10.5.2: Пристані або берегові нормальні хвилерізи

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1741

Judith Bosboom & Marcel J.F. Stive
Delft University of Technology via TU Delft Open

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

2021-12-13 пнг — Малюнок 10.9: Порт Схевенінген в серпні 2010 року. Авіаквитки з міста Рейксвотер

Причал - це структура, перпендикулярна узбережжю, яка простягається в море і захищає гавань або стабілізує берегову лінію. Висоти гребенів причалів часто значно вище MSL (див. Рис. 10.8 і 10.9). Вони часто функціонують як хвилеріз тим, що зменшують хвилеподібну дію за ним. Далі досліджуються морфологічні функції цих причалів або хвилерізів.

Функція 1: Блокування берегового транспортування піску, який в іншому випадку осідає у днопоглиблений підхідний канал

Коли береговий транспорт загрожує осіданням у вхідному каналі до гавані або річки, цей процес може бути перерваний шляхом побудови пристані трохи «вгору» від гавані або річки (звідки пісок надходить). Цей причал або хвилеріз повинен простягатися принаймні через зону вимикача, навіть під час штормів, і навіть після того, як узбережжя просунулося вперед в результаті нарощування. Матеріал, що перевозиться уздовж узбережжя, буде накопичуватися проти пристані на високому боці.

Як правило, днопоглиблювальні роботи потрібні для підтримки підхідного каналу на необхідній глибині для судноплавства. хвилерізи голландського порту Еймюйден простягаються приблизно на 2,5 км в море, тим самим (частково) запобігаючи осіданню в підхідному каналі. У багатьох випадках підхідний канал простягається на море від кінця хвилерізів. Тут обслуговування штучного русла обходиться дорожче, ніж для ситуації між хвилерізами. Це пов'язано з тим, що в незахищеному каналі можуть відбуватися великі осідання, а днопоглиблювальні роботи менш ефективні через хвильової дії. Оптимальна довжина хвилерізів випливає з балансу між витратами на будівництво хвилерізу і витратами на утримання вхідного каналу.

Вплив довгих споруд на морфодинаміку прилеглих берегів може бути дуже великим. Оскільки перенесення осадових відкладень, спричинені хвилею, перериваються, очікується осадження та приріст берегової лінії на стороні вгору. З боку низу відбудеться ерозія і відступ берегової лінії (див. Також Сект. 8.4.2). Ця картина осідання/ерозії уникається при впровадженні адекватної системи обходу піску.

Крім того, чим далі хвилерізи поширюються на море, тим більше впливають (приливні) течії (див. Розділ. 5.7.2). Скорочення течій (високі швидкості) безпосередньо біля входу в порт перешкоджає безпечному в'їзду і відходу з порту судами. Скорочення може додатково призвести до локального розмивання (можливо, підриву стійкості хвилерізів). При грамотно підібраному плануванні хвилеріза течії можна керуватися таким чином, що неприємність для судноплавних операцій буде прийнятною, а розтирання зменшується максимально.

На малюнку 10.10 показано портове рішення на основі природи на узбережжі Західної Африки, яке було названо Sandbar Breakwater. Уздовж узбережжя Гвінейської затоки транспортування довгих відкладень є односпрямованим і перешкоди, такі як хвилеріз, призводять до сильного осадження вгору і безперервної прибережної ерозії на стороні зниження.

Концепція Sandbar Breakwater полягає у тому, щоб зробити неминучий зростаючий пісочний дрейф основою для захисту порту, одночасно відновлюючи природний баланс піску шляхом повторюваного живлення вниз, на Sand Engine (Van der Spek et al., 2020).

Довгі споруди, що виходять у відкрите море, впливають не тільки на морфологію берегів, але також можуть впливати на транспортні структури мулу та, наприклад, личинок риб. Ці удари можуть відчуватися на досить великих відстанях від конструкцій через низьку швидкість осідання. Ці аспекти повинні бути враховані в процесі прийняття рішень. Порівняйте обговорення в Нідерландах можливого впливу розширення Maasvlakte (порт Роттердам) на процеси в Ваттовому морі.

