Ю С Тучковенко - К вопросу о реконструкции волноломов для улучшения экологической ситуации в пляжной зоне г одессы - страница 1

Страницы:
1 

МІНІСТРЕРСТВО ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА

УКРАЇНИ

 

ОДЕСЬКА МІСЬКА РАДА

УКРАЇНСЬКИЙ   НАУКОВИЙ ЦЕНТР ЕКОЛОГІЇ МОРЯ ДЕРЖАВНА ЕКОЛОГІЧНА ІНСПЕКЦІЯ З ОХОРОНИ ДОВКІЛЛЯ ПІВНІЧНО-ЗАХІДНОГО   РЕГІОНУ   ЧОРНОГО МОРЯ

ДЕРЖАВНЕ УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЇ ТА ПРИРОДНИХ РЕСУРСІВ

В ОДЕСЬКІЙ ОБЛАСТІ УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ   БЕЗПЕКИ ОДЕСЬКОЇ   МІСЬКОЇ РАДИ ОДЕСЬКА ФІЛІЯ   ІНСТИТУТУ БІОЛОГІЇ    ПІВДЕННИХ МОРІВ

НАН УКРАЇНИ

ПІВДЕННИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР НАН ТА МОН УКРАЇНИ ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ОДЕСЬКИЙ ІННОВАЦІЙНО - ІНФОРМАЦІЙНИЙ ЦЕНТР «ІНВАЦ»

 

 

Міжнародна науково-практична конференція

 

 

 

ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ЧОРНОГО МОРЯ

 

 

ОДЕСА 31 травня -1   червня   2007 р.

 

 

Збірник наукових статей Одеса -2007

ББК 26.221.8я46 Е40

УДК 504.42(045)

Друкується   відповідно   з   рішенням       Редакційно-видавничої   Ради   при Одеському інноваційно-інформапійному   центрі "ІНВАЦ» Протокол №    5     від    17.05.2007 р.

"Екологічні проблеми Чорного моря", міжнародна науково-практична конференція (З І травня - 1 червня, 2007 .Одеса.)

Збірник наукових статей до Міжнародної науково-практичної конференції "Екологічні проблеми Чорного моря" (ЗІ травня - 1 червня, 2007, Одеса): З-б наук.ст./ відп. ред. В.М. Небрат - Одеса:[нновашйно-інформаційний центр «ІНВАЦ», 2007 р.-416 с.

У збірнику   надаються матеріали Міжнародної науково-практичної конференції '"Екологічні проблеми Чорного моря", яка пройшла 31   травня  -   1   червня  2007р. у Одеському інноваційно-інформаційному   центрі "ІНВАЦ»

 

Даний збірник г шостим в серн наукових публікацій матеріалів конференції «Екологічні проблеми Чорного моря» У виданні надані матеріали щодо стану екосистеми Чорного моря, моніторинг забруднення і стандарти якості навколишнього середовища, захист біологічної різноманітності, розробка загальної методологи улрашнння прибережною зоною моря, швидке реагування при надзвичайних ситуаціях, рибальство, освіта і громадська поінформованість в природоохоронній області і ті У статтях представлені результати наукових досліджень щодо наведеної тематики. Подані дані та їх інтерпретація належать авторам статей і ні в якому разі не можуть бути приписані членам Організаційного комітету, які склали даний збірник

Збірник призначений для широкого кола спеціалістів у галузі біології і екології моря, океанографії, техногенної безпеки і охорони природи

 

Відповідальний  редактор:                              к.е.н.     В.М. Небрат

 

2007

Е


15 02010400                                                                                                         ББК 26.2 21.8я46

УДК 504.42(045)

 

 

 

 

ISBN   978-966-8805-1 9-9


£>   Одеський інноваційно-інформаційний центр "ІНВАЦ , 2007

 

ИнБЮМ АН УССР

Одесский филиал

К ВОПРОСУ О РЕКОНСТРУКЦИИ ВОЛНОЛОМОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ПЛЯЖНОЙ ЗОНЕ Г. ОДЕССЫ

 

Тучковенко Ю.С.,    Сахненко О.И.

 

Одесский       государственный       экологический университет Одесский    филиал   Института    биологии    южных  морей НАН Украины

Проблема высокого уровня загрязнения морских вод в пляжной зоне города Одессы возникает каждое лето и приводит к закрытию многих известных пляжей, что. помимо непосредственной угрозы здоровью одесситов и отдыхающих, приводит к снижению рекреационного потенциала курорта Одессы, притока отдыхающих и доходов от курортного бизнеса. Причина данной ситуации общеизвестна: ограниченный водообмен «ковшей» пляжей с прилегающей частью моря, что обусловлено наличием сплошной стенки волнолома. В настоящее время обмен вод между «ковшами» и морем происходит лишь в пределах полуметрового приповерхностного слоя между верхней границей стенки волнолома и поверхностью моря. При отсутствии сильных ветров в летний период, в результате слабого разбавления относительно чистыми морскими водами на акваториях «ковшей» происходит накопление загрязняющих веществ, поступающих с дренажными и ливневыми стоками, сбросами из прилегающих социально-бытовых объектов и непосредственно от отдыхающих. Это приводит к повышению уровня содержания в воде загрязняющих веществ выше предельно допустимых концентраций, возникновению заморов в придонном слое «ковшей», распреснению вод выше критических пределов и гибели организмов бентоса, которые, фильтруя воду, играют существенную роль в биоочищении морской воды от загрязнений.

