середовище існування живих організмів.

Створення штучних берм на морському дні та хвилеруйнівних молів суттєво впливають на параметри хвильових процесів, зменшуючи їх руйнівну дію в прибережній зоні. Але використання традиційних берегозахисних споруд (гребель, молів, хвилеломів) не завжди є доцільним та економічно обґрунтованим. Проникні перешкоди все частіше розглядаються як альтернативний варіант в забезпеченні економічного й екологічного захисту прибережних територій. Метою цієї роботи є обґрунтування ефективності вертикальних напівзанурених стінок для захисту берегів природних водойм від руйнівної енергії поверхневих хвиль. Така споруда є суцільною поблизу поверхні води, а знизу підтримується палями на деякій відстані від дна, що допускає перетікання води та наносів. Виконане фізичне моделювання в експериментальному каналі взаємодії поверхневої поодинокої хвилі, яка розглядається як модель цунамі, з напівзатопленою тонкою вертикальною перешкодою задля оцінки ефективності вертикальних хвильових бар'єрів в зменшенні енергії сильних нелінійних хвиль. В експериментах отримано, що при набіганні солітонної хвилі на навісну вертикальну стінку, відбита хвиля утворюється з накату падаючої хвилі на споруду, а прохідна хвиля формується після проходження маси рідини через зазор між дном і нижньою частиною стінки.

Кількісні характеристики взаємодії хвилі з перешкодою були отримані за допомогою ємнісних датчиків, які були встановлені вздовж головної осі лабораторного каналу і реєстрували збурення вільної поверхні, викликані поширенням хвилі в каналі, її відбиттям від хвильового екрану та проходженням вниз по течії. Обробка отриманих даних дозволила оцінити параметри поодинокої хвилі, що формувалася в каналі ударом важкого тіла об поверхню води – амплітуди, довжини, швидкості поширення. Зроблено оцінку затухання енергії поодинокої хвилі, що є важливою характеристикою каналу і дає змогу отримати більш точні значення по коефіцієнтам відбиття та проходження. Отримані оцінки коефіцієнтів відбиття та проходження хвилі показують, що тонкі частково занурені вертикальні бар’єри хоча й не пригнічують нелінійні солітонні хвилі повністю, але є достатньо ефективними в зменшенні їх інтенсивності. Значний вплив на коефіцієнти проходження/відбиття і, відповідно, ефективність проникної перешкоди екранного типу має глибина її занурення відносно поверхні води. Встановлено, що напівзанурені перешкоди можуть розсіювати до 60% енергії падаючої хвилі.