СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

СВОД ПРАВИЛ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОРСКИХ
БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

СП 32-103-97

КОРПОРАЦИЯ "ТРАНССТРОЙ"

МОСКВА

1998

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским центром "Морские берега" - филиал ОАО Научно-исследовательский институт транспортного строительства ("ЦНИИС")

ВНЕСЕН Научно-техническим центром Корпорации "Трансстрой"

2. СОГЛАСОВАН Комитетом Российской Федерации по водному хозяйству (№ 12-22/12-04 от 10.09. 1996 г.) и АОЗТ Производственное объединение "Совинтервод" Инженерная консультационная компания (№ 933-48-10/203 от 08.08. 1996 г.)

3. ОДОБРЕН Управлением технормирования Минстроя России (№ 13-155 от 17.03.97 г.)

4. ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Корпорацией "Трансстрой" (МО-252 от 03.11.97)

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6. ВЗАМЕН ВСН 183-74 "Технические указания по проектированию морских берегозащитных сооружений"

ВВЕДЕНИЕ

Интенсификация абразионных процессов на морских побережьях приводит к огромным материальным и социальным отрицательным последствиям. Это вызывает необходимость организации и проведения постоянных и эффективных берегозащитных и природоохранных мероприятий, которые должны осуществляться постоянно на современном уровне и соответствовать требованиям социально-экономического обоснования инженерных решений и оценке их воздействия на окружающую среду.

Свод правил разработан на основе анализа и обобщения действующих в нашей стране и за рубежом нормативных и методических документов по берегозащите, достижений науки и техники в области гидротехники, океанологии, гидро- и литодинамики, а также накопленного положительного опыта по проектированию и реализации берегозащитных мероприятий.

При разработке свода правил учтены предложения и замечания Инженерно-консультационной компании ПО "Совинтервод". Комитета Российской Федерации по водному хозяйству (Роскомвод), институтов: "Союзморниипроект", "Ленморниипроект", "Южпроекткоммунстрой", "Новоморниипроект", других организаций и отдельных специалистов, приславших свои отзывы.

"Свод правил по проектированию морских берегозащитных сооружений" разработан сотрудниками НИЦ "Морские берега" (ОАО "ЦНИИС"): канд. геогр. наук В.Г. Рыбкой (научный руководитель разработки и ответственный исполнитель), канд. техн. наук Л.А. Морозовым, канд. геогр. наук О.Л. Рыбаком, канд. техн. наук Г.А. Цатуряном, с участием канд. техн. наук В.П. Мальцева, канд. геогр. наук В.А. Петрова, докт. техн. наук В.М. Шахина, канд. техн. наук Н.А. Ярославцева. В разработке приложений принимали участие канд. техн. наук Е.И. Кошельник (прилож. Г, Д, Е), науч. сотрудник Л.А. Кошельник (прилож. Д, Е, Ж, И, К, Л). Разделы 8.6 и 8.7 главы 8 и прилож. М разработаны главным инженером проекта В.П. Суровцев-Бутовым и ведущим инженером С.П. Ткаченко Инженерно-консультационной компании АОЗТ "Совинтервод", ст. науч. сотрудником Института гидромеханики Академии наук Украины, канд. техн. наук Ю.Н. Сокольниковым, в главах 4 и 7 использованы разработки директора "Инжзащита" ПНИИС Ю.С. Гребнева.

СВОД ПРАВИЛ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОРСКИХ БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ CODE OF PRACTICE IN PRO/JECTING OF COAST PROTECTING CONSTRUCTIONS

Дата введения 1998-01-01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий Свод правил распространяется на проектирование морских берегозащитных сооружений на побережьях бесприливных морей, крупных озер и водохранилищ, кроме морей Северного Ледовитого океана.

Положения настоящего документа обязательны для предприятий, организаций и объединений независимо от их форм собственности и принадлежности, осуществляющих проектирование указанных сооружений.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

Положения настоящего Свода правил должны быть увязаны с положениями и требованиями, изложенными в общегосударственных и ведомственных нормативных документах, в том числе:

СНиП 2.06.04-82x Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).

СНиП 2.06.01-86 Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования.

СНиП 1.02.07-87 Инженерные изыскания для строительства.

СНиП 2.01.15-90 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования.

СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.

СНиП 11-7-81х Строительство в сейсмических районах.

СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений.

СНиП 2.03.01-84х Бетонные и железобетонные конструкции.

