Подводный волнолом «Гребёнка»
English version | Русская версия
Российскими специалистами создан комплекс эффективных волногасящих сооружений – подводный волнолом «Гребёнка». Он выполнен из современного композитного материала – стеклобазальтопластика. Этот материал сопоставим по прочности со сталью и бетоном, но в отличие от них обладает высокой стойкостью к любым агрессивным средам, в том числе и к морской воде. Подводный волнолом Гребёнка очень эффективен для решения задач берегозащиты и сохранения прибрежных зон. Это современное, инновационное решение на базе передовых и эксклюзивных отечественных технологий, которые пока не применяются за рубежом.
Материал «Гребёнки»
Композитный материал имеет преимущество над бетонами по прочностным показателям при использовании в подводных берегозащитных сооружениях. Этому способствуют лучшие исходные физико-механические свойства композита в сравнении с бетоном. У бетона более низкая химстойкость к выщелачиванию, воздействию кислот и сульфатов. Бетон неустойчив к перепадам температуры и влажности. Эти факторы ведут к расслоению, растрескиванию и разрушению бетонов. Композитные материалы не подвержены коррозии, кроме того имеют упругие характеристики, которые позволяют лучше переносить переменные нагрузки.
Так, по такому важному показателю как способность упруго воспринимать нагрузки бетон существенно проигрывает — прочность бетона на сжатие в 3-4 раза меньше композита, а на растяжение прочность бетона всего 3,2 МПа против 300-350 МПа у стеклопластика. В результате композитное сооружение прослужит не менее 100 лет практически без изменения своих показателей. А для того, чтобы обеспечить нормативный срок службы бетонного волнолома 50 лет, эти недостатки бетона вынуждены компенсировать значительным увеличением массы и габаритов подводных бетонных сооружений.
Конструкция «Гребёнки»
Конструкция композитной Гребенки является мобильной и передвижной. В отличие от бетонного волнолома она не требует фундамента и подготовки дна. При необходимости Гребенка может быть переставлена в другое место, развернута под другим углом, извлечена из воды и переброшена на другой участок побережья. Чтобы обеспечить устойчивость волнолома к сдвигу при штормах, вес конструкции рассчитывается лишь для плотной посадки на существующее дно любого типа без его разрушения и проникновения вглубь грунта. В этом случае экологическое воздействие минимально.
Установка «Гребёнки»
Создание подводного бетонного волнолома требует доставки большого количества материалов на место установки, специальных плавсредств и оборудования для подготовки фундамента и погружения/размещения материалов. Всё это, в свою очередь, требует длительного времени – как правило, несколько месяцев. Причём сроки работы плавсредств сильно зависят от погодных условий. Материалы, и монтаж в итоге стоят очень дорого.
Композитный волнолом Гребенка обходится в 1,5-2 раза дешевле, чем бетонный аналог. Гребенка быстро собирается из готовых элементов в любом удобном месте побережья, там же заполняется бетоном для утяжеления, а доставляется к месту установки либо баржей, либо, что ещё проще – с помощью надувных понтонов, и там же устанавливается на дно. Таким образом монтаж участка волноломов Гребенка протяженностью 50 метров занимает 3-5 дней.
Устройство «Гребёнки»
Подводные бетонные волноломы в подавляющем большинстве – сплошные конструкции, которые хорошо останавливают энергию волны. Но: а) для эффективности во время шторма они должны выступать из воды на высоту ожидаемой волны, тем самым искажая прежний вид акватории; б) если высота будет на недостаточном уровне, то это ослабит волногасящий эффект и создаст в за волноломном пространстве нагон воды что приведёт к выносу пляжного материала из береговой зоны; в) сами по себе волноломы будут иметь сильный волноотбойный эффект, когда отбойная волна будет вымывать корневую часть пляжа перед волноломом в ещё большем объеме, чем это делает штормовая волна (возможно увеличение выноса до 2-х раз); г) сплошная линия бетонных волноломов создала бы застойные мертвые зоны, что не допускается нормативными документами по берегозащите, поэтому бетонные волноломы придется ставить с промежутками для свободного прохода воды между ними, но это тоже ослабит волногасящий эффект для всего участка в целом.
Композитная Гребенка имеет гораздо лучшие показатели по волногашению. Это было подтверждено в ходе гидрофизических исследований в НИЦ «Морские берега» АО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (АО ЦНИИС).
- коэффициент волногашения kвг = 0,89;
- высота волн за сооружением снижается в 4 раза;
- коэффициент прохождения волн ktr=0,25;
- коэффициент отражения составил kref = 0,2;
- заплесков и переливов через сооружение не зафиксировано.
Характерно, что при этом у Гребенки нет волноотбойного эффекта, она не создаёт застойных зон, а обеспечивает свободную циркуляцию воды без выноса пляжного материала. Поэтому волнолом Гребенка может быть установлен сплошной линией для плотной защиты всего закрываемого участка и эффективность волногашения комплекса волноломов Гребенка окажется выше, чем аналогичного комплекса бетонных волноломов.
Гребенка – комбинированная конструкция из донной и плавучей части, которая постоянно находится в приповерхностном слое, поднимаясь и опускаясь вместе с волной. Таким образом волнолом перехватывает и гасит волну по всей её высоте до 12 метров от дна. Есть возможность увеличение зоны действия Гребенки до 24 метров от дна. То есть одновременно с решением задачи берегозащиты сохраняется привлекательный внешний вид акватории.
Несмотря на инновационность волнолом «Гребёнка» — это разновидность «сквозных берегозащитных сооружений», разрешенных к применению существующей нормативной базой по морским берегозащитным сооружениям, и не требует дополнительной сертификации.
Целесообразность применения «Гребёнки»
Целесообразность применения Гребенки в берегозащитных мероприятиях поддержана специалистами и учеными ряда ведущих гидрофизических институтов РФ в Севастополе, Краснодарском крае, в Калининграде.
Гребенка не только не создаёт экологические проблемы, неизбежные при сплошных бетонных волноломах, но и позволяет эффективно решать их.
Аннотация — Взаимодействие волн со сквозными стенами.
Выполнены экспериментальные исследования взаимодействия волн со снвозными стенами различной снвозности, нан при отсутствии, тан и при наличии волновой намеры. В энспериментах варьировались снвозность стены и основные элементы исходных волн—высота, длина, период. По результатам исследований предложены зависимости для определения коэффициентов отражения и прохождения волн для стен различной снвозности. Это позволяет рассчитать величину максимального заплеска волны на стену, высоту прошедшей волны, высоту заплеска на береговую границу при наличии волновой камеры. Предложена расчетная схема для определения горизонтальной волновой нагрузки на сквозную стену, а также соответствующие аналитические зависимости. Выполнено сопоставление расчетных и экспериментальных волновых нагрузок на стены, которое показало, что предложенные расчетные формулы обеспечивают запас по нагрузке, составляющий порядка 10-20%.
Ключевые слова: морские гидротехнические сооружения, сквозные стены, гидравлическое моделирование, волновое воздействие, коэффициент отражения волн, высота заплеска, волновая нагрузка.
Наиболее важными качествами морских гидротехнических сооружений (оградительных, причальных и берегозащитных), с точки зрения взаимодействия с волнами, являются их волногасящая и волноотражающая способности.
По характеру взаимодействия с волнением гидротехнические сооружения, в зависимости от типа их конструкции, могут полностью отражать волны … читать подробнее.
Фото готовой к установке
«Гребёнки»
Технические показатели (PDF, 1 Мб.)