Н. Ясаков,
Новороссийск, 2016
Причерноморье – жемчужина России. Так называют его не только россияне. И они правы: где найдутся такие великолепные ландшафты с удивительной субтропической растительностью, привольные предгорья у моря под ласковым южным солнцем!
Прекрасны и виды на побережье с моря, однако, увы, только при большом удалении: вблизи же морской фасад побережья местами выглядит удручающе. И это никак не вписывается в наше представление об этих райских уголках. Обидно то, что чаще всего эти «безобразия в природе» — дело рук человеческих. А точнее – последствия наших же усилий по защите берегов от волновой эрозии. Изуродованные пляжи, обломки берегозащитных сооружений, наброски из камня или фасонных бетонных массивов, разрушенные буны, заваленное всевозможными каменными и бетонными глыбами мелководье. Всё это – убедительное доказательство несовершенства применяемых способов защиты побережья. Какой затрачен труд, какие вложены средства – и вот результат! Невольно напрашивается аналогия: строятся «неприступные» крепости с массивными стенами, бойницами и башнями, земляными валами и рвами. А враг длительной осадой, используя тараны, подкопы и подрывы в конце концов одерживает победу. (Не зря же после 1-й мировой войны крепости были заменены укрепрайонами (линиями)).
А уж какой беспощадный натиск стихии, обрушившейся на сочинское побережье, пришлось самому увидеть зимой 1969 – 70 гг. Тогда была сброшена в море масса бетонных изделий не только с заводов ЖБИ, но и со строек города. Ничто не спасало: буквально за сутки исчезали целые набережные…
Это говорит о том, что с волнами надо бороться не тут – у берега, где они, поднявшись в «полный рост», сокрушают всё на своём пути, а на дальних подступах: там и высота и ударная мощь их меньше, при этом вся ближняя акватория вместе с побережьем уже не будет подвергаться воздействию опасных волн, а сохраняющееся небольшое волнение не только приятно купающимся, но и жизненно необходимо для прибрежной экосистемы. Так вот, выстроив «линию обороны» на дальних подступах и приведя в порядок берега и пляжи, можно навсегда забыть об этой проблеме.
Однако, сразу встаёт вопрос о колоссальной стоимости надёжных сооружений на глубоководном месте. Тут мы должны рассмотреть принципиально иные подходы к решению всей данной проблемы. Они содержат три главных условия. Первое из них уже обозначено: вынос волноломов за пределы мелководья. При этом следует отказаться от капитального основания, выполнив их плавучими в виде модулей, связанных якорным звеном с надёжным анкером на дне моря. Это помимо исключения больших капитальных затрат обеспечит возможность самоориентации модулей в сторону набегающих волн, что позволит эффективно гасить волны, приходящие с разных направлений. К тому же, такой вариант конструкции позволяет все работы по монтажу а, при необходимости, и по ремонту волноломов производить с моря, без зависимости от береговой инфраструктуры.
Второе условие – это использование в одной конструкции нескольких способов разрушения волн, например, предварительное их ослабление пневмогасителями, затем – волноотбойными понтонами, и, наконец, если волна преодолела и их, обезопасить её встречным гидравлическим потоком. При этом целесообразно мощность воздействия пневмо-гидрогасителей поставить в зависимость от параметров каждой опасной волны.
И третье условие – использование для разрушения волн их собственной энергии. Это обеспечивает полную энергонезависимость пневмо-гидрогасителей, что исключает всякие затраты на энергоснабжение и повышает надежность их работы.
Примером конструкции такого защитного сооружения является пневмогидравлический энергонезависимый волнолом (патент РФ 2461681, 2012). Этот волнолом содержит все три компонента, указанные во втором условии, причём понтон является не только гасителем волн, но и преобразователем их энергии в ресурс сжатого воздуха и воды под его давлением, необходимых для работы двух других гасителей.
Пневмогидравлический энергонезависимый волнолом (далее – ПГЭВ) обеспечивает гашение волн в одном из трех режимов работы в зависимости от интенсивности волнения водной поверхности. При малоопасных волнах модуль работает как обычный плавучий волнолом (см. эскиз), отражая волну фронтальной стенкой самого понтона. К тому же, гашению энергии волн, как и в двух других режимах, способствует трансформация их с частичным разрушением на искусственном откосе — наклонной платформе (в данном случае волна превращается в скользящий бурун).