СНиП 11-22-81 Каменные и аркокаменные конструкции.

СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии.

СНиП 2.06.05-84 Плотины из грунтовых материалов.

СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные.

СНиП 2.06.07-87 Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения.

СНиП 2.06.08-87 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.

СНиП 3.07.01-85 Гидротехнические сооружения речные

СНиП 3.09.01-85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий.

СН 519-79 Инструкция по проектированию и строительству противооползневых и противообвальных защитных сооружений.

ВСН 51.2-84 Инженерные изыскания на континентальном шельфе.

ВСН 486-86 Обеспечение охраны водной среды при производстве работ гидромеханизированным способом.

Положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской федерации. - Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской федерации 1994 г.

Пособие по оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) при разработке технико-экономических обоснований (расчетов), инвестиций и проектов строительства народнохозяйственных объектов и комплексов. - Госкомитет по охране природы. 1992 г.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

В данном разделе приведены основные термины и буквенные обозначения, которые не даны в прилож. 2 СНиП 2.06.04-82х /1/, в редакции, соответствующей "Морской геоморфологии. Терминологический справочник" /11/.

АБРАЗИЯ - разрушающее воздействие на берег морских волн и других природных факторов.

АБРАЗИВНЫЙ ИЗНОС (ИСТИРАНИЕ) - потери объема и массы частиц наносов вследствие их соударения и трения о поверхность коренной породы.

АККУМУЛЯТИВНЫЙ БЕРЕГ - берег, образующийся в результате накопления прибрежно-морских наносов выше уровня моря.

АККУМУЛЯЦИЯ НАНОСОВ - накопление наносов на берегу или подводном береговом склоне.

АКТИВНЫЙ СЛОЙ - слой наносов, который вовлекается в перемещение во время действия волнения и течений.

БАЙПАССИНГ - механическое или гидравлическое перемещение береговых наносов с одной стороны канала (порта) на другую с целью борьбы с их заносимостъю или для восстановления природных или искусственных пляжей, а также для ликвидации низовых размывов.

БАЛАНС НАНОСОВ - соотношение между поступлением наносов и их расходом на определенном участке берега за некоторый промежуток времени.

БАНК ДАННЫХ - система для хранения информации, характеризующей природные условия того или иного участка морского побережья.

БАНКЕТ - сооружение для защиты берега в виде широкой отсыпки из камня или фасонных массивов. Может применяться как подводное пляжеудерживающее сооружение.

БЕНТОС - совокупность организмов, обитающих на дне водоема.

БЕНЧ - слабо наклоненная выположеная поверхность коренных пород, образованная перед отступающим клифом.

БЕРЕГОВОЙ ОТКОС - надводный крутой склон, сложенный рыхлыми породами и подвергающийся современному размыву морскими волнами (аналог клифа).

БЕРЕГ - полоса суши, на которой имеются формы рельефа и накопления наносов, созданные морем при его современном среднемноголетнем уровне.

БЕРЕГОВАЯ ЗОНА - состоит из трех геоморфологических элементов: берега, подводного склона и пляжа.

БЕРЕГОВАЯ ЛИНИЯ - среднемноголетнее положение уреза воды.

БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ МОРСКИЕ - гидротехнические сооружения, используемые для защиты морских берегов и пляжей от разрушения их волнами и течениями.

БЕРМА БЕРЕГОЗАЩИТНАЯ (ВОЛНОГАСЯЩЕЕ ПРИКРЫТИЕ) - самостоятельное берегозащитное сооружение или составная его часть в виде наброски из камня или фасонных бетонных массивов.

БЕРМА ПЛЯЖА - почти горизонтальная часть с береговой стороны пляжа, образованная отложениями наносов под действием волн. Некоторые пляжи не имеют берм, другие - несколько.

БУНА - пляжеудерживающее сооружение для удержания наносов из естественного вдольберегового потока наносов и сохранения естественного или искусственного пляжа в межбунных отсеках.

БЮДЖЕТ НАНОСОВ - сумма приходных и расходных статей обломочного материала, поступающего извне и выходящего за пределы участка береговой зоны, включающая целую литодинамическую систему, поток наносов или участок их миграций.

ВАЛ БЕРЕГОВОЙ - аккумулятивная форма рельефа в надводной части пляжа, образованная прибойным потоком.

ВАЛ ПОДВОДНЫЙ - аккумулятивная форма рельефа дна, обычно сложенная песком, образованная волнением моря и протягивающаяся вдоль берега моря на расстоянии десятков и сотен метров от него.

ВДОЛЬБЕРЕГОВОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - явление массового однонаправленного перемещения наносов вдоль берега, называемое также их продольным перемещением, которое происходит при подходе волн под острым углом к берегу и обуславливается наличием вдольбереговой составляющей потока волновой энергии или под воздействием течений неволновой природы.

ВДОЛЬБЕРЕГОВОЙ ПОТОК НАНОСОВ - однонаправленное результирующее перемещение наносов вдоль берега за большой интервал времени (обычно за год). Поток наносов имеет следующие главные характеристики: длину, ширину и емкость.

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ НАНОСОВ - процентное содержание в общей массе наносов частиц различного происхождения.

ВОЛНЕНИЕ - распространение волн по поверхности моря. Различают три типа волнения: ветровое, зыбь и смешанное.

ВДОЛЬБЕРЕГОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ - течения, обусловленные вдольбереговой составляющей потока волновой энергии, а также градиентом уровня вдоль берега.

ВЕТРОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ - течения, обусловленные наклоном поверхности моря или перераспределением плотности воды, вызванные действием ветра, а также создаваемые ветром на водной поверхности касательным напряжением.

ВОЛНОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ - течения, образующиеся вследствие трансформации волновой энергии в береговой зоне. Различают поперечные и вдольбереговые течения, возникающие при подходе волн к берегу под острым углом; компенсационные течения, вызванные нагонным градиентом уровня моря; разрывные и вдольбереговые градиентные течения, связанные с особенностями контура берега и геоморфологии подводного склона.

ВОЛНОЛОМ ПОДВОДНЫЙ - гидротехническое сооружение, предназначенное для удержания наносов.

ВСТРЕЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - перемещение наносов во вдольбереговом потоке в противоположных направлениях, происходящее при определенных режимах волн и течений, т. е. миграционное перемещение наносов.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ НАНОСОВ - процентное содержание в общей массе наносов частиц различной крупности.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ КРУПНОСТЬ - скорость падения частиц наносов в неподвижной жидкости.

ДЕФИЦИТ НАНОСОВ - нехватка наносов в береговой зоне, вызываемая преобладанием их потерь над поступлением.

ДИНАМИКА БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ - совокупность береговых процессов, производящих работу по перестройке берега и подводного берегового откоса.

ДИФРАКЦИЯ ВОЛН - изгиб фронта волны при обходе надводного препятствия.

ДЛИНА РАЗГОНА ВОЛН - расстояние от места зарождения ветровых волн до береговой границы водоема или заданной точки на акватории водоема.

ЕМКОСТЬ ПОТОКА НАНОСОВ - максимальное количество материала, способное перемещаться в единицу времени во вдольбереговом потоке наносов при данной гидрометеорологической ситуации.

ИСКУССТВЕННЫЙ ПЛЯЖ - одно из сооружений для защиты берегов от размыва или для расширения пляжа в рекреационных целях. Наносы для искусственного пляжа завозятся извне или рефулируются на берег с прилегающего дна. Они могут быть образованы как под защитой пляжеудерживающих сооружений, так и непосредственно на открытом берегу.

КЛИФ - отодвигаемый морем береговой уступ.

ЛИТОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - крупный участок береговой зоны с независимыми от других аналогичных участков режимом и бюджетом наносов. Каждая литодинамическая система включает источник поступления наносов, зону их перемещения и участок аккумуляции.

МИГРАЦИЯ НАНОСОВ - попеременные перемещения наносов в противоположных направлениях с итоговым нулевым результатом за длительный интервал времени. Следует различать вдольбереговые и поперечные миграции наносов.

МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕРЕГОВЫХ ПРОЦЕССОВ:

а) гидравлическое, проводимое в волновых бассейнах и лотках, основанное на полном взаимном соответствии механических систем (явлений, процессов), при котором результаты исследования одной из них могут быть вполне достоверно распространены на другие. При этом необходимо соблюдать условия геометрического, кинематического и динамического подобия;

б) математическое моделирование, заключающееся в описании какой-либо физической системы (процесса, явления) математическими символами в виде функциональной зависимости (уравнения), связывающей переменные величины, характеризующие некоторое состояние данной системы, с переменными, характеризующими проявления воздействующих на нее факторов.

МОЩНОСТЬ ПОТОКА НАНОСОВ - реальный расход наносов, т. е. степень насыщенности вдольберегового потока наносов.

