Комплексное исследование волновых и литодинамических процессов в береговой зоне п. Морское (Восточный Крым)

Л. В. Харитонова*, Д. В. Алексеев, В. В. Фомин

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: l.kharitonova@mhi-ras.ru

Аннотация

Ветровое волнение может оказывать существенное влияние на объекты прибрежной инфраструктуры. Цель работы – комплексное исследование региональных характеристик ветрового волнения в районе п. Морское (юго-восточное побережье Крыма), необходимых для разработки проекта реконструкции транспортной магистрали, примыкающей к береговой зоне. На основе космических снимков и картографической информации изучена динамика пляжа в исследуемом районе. Показано, что до строительства берегозащитных сооружений ширина пляжа на исследуемом участке составляла 25–30 м, после строительства – уменьшилась до 15–25 м. На основе данных реанализа ветрового волнения, полученных с использованием спектральной модели SWAN и полей приземного ветра ERA-Interim за 1979–2017 гг., проведены расчеты режимных характеристик волнения в прибрежной зоне п. Морское. Установлено, что максимальную повторяемость (более 16 %) имеют волны со средними периодами 3.0–3.5 с. Наибольшую повторяемость имеют ветровые волны, приходящие из сектора юго-восток – юго-юго-восток. Получены оценки экстремальных характеристик ветрового волнения, возможных один раз в заданное количество лет. С помощью гидродинамической модели SWASH выполнено математическое моделирование наката волн на береговую зону. В расчетах использовалась регулярная сетка рельефа береговой зоны с высоким пространственным разрешением, построенная на основе интерполяции результатов топогеодезической и батиметрической съемок. Набегающая волна задавалась в виде солитона высотой 2.0; 3.0 и 3.4 м. Получено, что при высоте набегающей волны 2.0 м вертикальный волновой заплеск в исследуемом районе изменяется в пределах 1.7–2.2 м. При высоте 3.4 м заплеск достигает 1.8–2.9 м. В этом случае происходит полное затопление пляжа. При накате скорости волновых течений достигают 5 м/с. Вдоль нижней границы клифа придонная максимальная скорость течения достигает 1.5–1.75 м/с. При таких скоростях у клифа возможен размыв пляжа, состоящего из материала крупностью до 60–90 мм.

Ключевые слова

ветровое волнение, накат волн, математическое моделирование, статистические характеристики, Черное море, Крым, SWAN, SWASH

Благодарности

Исследование выполнено при поддержке государственного задания Морского гидрофизического института РАН, тема № 0555-2021-0005, шифр «Прибрежные исследования».

Для цитирования

Харитонова Л. В., Алексеев Д. В., Фомин В. В. Комплексное исследование волновых и литодинамических процессов в береговой зоне п. Морское (Восточный Крым) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 3. С. 5–22. EDN JBROJG. doi:10.22449/2413-5577-2021-3-5-22

Kharitonova, L.V., Alekseev, D.V. and Fomin, V.V., 2021. Comprehensive Study of Wave and Lithodynamic Processes in the Coastal Area of the Village of Morskoye (Eastern Crimea). Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 5–22. doi:10.22449/2413-5577-2021-3-5-22 (in Russian).

DOI

10.22449/2413-5577-2021-3-5-22

Список литературы

  1. Горячкин Ю. Н., Долотов В. В. Морские берега Крыма. Севастополь : Колорит, 2019. 256 с.
  2. Goryachkin Yu. N., Kharitonova L. V. Changes of the Crimean coast in the last century // Proceedings of the Thirteenth International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation, MEDCOAST 2017 (Mellieha, Malta, 31 October – 04 November 2017). Dalyan, Muğla, Turkey : Mediterranean Coastal Foundation, 2017. Vol. 2. P. 861–870.
  3. Горячкин Ю. Н., Репетин Л. Н. Штормовой ветро-волновой режим у Черноморского побережья Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. Вып. 19. С. 56–69.
  4. Ефимов В. В., Комаровская О. И. Атлас экстремального ветрового волнения Черного моря. Севастополь : МГИ НАНУ, 2009. 59 с.
  5. Extreme wind waves in the Black Sea / B. V. Divinsky [et al.] // Oceanologia. 2020. Vol. 62, iss. 1. P. 23–30. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2019.06.003
  6. Дивинский Б. В., Косьян Р. Д. Волновой климат прибрежной зоны Крымского полуострова // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 2. С. 101–110. doi:10.22449/0233-7584-2018-2-101-110
  7. Wind Waves in the Black Sea: Results of a Hindcast Study / V. S. Arkhipkin [et al.] // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2014. Vol. 14, iss. 11. P. 2883–2897. https://doi.org/10.5194/nhess-14-2883-2014
  8. Gippius F. N., Myslenkov S. A. Black Sea wind wave climate with a focus on coastal regions // Ocean Engineering. 2020. Vol. 218. 108199. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.108199
  9. Maximum Waves in the Black Sea / B. Divinskii [et al.] // Proceedings of the Fourteenth International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation, MEDCOAST 2019 (Marmaris, Turkey, 22–26 October 2019). Muğla, Turkey : MEDCOAST Foundation, 2019. Vol. 2. P. 799–810.
  10. Полонский А. Б., Фомин В. В., Гармашов А. В. Характеристики ветрового волнения Черного моря // Доповiдi Національної академії наук України. 2011. № 8. С. 108–112.
  11. Zijlema M., Stelling G., Smit P. SWASH: An operational public domain code for simulating wave fields and rapidly varied flows in coastal waters // Coastal Engineering. 2011. Vol. 58, iss. 10. P. 992–1012. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2011.05.015
  12. Куркин А. А. Нелинейная и нестационарная динамика длинных волн в прибрежной зоне. Нижний Новгород : Тип. ННГУ, 2005. 329 с.
  13. Estimation of extreme wind wave heights / L. J. Lopatoukhin [et al.]. World Meteorological Organisation, 2000. 70 p. (JCOMM Technical Report ; No. 9 ; WMO/TD-No. 1041).
  14. Крылов Ю. М. Спектральные методы исследования и расчета ветровых волн. Л. : Гидрометеоиздат, 1966. 255 с.
  15. Gourlay M. Wave set-up, wave run-up and beach water table: Interaction between surf zone hydraulics and groundwater hydraulics // Coastal Engineering. 1992. Vol. 17, iss. 1–2. P. 93–144. https://doi.org/10.1016/0378-3839(92)90015-M

Скачать статью в PDF-формате