В отношении путей решения этой проблемы существуют противоположные мнения:

       разрушить стенки волноломов и восстановить естественный водообмен пляжной зоны с морем;

          все оставить как есть. т. к. разрушение волноломов возродит старую проблему — разрушение дренажной системы и береговой зоны в результате оползней.

Однако очевидно, что реальные пути решения этой проблемы должны находиться где-то посередине между указанными двумя крайними позициями и учитывать позитивные факторы каждой из них. Наиболее   перспективным   и   экономичным   представляется следующее

 

330решение: в пределах каждого пляжа в стенке волнолома сделать два-три
пролома до дна, ширина которых должна, с одной стороны, обеспечить
водообновление     в     ковше
          с     интенсивностью,     достаточной для

поддержания качества вод на требуемом экологическими нормативами уровне, а с другой стороны - не допустить прохождения через проломы значимых с точки зрения разрушения берега ветровых волн.

Инженерное обоснование этого решения является очень сложной и комплексной задачей, в которой можно выделить три подзадачи:

•      расчет трансформации параметров ветровых волн в прибрежной зоне моря с учетом влияния на их динамику инженерных сооружений;

•      расчет ветро-волновых течений в прибрежной зоне моря с учетом конструкции инженерных сооружений для оценки водообновления в «ковшах»;

                расчет влияния течений и ветровых волн на литодинамические процессы в прибрежной зоне моря.

Единственным научным подходом, позволяющим решить эту задачу комплексно и обоснованно, является использование методов математического моделирования указанных выше природных процессов. Речь идет о комплексе математических моделей, каждая из которых решает свою частную задачу, но в целом эти модели позволяют достигнуть конечный результат за счет того, что каждая модель использует в качестве исходной информации результаты, полученные с помощью предыдущей модели.

Опишем физические процессы, протекающие в прибрежной зоне моря при наличии подводных волноломов. Условно ее можно разделить на зону прибрежного мелководья и береговую отмель. Согласно [1], прибрежным мелководьем принято считать зону, которая окаймляет сушу и расположена в пределах глубин  0.5А > h > hKp   (Л - средняя длина волны;

h-   глубина;    пкр-   глубина   начала   разрушения   ветровых   волн),   т.е. со

стороны берега ограничена внешней границей прибойной зоны, а со стороны открытого моря глубинами, начиная с которых дно влияет на движение штормовых волн. Береговая отмель со стороны берега ограничена урезом воды, а со стороны моря - границей прибрежного мелководья, т.е. охватывает зону, в пределах которой происходит интенсивная трансформация и окончательное разрушение ветровых волн. В случае наличия подводного волнолома зоной прибрежного мелководья, по-видимому, следует считать участок прибрежной акватории прилегающий к волнолому со стороны моря, а береговой отмелью -участок между волноломом и берегом.

Для зоны прибрежного мелководья характерны следующие процессы: рефракция ветровых волн; постепенный переход круговых волновых орбит в эллиптические; постепенный разворот дрейфовых течений косого направления (в отношении береговой черты) и переход их во     вдольбереговые    течения;  постепенное увеличение турбулизации

331вод по мере продвижения к берегу в связи с взаимодействием дрейфового и компенсационного течений, увеличением шероховатости дна, разрушением гребней волн   и т.п.

Над береговой отмелью интенсивно забурунивающиеся волны завершают процесс рефракции и окончательно разрушаются; волновые колебания частиц имеют характер возвратно-поступательных движений; перенос вод происходит за счет энергии разрушающихся волн и осуществляется преимущественно вдоль берега при косом подходе волн к отмели или в сторону моря в виде сосредоточенных и распластанных струй при подходе волн по нормали к линии берега; турбулизация вод достигает наибольшего развития; происходит интенсивное взмучивание твердых частиц и возникают такие аккумулятивные формы, как знаки ряби, рифели. подводные валы, косы и т.п.: под действием течений происходит перенос наносов вдоль берега и частичный их вынос в сторону моря.

Таким образом, динамика вод в прибрежной зоне моря определяется тремя составляющими: энергетическими течениями, возникающими под действием трансформирующихся и разрушающихся волн, дрейфовыми и градиентными ветровыми течениями. Поэтому для полноты описания гидродинамических процессов, обуславливающих водообмен в прибрежной зоне моря, ограниченной волноломом, необходимо использовать два вида моделей: эволюции параметров ветрового волнения и ветро-волновой динамики   вод на мелководье.