НАГОНЫ - повышение уровня моря в береговой зоне в результате переноса в нее воды из открытого моря главным образом под действием волнений и ветра.

НИЗОВЫЕ РАЗМЫВЫ - размывы берега за искусственным препятствием (портовый мол, серия бун и др.), прерывающим временно или постоянно поступление наносов на смежный участок, расположенный ниже по ходу вдольберегового потока наносов.

НЫРЯЮЩИЙ БУРУН - разрушение волн путем опрокидывания верхней части гребня и падения этой части во впереди находящуюся ложбину.

ПЛЯЖ - аккумулятивная форма, образовавшаяся в зоне прибойного потока.

ПОТОК ВОЛНОВОЙ ЭНЕРГИИ - количество волновой энергии, переносимой в единицу времени через перпендикулярное к лучу волны сечение единичной ширины.

ПОПЕРЕЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - перемещение наносов по нормали к берегу под действием придонных волновых скоростей.

ПРИПАЙ - полоса неподвижного льда, временно скрепленная (смерзшаяся) с берегом и подводным береговым склоном.

ПРИБОЙНАЯ ЗОНА - с глубиной от dcr до dcr,u, в пределах которой начинается и завершается обрушение волн.

ПРИБОЙНЫЙ ПОТОК - движение воды, возникшее между зоной последнего разрушения волн и линией заплеска.

РАСЧЕТНАЯ ГЛУБИНА - расстояние от расчетного уровня воды до дна.

РАСХОД НАНОСОВ - количество наносов, переносимое в единицу времени через перпендикулярное направление их перемещения, сечение данного потока.

РЕФРАКЦИЯ ВОЛН - процесс изменения направления распространения воли при пересечении ими мелководного участка моря с повышающимся дном (в частности, береговой зоны) под острым углом к изобатам.

СПЕКТР ВОЛН - сумма элементарных волн различных частот, обычно с разными амплитудами, с несовпадающими направлениями распространения и случайными фазами от 0 до 2?.

СКОЛЬЗЯЩИЙ БУРУН - разрушение волн путем скатывания воды с гребня волны по его переднему склону.

УРЕЗ ВОДЫ - линия пересечения берегового склона с поверхностью моря при отсутствии волнения.

УРОВЕНЬ МОРЯ - высота поверхности невзволнованного моря, измеряемая относительно некоторого условно принятого за нуль горизонта.

ФАСОННЫЕ МАССИВЫ - бетонные массивы специальной конфигурации, которые используются в виде наброски или укладки для защиты берега от воздействия волн и течений.

ЭКОЛОГИЯ - комплексная наука, исследующая взаимодействие общества и природы с целью сохранения окружающей природной среды.

Основные буквенные обозначения:

Aw - азимут волнения, град.;

D - диаметр пляжеформирующих наносов, м;

Ра - продолжительность действия волнения, сут.;

?s - коэффициент пористости наносов;

an - азимут нормали к береговой линии, град.;

F - вероятность превышения волны (обеспеченность) в %;

?T - плотность наносов, кг/м3;

? - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;

?cr. - угол подхода волны к берегу на глубине ее первого обрушения, град.;

?cr,u - угол подхода волны к берегу на глубине ее последнего обрушения, град.;

tg?b - уклон поперечного профиля относительного динамического равновесия подводного берегового склона;

W - гидравлическая крупность наносов, м/с;

fw - коэффициент волнового донного трения;

ds - глубина начала движения донных наносов под воздействием волн и течений, м;

b - отношение высоты обрушающейся волны к глубине в месте ее обрушения;

?b - часть высоты волны, охваченная обрушением, м;

hr - высота накатывающегося на берег (посуху) роллера, равного высоте обрушившейся волны, м;

Ср - коэффициент проницаемости пляжевого материала;

Нn - высота волнового нагона, м;

Hs - высота заплеска, м;

uC - скорость начала трогания донных наносов, м/с;

?m - максимальное значение параметра Шильдса;

qT - расход наносов, м3 /с;

qt - емкость потока наносов, м3/сут.;

?t - коэффициент турбулентной вязкости, Н/м2;

?k - объемный вес камня, т/м3;

tg?cr. - средний уклон дна в прибойной зоне;

tg?n -  средний уклон дна в зоне наката.