При более интенсивном волнении гребни волн, резко меняющих свою форму на откосе, перед понтоном опрокидываются, продавливая при ударе о его стенку через решетчатые сегменты с клапанами водовоздушную смесь, образующуюся в полости буруна, и, таким образом, создают запас воды и воздуха, находящихся под избыточным давлением. При этом волны, израсходовав бόльшую часть своего энергетического ресурса, уже не способны с достаточной силой воздействовать на датчики потока над понтоном. При подходе к модулю очередных волн их высота может оказаться достаточной для срабатывания датчиков давления, которые, воздействуя на золотники, обеспечивают поступление соответствующего объёма воздуха из ресивера в аэратор. Интенсивность гашения волн зависит от этого объема, а он определяется высотой самих волн. Дальнейшее разрушение ослабленных волн происходит, как в предыдущем режиме.
В режиме экстремального волнения разрушение волн пневматическим волногасителем, далее — на наклонной платформе и при ударе о понтон не заканчивается, гребни волн (показаны штрихами) преодолевают преграду и следуют дальше. При этом они воздействуют на датчики потока, которые открывают шиберы, через них вода из понтона по трубопроводам подаётся под напором в водосборник, откуда её поток через сопла устремляется навстречу остаточной волне, погашая её до минимального уровня. Такой гидравлический волногаситель способен работать и при полностью израсходованном запасе воды в понтоне; в этом случае водосборник заполняется водой через собственные решётчатые сегменты, а её выброс обеспечивается подачей сжатого воздуха через те же шиберы.
При предельном заполнении понтона водой установленные в нём поплавки-клапаны плотно перекрывают сообщение его полости с воздуховодами, чем предотвращают попадание в них воды.
Подвижное соединение водосборника с понтоном обеспечивает их независимое перемещение в вертикальной плоскости при изменении их плавучести, обусловленной непостоянством объёма содержащейся в них воды и в условиях морского волнения.
Решётка из продольных стержней является не только элементом жёсткости конструкции, но и защищает от попадания на платформу и к решётчатым сегментам понтона плавающих предметов.
Для обеспечения возможности самоориентации модулей при изменении направления хода волн модули устанавливаются с определённым шагом. Разрушение волн, проходящих через интервалы между соседними модулями, осуществляется только пневматической системой волнолома, выходящей за габариты платформы, но не препятствующей повороту модулей, так как пневмосистема располагается над анкером — центром этого поворота. В этих интервалах можно предусмотреть усиленную аэрацию. И даже не полностью погашенная здесь волна по пути к берегу из-за дифракции ослабевает до безопасного уровня.
Свойство модулей (благодаря парусности их подводной части) ориентироваться по ходу волн наряду с зависимостью интенсивности работы его волногасителей от параметров волн обеспечивает оптимальный режим работы ПГЭВ с сохранением нормальных условий для экосистемы в защищаемой акватории.
В замерзающих акваториях на период ледостава модули притапливаются известными способами.
Важным преимуществом ПГЭВ, наряду с его высокой эффективностью при низких капитальных затратах, является отсутствие потребности в инфраструктуре: он не нуждается ни в энергоресурсах, ни в дополнительных объектах стройиндустрии, ни в дорожных подготовительных работах на защищаемых берегах, поскольку изготовление всех элементов конструкции модулей выполнимо в заводских условиях, а их установка и обслуживание производятся с моря. Это создает возможность использования таких волноломов в самых различных условиях эксплуатации.
Итак, гирлянда таких модулей тянется вдоль берега на значительном от него расстоянии, не портит морской пейзаж, прерывается только там, где «твёрдо серые утёсы выносят волн напор», а также где пляжи и отмели естественным образом защищены от абразии и перемещения наносов. В населённых местах с умеренным волнением моря вместо модулей ПГЭВ можно использовать поплавковые волновые электростанции (также модульного исполнения), преимущественно – со своей защитой от опасных волн. О них – в патентах РФ №№ 2313690, 2365780 и 2374485.
Но об этом – другой разговор.
Замечательные идеи! Но мне кажется, что упор в разработке нужно делать на создание волновых электростанций с функцией гашения волн, а не наоборот. Тогда будет больше шансов для коммерческого предприятия на базе этих идей. Ждать какого-либо финансирования из бюджета не стоит.
