МОДЕЛЮВАННЯ ВЗАЄМОДІЇ ХВИЛЬ З ЗАХИСНОЮ ДАМБОЮ МОРСЬКОГО КАНАЛУ ДУНАЙ – ЧОРНЕ МОРЕ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2222-0631.2023.01.09Ключові слова:
хвильове навантаження, захисна дамба, математичне моделювання, експериментальні дослідження, пульсації тиску, берма, укісАнотація
Забезпечення безперебійного судноплавства по річці Дунай і найкоротший вихід у Чорне море є пріоритетним напрямком реалізації сьомого міжнародного транспортного коридору, який об’єднує країни Європи та Азії. З цією метою було збудовано огороджувальну дамбу Морського каналу глибоководного суднового ходу Дунай – Чорне море, яка під час штормових хвиль та льодового навантаження була частково зруйнована. Це викликало необхідність проведення науково-дослідних робіт з метою підсилення експлуатаційної стійкості дамби та забезпечення її ефективного використання. В роботі наведені результати чисельного і фізичного моделювання взаємодії хвиль з захисною дамбою Морського каналу суднового ходу Дунай – Чорне море та навантажень на конструкцію дамби. Математичне моделювання було виконане з застосуванням рефракційної та спектральної моделі SWAN, а також моделі XBeach. Експериментальні роботи було проведено в лабораторних умовах в хвильовому каналі. Було отримано розрахункове розподілення хвильового поля поблизу дамби в умовах штормового нагону та визначені просторово-часові характеристики пульсацій хвильового тиску на обтічну поверхню моделі захисної дамби. Отримано інтегральні та спектральні характеристики поля пульсацій тиску та запропоновано багатоступінчату форму дамби з двома бермами, яка суттєво зменшує хвильове навантаження та є стійкою до штормових хвиль. Берми виконали функції підводних хвилеломів та значно зменшили енергію хвильового впливу на верхню частину дамби. Визначено оптимальну форму дамби та геометричні параметри її фронтальної поверхні. Запропоновано в натурних умовах побудувати мористу частину захисної дамби з такими параметрами: нижній глибоководний укіс з нахилом 1 : 1,5, далі на глибині 4 м нижня берма шириною 10 м. Потім зробити укіс з нахилом 1 : 5, а далі на глибині 2 м встановити верхню берму шириною 10 м. Закінчити захисну огороджувальну дамбу Морського підхідного каналу глибоководного суднового ходу Дунай – Чорне море рекомендується гребнем під нахилом 1 : (3 – 3,5). Облицювання фронтальної частини дамби слід зробити з кам’яного накиду камінням фракції 1,2 м.
Посилання
Golodnitsky A. G. Analysis of hydromorphological and technogenic processes during the operation of the Danube-Black Sea GCC within the project «Creation of a deep-water vessel course of the Danube-Black Sea on the Ukrainian part of the delta. Full development in 2015». Izmail, DGMO Publ., 2015. 9 p.
Khomicky V. V., Ostroverkh B. M., Tkachenko V. A., Voskoboinick V. A., Tereshhenko L. M. Improvement of protection dam of the Marine approach channel Danube-Black sea. Environ. Safety Natural Resources. 2019, vol. 35, no 3, pp. 57–76.
Yeganeh-Bakhtiary A., Houshangi H., Abolfathi S. Lagrangian two-phase flow modeling of scour in front of vertical breakwater. Coastal Engineering. 2020, vol. 159, ID 103556. http://dx.doi.org/10.1080/21664250.2020.1747140.
Abdolmaleki M., Kamalan H. Modeling of vertical breakwater wall under bilateral seawater load. J. Hydraul. Struct. 2019, vol. 5, no 1, pp. 89–97. https://doi.org/10.22055/JHS.2019.30747.1120.
Tao A., Xu W., Si J., Chen S., Zhao H., Wang G. Experimental study on time-varying failure evolution of armour blocks on sloping breakwaters. Ocean Engineering. 2023, vol. 279, ID 114395. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.114395.
SWAN Cycle III version 41.31. User Manual. Delft University of Technology, Netherlands, 2019. 149 p.
XBeach Model Description and Manual. UNESCO-IHE Institute for Water Education, Del-tares and Delft University of Technology, Netherlands, 2015. 108 p.
Yakovlev V. V. Two-dimensional models of planar transformation of waves in liquid of variable depth. J. Fluid Mech. Res. 2003, vol. 30, no 3, pp. 311–320.
Voskoboinick V., Khomitsky V., Voskoboinyk O., Tereshchenko L., Voskoboinick A. Wave loads on protective dam of the Marine channel of the Danube-Black sea. Hydro-environment Research. 2021, vol. 35, no 3, pp. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jher.2021.01.003.
Sorensen R. M. Basic coastal engineering. NY, Springer Science, 2006. 330 p.
Voskoboinick V., Kornev N., Turnow J. Study of near wall coherent flow structures on dimpled surfaces using unsteady pressure measurements. Flow Turbulence Combust. 2013, vol. 90, no 4, pp. 709–722. https://doi.org/10.1007/s10494-012-9433-9.
Voskoboinick V. A., Voskoboinick A. A., Turick V. N., Voskoboinick A. V. Space and time characteristics of the velocity and pressure fields of the fluid flow inside a hemispherical dimple generator of vortices. J. Eng. Physics and Thermophysics. 2020, vol. 93, no. 5, pp. 1205–1220. https://doi.org/10.1007/s10891-020-02223-3.
Bendat J. S., Piersol A. G. Random Data : Analysis and Measurement Procedures, 4th Edition. NY, Willey, 2010. 640 p.
Voskoboinick V., Onyshchenko А., Voskoboinyk O., Makarenkova A., Voskobiinyk A. Junction flow about cylindrical group on rigid flat surface. Heliyon. 2022, ID e12595. http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4092211.