На данном этапе нами решена первая из поставленных подзадач -проведен расчет трансформации ветровых волн в пределах прибрежной акватории типового одесского пляжа при различной конфигурации берегозащитных сооружений. Использование численной волновой модели третьего поколения SWAN (Simulating Waves Nearshore, Delft University. Нидерланды [2]) позволило с достаточной точностью учесть не только наиболее важные процессы, связанные с генерацией, распространением и диссипацией ветровых волн в прибрежной зоне, но также влияние на распространение волн препятствий подсеточного масштаба, таких как волнолом. Развитие волнового спектра в SWAN описывается уравнением спектрального баланса плотности действия /V(f7»#K которое имеет вид:

 

3       Э          д     і,    д      %г   д S

 

 

S - выражение, описывающее процессы генерации, диссипации и нелинейных межволновых взаимодействий; а - относительная частота, в - направление волн;   сх,  сх. ,са ,с# - скорости распространения плотности

действия    вдоль осей   х.у.о.в соответственно.

 

332

Расчеты производились для двух случаев: подхода волновых гребней по нормали к берегу под воздействием восточного ветра силой 14 м/с и под углом к берегу - при юго-восточном ветре.

Результаты моделирования свидетельствуют о том, что существующая конфигурация берегозащитных сооружений обеспечивает значительное уменьшение высот волн и интенсивности волновых движений волна гасится существенно. При этом можно выделить два основных участка обрушения волн - волнолом и узкая береговая отмель.

В то время как волнолом обеспечивает значительную диссипацию
волновой энергии сразу после его пересечения, полное или частичное
разрушение стенки приведет к перераспределению этой энергии по всей
ширине прибойной зоны. Следовательно, и транспорт наносов в сторону
моря, определяемый через разность действительного и равновесного для
данного берегового профиля значения диссипации волновой энергии,
также возрастет [3]. При полной ликвидации волнолома доля
разрушающихся волн на участке акватории между линией волнолома и
прибрежной 10-метровой прибойной полосой увеличится в 2-5 раз, а
придонная орбитальная скорость волнового движения, определяющая
потери волновой энергии за счет трения о дно, возрастет согласно
модельным     расчетам     на
         15-50    %.     Придонные тангенциальные

напряжения, возникающие за счет компенсационного оттока воды в сторону моря, также возрастут [4].

В результате роста придонных орбитальных скоростей волнового движения и тангенциальных напряжений у дна, следует ожидать увеличения интенсивности взмучивания донных отложений, концентрации взвешенных наносов в водной колонке и интенсификации выноса донного материала компенсационным течением в сторону моря.

С другой стороны, модельные расчеты показали, что при наличии в волноломе двух отверстий длиной 10 м каждое, поля ветрового волнения, а также процессы диссипации волновой энергии на акватории пляжа не будут отличаться от существующих, за исключением небольших участков, примыкающих непосредственно к отверстиям в волноломе. На этих участках, размером не более 10х10 м, орбитальная скорость волнового движения у дна увеличится по сравнению с ситуацией при наличии сплошной стенки волнолома не более чем на 10-15 %. Поскольку существенных изменений в процессах диссипации волновой энергии не произойдет, следует ожидать, что проломы такого размера практически не повлияют на транспорт наносов и не повлекут дополнительного разрушения береговой линии и эрозии дна прибрежной акватории. При увеличении размера отверстий до 30 м часть дна акватории, а в дальнейшем и часть берегового склона, будут подвержены беспрепятственному воздействию ветровых волн. Однако при существующем уклоне дна обрушение волны по мере ее распространения происходит достаточно интенсивно, так что высота подошедшей к берегуволны превысит значения, рассчитанные при реально существующей конфигурации защитных сооружений, не более чем на 0.05 - 0.1 м.

В дальнейшем будет произведен расчет течений с помощью модели всгро-волновой циркуляции вод и установлен оптимальный размер и расположение отверстий в волноломе, обеспечивающие достаточное для поддержания качества вод водообновление в «ковшах» пляжей.

Литература:

І.Судольский        А.С.        Динамические        явления              в        водоемах.- Л:

Гидрометеоиздат,        1991.- 261С.

2.SWAN. User пшпиаі / Delft University of Technology. Department of Civil Engineering.    -   Cycle IV.    Version  40.31.   2004.   -110 p.

3. David L. Kriebel. Robert Dean Numerical Simulation of time-dependent beach  and dune   erosion //Coastal  Engineering.- №   9.-    1985.- P.221-245.

4. Блатов А.С, Иванов B.A. Гидрология и гидродинамика шельфовой зоны Черного моря.- Киев: Наукова Думка, Морской гидрофизический ин­т   НАН  Украины,    1992.-   242 с.'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

334

Страницы:
1 


Похожие статьи

Ю С Тучковенко - Влияние ливневого стока на загрязнение прибрежной зоны г одессы

Ю С Тучковенко - Математическая модель качества водэкосистемы одесского региона северо-западной части черного моря

Ю С Тучковенко - Сезонные особенности термохалинной циркуляции одесского региона северо-западной части черного моря

Ю С Тучковенко - Якість вод екосистем шельфових зон морів в умовах антропогенного впливу

Ю С Тучковенко - К вопросу о реконструкции волноломов для улучшения экологической ситуации в пляжной зоне г одессы