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Требования и положения настоящего Свода правил должны соблюдаться при проектировании мероприятий по защите берегов морей, крупных озер и водохранилищ от размыва волнами и течениями, а также от затопления при нагонных повышениях уровня моря. При этом должны учитываться требования других действующих нормативных и методических документов (раздел 2).

При проектировании берегозащитных мероприятий следует учитывать, что берега морей и других крупных водоемов являются важным элементов среды обитания человека и их защита должна выполняться с соблюдением государственных требований по оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) и охраны природы. При этом необходимо исходить из того, что эволюция морских берегов, как составной части природной среды, подвержена стадиально-ритмическому развитию, выражающемуся в чередовании в пространстве и во времени абразионно-акумулятивных процессов и факторов, их обусловливающих.

4.2 Мировой опыт морской берегозащиты показывает, что ее эффективность во многом определяется соблюдением следующих концептуальных принципов:

4.2.1 Активность берегозащиты

Берегозащитные сооружения в условиях стадиально-ритмического развития побережья наряду со снижением волнового воздействия на береговой склон и пляжевую полосу должны регулировать перемещение наносов в прибрежной зоне моря, перераспределяя вдольбереговой и поперечный их транспорт с целью сохранения и восстановления пляжевой полосы, как основного элемента защиты берега.

4.2.2 Универсальность берегозащиты

Конструкции берегозащитных сооружений при многолетних и сезонных колебаниях уровня моря должны обеспечивать защиту берега от волнового и ледового воздействия как в фазу подъема уровня моря, так и в условиях его спада.

4.2.3 Многофункциональность берегозащиты

Конструкции применяемых сооружений должны совмещать основные функции берегозащиты с возможностью их использования в рекреационных, транспортных, биоихтеологических и других целях с обязательным выделением пляжевой полосы общего пользования.

4.2.4 Комплексность берегозащиты

Инженерные решения берегозащиты должны не только предусматривать защиту от абразии клифа берега и размыва аккумулятивных форм, но и предотвращать от затопления и подтопления прилегающие территории суши, сводить до минимума водонасыщение грунтов, приводящее к развитию и интенсификации оползневых и других отрицательных экзогенных процессов.

4.2.5 Экологическая чистота берегозащиты

Берегозащитные мероприятия должны сохранять и улучшать экологическую обстановку в прибрежной зоне моря и прилегающем к ней участке суши.

4.2.6 Поэтапность реализации берегозащиты

При многолетних колебаниях уровня моря конструкции берегозащитных сооружений должны предусматривать возможность поэтапного повышения их верха по мере поднятия среднегодового уровня моря. При этом темпы осуществления берегозащитного строительства должны обязательно опережать темпы разрушения берегов и затопления или подтопления прилегающих территорий суши с учетом прогноза штормовой активности моря на ближайшие несколько лет. В условиях существования вдольберегового переноса наносов берегозащитное строительство должно проводиться навстречу их потока с обязательной защитой от размыва низовых участков берега.

4.2.7 Соответствие берегозащитных сооружений береговым ландшафтам и архитектурной эстетике

Берегозащитные сооружения должны органически вписываться в береговые ландшафты, а их архитектурное оформление должно способствовать эстетическому восприятию. Подобный эффект во многом достигается использованием новых конструкций, строительных материалов и покрытий.

4.2.8 Локальность берегозащиты

Берегозащитные мероприятия должны реализовываться в границах литодинамических систем. Однако, учитывая различную социально-экономическую значимость и степень освоения участков побережья в пределах одной литодинамической системы, размеры возможного материального ущерба и отрицательных экологических последствий от разрушения берегов и расположенных в их пределах промышленно-транспортных объектов и населенных пунктов, а также сообразуясь с финансово-техническими возможностями строительных организаций, берегозащитные мероприятия могут носить избирательный локальный характер.

4.3 Мировой опыт берегозащиты показывает, что данным концепциям наиболее полно соответствует образование в этих целях искусственных свободных пляжей в широком диапазоне крупности слагающего их пляжеобразующего материала. Такие пляжи могут применяться как на естественном берегу, так и в искусственно созданных бухтообразных береговых формах, где создается оборотная циркуляция наносов с использованием вдольберегового и глубинного байпассинга. Искусственные мысы могут быть различной конструкции. В определенных условиях искусственные пляжи могут создаваться в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями.

4.4 Разработке любых берегозащитных мероприятий в соответствии с изложенными выше концептуальными принципами в обязательном порядке должна предшествовать оценка современного положения рассматриваемого участка берега по отношению к динамически равновесному его состоянию при расчетном волнении и уровне моря, а также тенденции его дальнейшего развития, в том числе, под влиянием создаваемых берегозащитных сооружений.