Кстати, не описан катастрофический сценарий, например, какой-потенциальный ущерб береговой инфраструктуре может быть нанесен при срыве волногасителей с якорной стоянки.
Вы совершенно правы: именно эти приоритеты взяты за основу при разработке плавучих волновых электростанций, патенты на которые указаны в статье. И только там, где возможны запредельные волны или нет потребности в электроэнергии, нужно устанавливать ПГЭВ.
Срыв волнолома с якорного анкера исключается: это на эскизе их связь схематически изображена тоненькой осевой линией. На самом деле — это надёжная конструкция из двух и более упругих ветвей, одни концы которых объединены в шарнирном соединении со сваей, а другие — соединены с передней кромкой наклонной платформы. Может быть, имеет смысл сделать ограничители поворота модуля (например, в пределах 150 град.).
Что касается существующих, построенных в советское время, защитных сооружений.
Как разрушение берегов — это процесс постоянный, так и борьба с этим явлением должна вестись системно и постоянно. То, что построено десятки лет назад, десятки лет уже не ремонтируется и не поддерживается. Кто сейчас в Сочи занимается берегоукреплением? Проводятся ли исследования? Существует ли производственная база и необходимая инфраструктура? Вот на эти вопросы хотелось бы узнать ответы.
В Сочи на каждом шагу видны подобные проблемы, это касается не только морского берега, но и рек, оползневых участков, ливнестоков и т.д. Посмотрите, в каком состоянии находится русло реки Сочи. Бетонные «пороги», т.е. гасители скорости течения размыты, разрушены.
Если вы всего месяц ничго не будете делать у себя на даче, то там все сначала зарастет травой, потом начнут болеть и погибать деревья, затем разрушаться дом. Природа всегда наступает, когда человек не успевает за природными процессами.
Александр, «эффективность» и бесконечных ремонтов, и «обновлений» защитных сооружений известными способами с угроблением (нередко — бесконтрольным) огромных народных средств не требует комментариев.
По-вашему, так должно и продолжаться?
Тезис о «бесконечных ремонтах с бесконтрольным угроблением народных средств», чтобы не быть голословным, должен быть подкреплен конкретными примерами и расчетами. За свою жизнь. прожитую в Сочи, я ничего подобного не наблюдал. В СССР работали, как правило, профессионально и системно, а уж насчет контроля, поверьте мне.
Зато уже много лет наблюдаю, как бесконтрольно и хаотически «развивается» город, если это можно назвать развитием в постсоветский период. Исключение — период олимпийского строительства, да и то, некоторые решения вызывают сомнения в их продуманности, например берегоукрепление в Имеретинской бухте или строительство совмещенной дороги в пойме реки Мзымты.
Я другое хотел сказать: нужно разделять ошибки или неэффективность технических решений и отсутствие нормальной эксплуатации и текущего ремонта уже построенных сооружений.
Вот-вот, я и имел в виду — в первую очередь — «берегоукрепление» в Имеретинской бухте. Но главное в статье — это принципиально новый подход к способу защиты, и не только берегов, но и всей прибрежной зоны. Вот об этом и хотелось бы услышать мнение специалистов.
И для Анапы тоже актуально для Анапы, хотя волны у нас не столь мощны. Но наш Высокий берег настолько опасен и непредсказуем своими последствиями, что удивляет, как люди рискуют своими жизнями, загорая и плавая на таких пляжах. Ничего кроме вывески об опасности там нет.
Безусловно, защитить всё побережье от осыпей и разбушевавшихся волн нужно, но как всегда всплывает вопрос: Где брать деньги?
Тут сразу и вспоминается Курортный сбор, начавший свою жизнь в прошлом году. Куда же пошли средства, собранные с отдыхающих??? Кто-нибудь видел отчеты?
Самое время спросить с муниципалитетов.
Автору благодарность за изобретение и успехов, чтоб идея претворилась в жизнь.
Мила, курортный сбор — это мелочь по сравнению с теми большими средствами, которые тратятся на берегозащиту по традиционным проектам. И немалая часть этих средств оседает в проектных организациях. Да как можно отказаться от таких «проектов»?
Остается надеяться, что «идея претворится в жизнь» только «за бугром».