Подводные паруса

Инженер-гидротехник Анатолий Яценко

«Для того, чтобы уменьшить силу волны и предотвратить дальнейшее вымывание пляжей, привычные буны в проекте дополнены крупными волноломами, сложенными из тетроподов – своеобразные нагромождения бетонных конструкций, цель которых уменьшить силу волны. Всего будет четыре крупных буны, длиной до 160 м, расположенных через каждые 500 метров пляжной полосы» — отмечает председатель ОУ «Градостроительный совет города-курорта Сочи» Ольга Козинская.

Все правильно, волны делают свою работу. Тайны водных потоков непостижимы. И как показал собственный многолетний опыт управления одним их крупнейших эксплуатационных гидроучастков республики, в первую очередь для ученых и разработчиков гидротехнических сооружений. Но, некоторые аспекты можно, и даже разумно, учесть.

Не углубляясь в кошмар прикладной гидравлики, отметим, что решающими являются скорость и направление водных течений, потоков, струй. Именно от них и зависит транспортирование осадочных материалов, таких как гравий и песок, а в конечном итоге, состояние береговой линии. Попробуем рассмотреть под углом этих аспектов существующие гидротехнические сооружения центрального пляжа города-курорта Сочи. Большинство из них представляет собой протянутый между бунами гравитационный волнолом, схема которого имеется в СП 32-103-97 «Проектирование морских берегозащитных сооружений». Отметим момент, когда частицы воды в волне переходят в горизонтальное движение в сторону берега (либо уже его имеет, т.е. не важно, поступательная или стоячая волна начинает действовать на сооружение). Получаем схему стандартного водомерного лотка САНИИРИ. Отменная гидравлика подхода, с минимумом гидравлических сопротивлений, скорость на гребне сооружения V многократно превосходит скорость подхода v, в строгом соответствии с формулой Бернулли. Кажется все в порядке. Если бы не было обратного потока. А он есть, ведь в море должен вернуться тот же объем воды, который прошел через волнолом. Не меньше.

Еще раз – это очень важный момент. Не имеет ни малейшего значения, на что будет израсходована вся мощь, вся энергия штормовой волны – разобьется она вдребезги о стену с давлением 100 тонн на квадратный метр, будет дробить и выбрасывать на высоту в несколько метров камни, перетаскивать с места на место тысячи тонн песка, гравия и ракушечника или тихо-мирно быстро развернется, и назад – обратно в море уйдет тот же объем воды. Это замкнутая система. И объем этот очень даже не маленький. Частично над гребнем, но больше низом, через щели сооружений, и на скоростях зачастую превышающих входные, обратный поток обеспечивает постоянный вымыв песка и мелких фракций камня в море.

Во вновь предложенной 10 июня 2010 года на заседании градостроительного совета концепции, подводные гравитационные волноломы заменяются волноломами из тетраподов, и уже частично надводными. Если только «для того, чтобы уменьшить силу волны», то да, они что-то сделают, а вот для того, чтобы «предотвратить дальнейшее вымывание пляжей» — они бессмысленны. Эти два совершенно различные физические процессы ничем между собою не связаны, даже скоростью размыва. Чудовищное количество уродливого бетона в 100 метрах от берега — просто пустые затраты.

А вот чтобы решить эту проблему, требуется уже гидроавтомтика. И чем проще, тем лучше. Итак, главная задача – скорость течения воды к пляжу должна быть выше скорости оттока. Чтобы создать более высокую скорость течения к берегу необходимо чем-то частично перекрыть водоток, когда же вода движется к морю, все сопротивления должны быть сведены к минимуму. Т.е. нужен примитивный клапан. Но, если его попытаться сделать непосредственно, толку, мягко говоря, не дождешься. Из-за больших размеров, ввиду крайне разнородной в каждом сечении, и даже в каждой точке гидравлики, он просто работать не будет, а, возможно, немножко и будет, и, возможно, с точностью до наоборот. Значит, необходимо применить ряд маленьких клапанов, с хорошей скоростью срабатывания. Т.е. разбить большой примитивный клапан на полосы клапанов, приблизительно, как на приведенной ниже схеме:

Данная конструкция обеспечивает частичное перекрытие сечения при поступлении воды с моря, т.е. увеличивая его скорость течения, и почти абсолютно свободный ток воды назад в море.

Без основательных лабораторных исследований (около месяца, наверное) нельзя определить точные параметры данного сооружения, но предварительно можно принять те, что отображены на схеме. Полосы шириной 15 – 30 см. Угол наклона щита к горизонту – от 45° до 90° (при максимуме – значительное повышение требований к прочностным характеристикам, но резко повышается эффективность). Нашей задачей здесь не стоит достижение высоких показателей, а эффективность… лишь бы она была на всех режимах. Намывать пляж не из чего – сплошной аргиллит в окрестностях. Только мусор подальше забросится. Есть еще один момент. При нагрузках, трубы, являющиеся осями полос, будут прогибаться, и чтобы не возникало заклинивания, их (полосы) следует порезать на куски длиной 25 – 40 см. Вот и получили мы пластиковый парус из пластин, покрывающими чешуей всю его плоскость.

Шума особого не создаст — пластик, да еще смягчение удара обтекающей жидкостью. Водная фауна к таким сооружениям приспосабливается быстро, так что никаких массовых гибелей не будет. И эта незаметная подводная конструкция будет многократно дешевле, технологичнее и, несомненно, эффективна. Ведь, даже если предварительные расчеты, лабораторные испытания окажутся неверными, есть огромнейшее количество возможностей для исправления. Завал из тетрапода исправлять сложнее.

«Архитектура Сочи»

источник: sohi.clan.su