4.5 При проектировании мероприятий по защите берегов морей следует учитывать, что эффективность любого комплекса берегозащитных сооружений будет определяться наличием в нем полосы пляжа с шириной его надводной части, достаточной для гашения энергии расчетных волн. Только при отсутствии условий для образования свободных пляжей допустимо применение берегозащитных сооружений различных типов.

4.6 Берегозащитные мероприятия следует увязывать с противооползневыми, противообвальными и другими мероприятиями, предназначенными для предотвращения опасных геологических процессов.

4.7 Проекты берегозащитных сооружений должны разрабатываться на основе генеральной схемы берегозащитных мероприятий по данному: региону, подтверждающей их технико-экономическую целесообразность и удовлетворяющую природоохранным и экологическим требованиям.

4.8 Разработка берегозащитных мероприятий на стадии генеральной схемы должна производиться с использованием топобатиметрического плана береговой полосы в масштабе от 1:2000 до 1:25000, на котором должны быть показаны участки размывов берега и характерные поперечные профили надводной и подводной частей берегового склона до глубин 15-20 м в количестве не менее двух на 1 км береговой линии.

4.9 При разработке берегозащитных мероприятий на стадии генеральной схемы следует учитывать, что эти мероприятия в определенной степени изменят природную среду в пределах защищаемых участков побережья и соседних с ними. Содержание и степень сложности берегозащитных мероприятий зависят от природных условий местности. Правильное их назначение в генеральной схеме требует систематических и всесторонних изысканий и научных исследований. Первое требование к исследованиям состоит в четком определении проблемы и целей берегозащиты, а также метода достижений цели и должна быть исследована эффективность каждого метода. При выборе метода должны быть учтены все факторы - как благоприятные, так и отрицательные, особенно в отношении экологического состояния защищаемого участка побережья с оценкой степени воздействия на окружающую среду (ОВОС).

4.10 В генеральной схеме берегозащитных мероприятий должны быть установлены: границы литодинамических систем; ветро-волновой и уровенный режимы прибрежной зоны моря в пределах каждой литодинамической системы; геологическое строение подводной и надводной частей берегового склона; карта наносов на пляже и подводном склоне; интенсивность размыва берега и подводного склона за многолетний период; все количественные и пространственные характеристики вдольберегового и поперечного перемещения наносов; источники питания пляжей наносами; прочность и гранулометрический состав пляжевых наносов; балансы наносов в литодинамических системах и основные причины их потерь; эффективность существующих берегозащитных сооружений и их влияние на соседние участки побережья и на окружающую среду; расчетная ширина пляжа, необходимая для гашения энергии волн заданной обеспеченности в режиме и рекреационных целей; необходимые типы берегозащитных сооружений и их фундаментов, исходя из характеристик грунтов основания; размещение и основные размеры сооружений по рекомендуемому варианту берегозащиты; карьеры пляжевого материала и его гранулометрический состав, а также запасы этого материала; баланс пляжевых наносов после реализации берегозащитных мероприятий по каждой литодинамической системе; физические объемы и общая стоимость берегозащитных мероприятий, в том числе по очередям строительства.

В генеральной схеме должны быть предусмотрены меры, предотвращающие низовые размывы берегов и других возможных отрицательных последствий воздействия берегозащитного комплекса на природную среду и динамику береговой зоны моря в пределах защищаемых участков побережья и соседних с ним.

4.11 Состав, содержание, порядок разработки, согласования и утверждения генеральных схем и проектов по берегозащите должны соответствовать требованиям нормативных документов по этому вопросу. Генеральные схемы должны быть согласованы и увязаны с проектами районной планировки и генеральными планами развития городов, курортов и транспортных магистралей.

4.12 Генеральные схемы и проекты берегозащитных мероприятий должны быть обоснованы изысканиями. Границы района изысканий должны охватывать не только участок берега, подлежащий защите, но сопредельные с ним участки, образующие единую литодинамическую систему.

Разработка генеральных схем и проектов берегозащитных мероприятий, а также изыскания для них должны выполняться специализированными проектно-изыскательскими организациями, имеющими лицензию на проведение таких работ, с привлечением научно-исследовательских учреждений.