Функція 2: Стабілізація природного гирла річки або прибережного входу

Природні гирла річок та прибережні заводи, що стоять перед бар'єрними косами, зазвичай мають входи, які мігрують з часом (див. Розділ. 8.4.5). З метою захисту існуючої інфраструктури та майна на розмиває стороні гирла та розміщення судноплавства (яхти; риболовецьких суден) ці входи можуть бути закріплені в певному положенні. Це може бути досягнуто шляхом побудови двох причалів по обидва боки гирла (див. Рис. 10.11).

Оскільки в більшості випадків ці причали будуть переривати природний транспорт довгих відкладень, належна конструкція вимагає додаткових заходів для відновлення транспортування осаду через гирло річки або приливний вхід. Це можна зробити за допомогою піщаної байпасної системи, яка по суті повинна складати невід'ємну частину конструкції стабілізуючої конструкції.

Оцінка необхідної потужності піщаної обхідної системи - непросте завдання. Це пояснюється тим, що потужність повинна базуватися не тільки на річній пропускній здатності осаду, але й на коливаннях часу та просторовому розподілі. Добре відкалібровані математичні моделі можуть забезпечити хорошу першу оцінку на основі розрахованих фактичних швидкостей транспортування осаду та їх розподілу в просторі та часі.

Спокусливо розглядати (щорічне) зростання коси (швидкість міграції гирла) як міру щорічного транспортування чистого осаду. Майте на увазі, однак, що в природних системах часто лише частина річного транспорту чистого осаду сприяє зростанню коси; інша частина обходить природним чином. Якщо враховувати тільки зростання коси, то темпи наростання і ерозії після стабілізації і необхідна пропускна здатність байпасної системи можуть бути в значній мірі занижені. Тому можна відкласти проектування байпасної системи, поки природа не покаже реальні величини, пов'язані з накопиченням з одного боку та ерозією з іншого боку. Однак відстрочка проектування системи обходу («почекаємо і подивимося») означає у багатьох випадках, що в кінці дня не залишається грошей на побудову належної системи. Без адекватної системи обходу піску негативний вплив проекту стабілізації, будучи ерозією на нисній стороні причалів, не пом'якшується.

Як і в попередніх випадках, стабілізація гирла річок або приливних вод вимагає комплексного процесу прийняття рішень з урахуванням як запланованих переваг, так і можливих несприятливих наслідків.

Функція 3: Промивання вхідного каналу в гавань або річку шляхом звуження входу

Коли річка з досить великим запасом осаду впадає в море, мілкоутворення можна очікувати трохи офшорного від гирла річки. Ця мілина може стати основною перешкодою для судноплавства, особливо під час сильних штормів, коли хвилі ламаються на мілині. Для того, щоб підштовхнути мілководне утворення до глибшої води, в гирлі річки можуть бути побудовані дві пристані, таким чином, щоб вхід тримався вузьким, поки не буде досягнута більш глибока вода. Таким чином збільшуються швидкості потоку на вході, що призводить до збільшення пропускної здатності осаду, яка має тенденцію тримати вхід відкритим.

Функція 4: Запобігання структурної ерозії піщаного узбережжя поблизу приливного входу

Розтяжки берегів біля приливних отворів, як правило, дуже динамічні (див. Секти. 9.4.2 і 10.3.3). Часто одна сторона вхідного отвору показує аккретивну, а інша сторона (сторона зниження) - ерозійну тенденцію. Будуючи довгий пірс (греблю) біля входу в кінці розмивається узбережжя (рівень гребеня греблі повинен бути досить високим, щоб уловлювати опади), запобігає зникненню відкладень в приливний басейн. Спорудження греблі довжиною 800 м в північній частині голландського острова Тексел в 1995 році є таким прикладом (рис.10.12). Хоча ця гребля зупинила прибережну ерозію (див. Також рис. 9.14) досі незрозуміло, як приливний припливний та приливний басейн реагуватимуть у довгостроковій перспективі на зменшення річного запасу осаду. Через велику площу поверхні приливного басейну короткострокові наслідки були відносно невеликими.