Ссылки

Южное отделение

Института океанологии РАН

Новости РФФИ

РФФИ грант-экспресс

Поиск

Российская академия наук

Институт океанологии имени П.П.Ширшова

Южное отделение Института океанологии

Отчет

О научно-исследовательской работе за 2006 год по теме:

  «Динамика береговой зоны:  новые  технологии  измерений  транспорта  наносов,  эрозия  берегов»

2005-РИ-12.0/004/099

Государственный контракт № 02.434.11.7110 от «07» ноября 2005 г.
в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям
развития науки и техники» на 2002-2006 годы»

Руководитель НИР

доктор географических наук, профессор                                                                      Р.Д.Косьян

Геленджик 2006

Список основных исполнителей

Реферат

Отчет содержит  81 страниц,  58 рисунков, ссылки на 28 источников.

Ключевые слова:

БЕРЕГОВАЯ ЗОНА, ДИНАМИКА, ВОЛНЕНИЕ, ВОЛНОВАЯ ЭРОЗИЯ, ПОТОКИ НАНОСОВ, ВЗВЕШЕННЫЕ НАНОСЫ, МОДЕЛИРОВАНИЕ, БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ, ЭКОЛОГИЯ, ОПАСНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ, АБРАЗИЯ, аккумуляция наносов, ПЛЯЖ

Настоящий отчет содержит результаты работ второго этапа исследований по проекту  «Динамика береговой зоны:  новые  технологии  измерений  транспорта  наносов, эрозия  берегов» (2005-РИ-12.0/004/099), выполняемому по Государственному контракту № 02.434.11.7110 от 7 ноября 2005 г. в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы».

В соответствии с ТЗ Госконтракта работы этого этапа включали:

- натурные исследования состояния берегов Греции и анализ хода эрозионных процессов на них с целью сопоставления с береговыми процессами на южных морях России;

- лабораторный эксперимент в Большом  волновом канале Береговой исследовательской станции Университета Ганновера и Технического университета Брауншвейга;

- моделирование распределения и флуктуации концентрации песчаных наносов,  взвешенных волнами с выраженной групповой структурой над плоским дном.

По всем направлениям исследований получены вполне удовлетворительные результаты.

Береговая линия Греческого полуострова и островов, входящих в состав Греции, по сравнению с площадью территории  весьма значительна. Она представлена множеством форм рельефа, таких как скалистые берега, клифы, пляжи и дельтовые побережья. Строение многих участков сходно с таковым ряда участков черноморского побережья России и Грузии. До 75-80%  береговой линии Греции, составляют клифы и скалистые берега, которые относительно устойчивы к процессам береговой эрозии. Но там, где клифы состоят из более мягких пород, т.е. сланцы и флиши, эрозия протекает также быстро, как и на российских берегах Черного моря. Выполненное более детальное обследование острова Родос позволило выделить на его побережье ряд литодинамических систем и дать их краткое описание.

Поскольку для существенного прогресса в изучении развития береговой зоны и ее защиты необходимы надежные количественные методы прогноза, базирующиеся на современных моделях движения наносов, в рамах проекта осуществлено физическое и математическое моделирование процессов перемещения наносов волновым потоком. Эта часть работы выполнялась в лучшем в Европе волновом канале. Сформирован  солидный банк уникальных экспериментов. Математическое моделирование распределения и флуктуации концентрации наносов, взвешенных штормовым волнением, проведено на базе современных теоретических разработок и с использованием результатов лабораторного эксперимента «SISTEX’99», выполненного ранее в том же канале.

Для решения поставленных задач использовались многочисленные публикации, отчеты по научно-исследовательским работам и экспедиционным обследованиям берегов, фондовые материалы Института океанологии и других организаций по исследуемой тематике, а также итоги собственных натурных и лабораторных исследований.

Результаты проекта будут способствовать оптимизации управления береговой зоной и внесут вклад в реализацию концепции устойчивого развития прибрежной зоны.

Содержание

Введение

Основной целью проекта «Динамика береговой зоны: новые технологии  измерений  транспорта  наносов,  эрозия  берегов» (шифр: 2005-РИ-12.0/004/099) является создание новых представлений о движении наносов и развитии берегов на основе более полных знаний о динамических процессах, полученных из наблюдений, выполненных с помощью новых технологий и предоставление менеджерам береговой зоны, инженерам и ученым достоверных способов прогноза последствий взаимодействия природы и человеческой деятельности в прибрежной зоне.

Главными задачами проекта, призванными обеспечить существенное продвижение в изучении динамики береговой зоны и разработке прикладных методов прогноза, в том числе, прогноза эрозии берегов, являются:

-   сбор и анализ данных по развитию и эрозии берегов с целью создания базы для геоморфологического анализа и верификация динамических моделей по этим данным;

-      продвижение в понимании механизмов формирования поля взвеси и потока наносов;

-   развитие представлений о взаимосвязанных изменениях структуры взвесенесущего потока и микрорельефа дна, формируемого потоками разного генезиса;

-   изучение механизмов взвешивания наносов и оценка соотношения вкладов различных механизмов при воздействии волн;

-   оценка роли крупномасштабной турбулентности в прибойной зоне в формировании потока наносов;

-      разработка нового подхода для описания осредненного профиля концентрации взвешенных наносов, который будет учитывать влияние гидродинамических, морфологических и седиментологических параметров;

-      разработка нового поколения моделей перемещения наносов штормовым волнением.

Поскольку эти задачи по существу являются актуальными для всех прибрежных стран, международная кооперация в их решении оказывается целесообразной и эффективной. Именно в таком сотрудничестве с нашими зарубежными партнерами осуществлялись работы по данному проекту. Работы включали натурные наблюдения и оценку эрозионной деятельности моря, осуществляемые на побережье Греции и России. И поскольку для существенного прогресса в изучении развития береговой зоны и ее защиты необходимы надежные количественные методы прогноза, базирующиеся на современных моделях движения наносов, в рамах проекта осуществлялись физическое и математическое моделирование процессов перемещения наносов волновым потоком.

Физическое моделирование выполнялась в лучшем в Европе волновом канале Береговой исследовательской станции, подведомственной Университету г. Ганновера и Техническому университету г. Брауншвейга (Германия). Выбор лабораторной установки обусловлен тем, что этот волновой канал позволяет моделировать динамические процессы береговой зоны практически без искажения масштаба, что чрезвычайно важно, так как при ином масштабе моделирования оказывается невозможным одновременно соблюсти подобие  гидродинамических и литодинамических процессов.

Оптимальным путем развития исследований следует считать проведение вместе с физическим моделированием, результаты которого мы можем использовать после их обработки и анализа, выполнение математического моделирования на основе уже имеющегося экспериментального материала. В этом смысле значительную ценность представляют данные международного эксперимента «SISTEX’99», проведенного в том же Большом волновом канале. Они уже могут составить серьезную базу для разработки и тестирования математических моделей, а кроме того, позволят провести сопоставление с новыми данными экспериментов.

Исходя из этого и была поставлена задача провести моделирование флуктуаций концентрации взвешенных песчаных наносов над гладким дном под волнами с выраженной групповой структурой. Такая постановка определяется тем, что имеющиеся модели описывают распределение осредненных по времени значений концентрации взвешенных наносов в волновом потоке, но не учитывают временную изменчивость потока наносов, а как показали предыдущие исследования, расчеты, основанные на таком подходе, могут на порядки отличаться от реальных концентраций.

Нам представляется, что комплексный подход, сочетающий натурные исследования, уникальный лабораторный эксперимент и математическое моделирование, является оптимальным путем решения задач проекта.

Загрузить отчет полностью в формате pdf