4.13 Размеры и конструкции берегозащитных сооружений определяются их функциональным назначением, геологическим строением и рельефом надводной и подводной частей берегового склона, крупностью и составом наносов, режимом волнений и уровней прибрежной зоны моря.

4.14 В генеральной схеме или проекте берегозащитных мероприятий естественный пляж, обеспечивающий защиту прилегающей к нему территории, должен рассматриваться как берегозащитное сооружение. При возникновении необходимости устранения размыва такого пляжа в первую очередь должна быть выяснена и использована возможность механической или гидравлической доставки пляжеформирующего материала на берег для подержания необходимой ширины пляжа. Это положение относится и для случая расширения ширины существующего пляжа.

4.15 В генеральной схеме или проекте, предусматривающих сохранение и расширение (при необходимости) естественных или создание искусственных пляжей, следует учитывать, что пляжевый материал является естественным сырьем, запасы которого в природе ограничены и постепенно сокращаются, поэтому его использование в берегозащитном строительстве должно быть экономным. С этой целью следует предусматривать меры по сокращению потерь пляжевого материала и его повторному использованию путем его перехвата на низовом конце пляжа и возвратного байпассинга материала на верховой участок пляжа.

4.16 Разработка песчаного материала для целей пляжеобразования в естественных подводных отложениях допускается только в том случае, если специальными исследованиями доказано, что изъятие материала с подводного склона не приведет к нарушению его устойчивости и экологической обстановки в прилегающей акватории моря.

4.17 При создании искусственных пляжей на побережьях, где естественные пляжи в прошлом отсутствовали, специальными исследованиями должна быть установлена допустимость по гидро- и литодинамическим условиям искусственной отсыпки или намыва пляжеформирующего материала на поверхность берегового склона, а также состав пляжеформирующего материала (песчаный или гравийно-галечниковый).

4.18 Компоновки и конструкции берегозащитных сооружений не должны препятствовать водообмену в прибрежной акватории и должны полностью исключать возможность возникновения в ней застойных зон с повышенной загрязненностью.

4.19 Для строительства берегозащитных сооружений не допускается применение материалов, которые могут привести к химическому или другим видам загрязнения.

4.20 Для оценки эффективности построенных берегозащитных сооружений и их влияния на природную среду и экологическую обстановку на защищаемом участке побережья и соседних с ним необходимо предусмотреть организацию наблюдений за работой и состоянием берегозащитных сооружений, природными и антропогенными (техногенными) факторами, воздействующими на них и береговую зону, а также за экологической обстановкой. Такие наблюдения осуществляются на всех стадиях строительства и эксплуатации берегозащитных сооружений.

4.21 В районах с тяжелыми ледовыми условиями берегоукрепительные сооружения должны выполняться в виде массивных конструкций, рассчитанных на ледовые нагрузки и воздействия при нагромождении льда в береговой зоне. При наличии устойчивой неподвижной полосы припая допускается применение прикрытий из фасонных массивов.

4.22 Защита берега с помощью волноотбойных стен или других волногасящих сооружений допускается в том случае, когда искусственное образование пляжа необходимой ширины технически и экономически нецелесообразно. Применение волноотбойных стен в самостоятельном исполнении следует по возможности ограничивать, так как они могут стать причиной смыва пляжей вследствие отражения волн.

4.23 При защите оползневых склонов допускается возводить берегозащитные сооружения в две очереди:

в первую - возводить волногасящие сооружения (прикрытия из фасонных массивов или камня) для защиты от абразии и пригрузки упора (основания) оползня на срок службы, равный времени стабилизации оползневого массива;

во вторую - возводить сооружения повышенной капитальности - контрфорсные набережные с волноотбойными стенами, бунами или волноломами для удержания естественного или искусственного пляжа перед сооружениями. При возведении контрфорсных набережных сооружения первой очереди целесообразно засыпать грунтом пригружающей призмы набережной.

4.24 Конструкционные материалы и марки бетона по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости в монолитах и сборных конструкциях берегозащитных сооружений должны выбираться в зависимости от природных условий береговой зоны. При выборе состава бетонной смеси следует учитывать прочность инертных заполнителей и степень химической агрессивности морской среды. При этом следует руководствоваться требованиями соответствующих глав СНиП и ГОСТа "Бетон гидротехнический".

4.25 Камень, используемый в берегозащитных сооружениях, должен быть неповрежденным, водостойким и прочным, хорошо сопротивляющимся истиранию.

