Математическое моделирование размыва и затопления Арабатской стрелки в период интенсивных штормов в Азовском море

В.В. Фомин1,2, Н.Н. Дьяков2, А.А. Полозок1,2

1 Морской гидрофизический институт РАН, г.Севастополь

2 Севастопольское отделение Государственного океанографического института им. Н.Н.Зубова, г.Севастополь

Аннотация

На основе морфодинамической модели XBeach выполнено исследование процессов размыва и затопления северо-восточного побережья Крымского п-ова – Арабатской стрелки (косы) под воздействием ветрового волнения и штормовых нагонов Азовского моря. С использованием данных реанализа и натурных наблюдений получены необходимые для моделирования оценки значений параметров ветрового волнения и штормовых нагонов в районе косы для штормов, возможных 1 раз в год и 1 раз в 5, 10, 25 и 50 лет. Расчеты выполнены в рамках одномерной задачи для характерного поперечного профиля косы, включающего пляж, карьер и основное тело косы. Показано, что для штормов, возможных 1 раз в год, размывается около половины пляжа, и деформации не достигают карьера. Для штормов, возможных 1 раз в 25 и 50 лет, размыву подвержен весь пляж и склон карьера, примыкающий к основному телу косы. Выявлено, что именно сочетание сильных штормовых нагонов и интенсивных ветровых волн является основным условием для возникновения размыва и затопления косы. Без учета штормовых нагонов модель не воспроизводит размывов и затопления косы.

Ключевые слова

морфодинамика, ветровое волнение, штормовой нагон, математическое моделирование, XBeach, Арабатская стрелка, Азовское море

Благодарности

Исследование выполнено в Морском гидрофизическом институте РАН в рамках НИР No 0827-2018-0004 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» при поддержке грантов РФФИ No 18-05-80035 и No 18-05-00333.

Для цитирования

Фомин В. В., Дьяков Н. Н., Полозок А. А. Математическое моделирование размыва и затопления Арабатской стрелки в период интенсивных штормов в Азовском море // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2019. № 4. С. 40–50. EDN JEMEDD. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2019-4-40-50

Fomin, V.V., Dyakov, N.N. and Polozok A.A., 2019. Mathematical Modeling of Erosion and Flooding of the Arabat Spit during the Intense Storm in the Sea of Azov. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (4), pp. 40–50. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2019-4-40-50 (in Russian).

DOI

10.22449/2413-5577-2019-4-40-50

Список литературы

  1. Геология Азовского моря.– Киев, 1974.– 246 с.
  2. Divinskii B., Fomin V., Kosyan R., Lazorenko D. Maximum waves in the Black Sea // Proc. 14th International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation MEDCOAST 2019 (Marmaris, Turkey, 22-26 Oct 2019).– Mugla, Turkey: MEDCOAST Foundation, 2019.– v.2.– P.799-810.
  3. Divinsky B.V., Fomin V.V., Kosyan R.D., Ratner Y.D. Extreme wind waves in the Black Sea // Oceanologia.– 2019. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2019.06.003
  4. Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. A third-generation wave model for coastal regions. Model description and validation // J. Geophys. Res.– 1999.– 104(C4).– P.7649-7666.
  5. SWAN Cycle III version 41.20. User Manual.– Delft University of Technology, Netherlands, 2018.– 121 p.
  6. Lopatoukhin L.J., Rozhkov V.A., Ryabinin V.E., Swail V.R., Boukhanovsky A.V., Degtyarev A.B. Estimation of extreme wind wave heights // World Meteorological Organisation. JCOMM Technical Report WMO/TD-No. 1041.– 2000.
  7. Крылов Ю.М. Спектральные методы исследования и расчета ветровых волн.– Л.: Гидрометеоиздат, 1966.– 255 с.
  8. Атлас волнения, течений и уровня Азовского моря / Украинский научно-исследовательский гидрометеорологический институт НАН Украины / Под ред. В.В.Фомина.– Киев: Феникс, 2012.– 238 с.
  9. Roelvink D., Reniers A., van Dongeren A., van Thiel de Vries J., McCall R., Lescinski J. Modeling storm impacts on beaches, dunes and barrier islands // Coastal Engineering.– 2009.– 56.– P.1133-1152.
  10. Roelvink D., Reniers A., van Dongeren A., van Thiel de Vries J., Lescinski J., McCall R. Beach Model Description and Manual.– UNESCO-IHE Institute for Water Education Report, 2010.– 106 p.
  11. Фомин В.В., Алексеев Д.В., Харитонова Л.В. Моделирование морфодинамики Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа.– 2013.– вып.27, т.1.– С.374-380.
  12. Гуров К.И., Фомин В.В., Лазоренко Д.И. Моделирование перераспределения песчаных фракций по подводному береговому склону под воздействием ветрового волнения // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря.– 2016.– вып.3.– С.65-71.
  13. Gurov K.I., Udovik V.F., Fomin V.V. Modeling of the coastal zone relief and granulometric composition changes of sediments in the region of the Bogaily Lake Bay-Bar (the Western Crimea) during storm // Physical Oceanography.– 2019.– 26(2).– Р.170-180.
  14. Gurov K.I., Fomin V.V., Alekseev D.V., Ivancha E.V. Sediments granulometric composition dynamics in Kalamitsky Gulf // Proc. 14th International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation MEDCOAST 2019 (Marmaris, Turkey, 22-26 Oct 2019).– Mugla, Turkey: MEDCOAST Foundation, 2019.– v.2.– P.597-606.
  15. Smagorinsky J. General circulation experiments with primitive equations. I. The basic experiment // Mon. Weather Rev.– 1963.– v.91.– P.99-164.>
  16. Larson M., Kraus N.C. SBEACH: numerical model for simulating storm-induced beach change. Tech. Rep. / CERC-89-9. US Army Eng. Waterw. Exp. Station. Coastal Eng. Res.Center, 1989.– 267 p.
  17. Леонтьев И.О. О некоторых свойствах процесса формирования профиля песчаного берега // Процессы в геосредах.– 2015.– № 2.– С.75-82.
  18. Fomin V.V., Alekseev D.V., Lemeshko E.M., Lazorenko D.I. Simulation and analysis of sea floods in the Don River Delta // Russian Meteorology and Hydrology.– 2018.– v.43, № 2.– P.95-102.

Текст статьи

Скачать статью в PDF-формате