4.26 Для уточнения интенсивности и степени воздействия волн и течений на берегозащитные сооружения и пляжи, режима вдольберегового и поперечного перемещения наносов, выбора оптимального варианта берегозащитных сооружений и их компоновки рекомендуется использовать гидравлическое и математическое моделирование.

4.27 Все возрастающие объемы проектных работ по берегозащите, охватывающие часто целые регионы морских побережий протяженностью в десятки и сотни километров, требуют проведения анализа, систематизации и обобщения огромного количества информации по природным условиям таких регионов. При этом для получения исходных данных по гидро- и литодинамике прибрежной зоны моря, оценки волновых воздействий на берегозащитные сооружения, выбора оптимального варианта конструкций сооружений необходимо выполнить большой объем расчетов, проведение которых "вручную" трудоемко, требует больших затрат времени, а во многих случаях в силу сложности и громоздкости расчетов просто невозможно. Поэтому для проведения таких расчетов при проектировании морских берегозащитных сооружений и мероприятий рекомендуется использовать алгоритмы и программы для ЭВМ, приведенные в приложениях В - Ж, И - Л настоящего Свода правил и в других официальных источниках.

5 УЧЕТ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ

5.1 Наблюдения и измерения

5.1.1 Основным требованием к проектированию морских берегозащитных сооружений должно быть понимание и учет природных условий и факторов, в которых будут работать сооружения, основными из которых являются: ветер, волнение, колебания уровня моря, ледовые явления, транспорт наносов и связанные с ним деформации пляжа и подводного берегового склона, течения различной природы и др.

5.1.2 Информация о природных факторах и условиях должна анализироваться с целью получения исходных расчетных данных для проектирования морских берегозащитных сооружений, определения режима их работы и степени воздействия на природную среду побережья.

Ценность измерений и наблюдений, выполняемых в натуре, определяется правильностью выбора мест проведения, количеством точек наблюдений и их продолжительностью.

5.1.3 Для получения сведений о природных условиях прибрежной зоны моря в пределах защищаемого участка побережья следует использовать данные наблюдений, проводимых на государственной сети Роскомгидромета. При отсутствии таких данных в процессе изысканий и строительства должна быть развернута временная сеть наблюдений в объеме, позволяющем получить основные качественные и количественные характеристики гидрометеорологического и литодинамического режимов участка побережья, подлежащего защите и соседних с ним. Организация и правила проведения инженерно-геологических и гидролитодинамических наблюдений должны соответствовать требованиям ВСН 51.2-84 "Инженерные изыскания для строительства" /6/ и "Наставления гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 9. Ч. 1" /7/ с учетом положений и рекомендаций, изложенных в работе "Инженерные и гидрометеорологические изыскания..." /9/.

5.2 Батиметрические и топографические съемки

Такие съемки выполняются для построения карт и схем рельефа надводной и подводной частей берегового склона и пляжа для решения в процессе проектирования следующих вопросов:

построение планов рефракции и дифракции волн, расчет их трансформации. При этом используются батиметрические съемки в масштабе от 1:200000 (на глубокой воде), до 1:2000 - 1:500 (в прибрежной зоне);

определение объемов деформаций пляжа и подводного склона, оценка мощности и направления потоков наносов и их дефицита по повторным батиметрическим и топографическим съемкам в масштабе от 1:2000 до 1:500;

разработка планов размещения и компоновки берегозащитных сооружений, планировка зон общего пользования, трассирование подъездных дорог и дорог общего пользования на основе съемок от 1:5000 до 1:500.

5.3 Инженерно-геологические изыскания

5.3.1 Эти изыскания имеют целью дать представление и фактические материалы о геологическом строении побережья, физико-механических характеристиках грунтов надводной и подводной частей берегового склона, а также об опасных геологических процессах (оползнях, обвалах и др.), развитых в пределах защищаемого участка побережья и соседних с ним. Инженерно-геологическими изысканиями устанавливается мощность отложений пляжевых наносов на надводной и подводной частях берегового склона, гранулометрический и минералогический состав, физико-механические характеристики /29/.

5.3.2 Грунты, слагающие береговой склон, подразделяются на связные и несвязные. К несвязным или сыпучим грунтам относят пески, гравий и гальку, состоящие из частиц размером более 0,1 мм. Грунты, в состав которых входит большое число глинистых мелких частиц размером менее 0,005 мм, являются связными.

Действующие строительные нормы и правила различают скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты оснований сооружений.

5.3.3 Физические свойства грунтов определяются по следующим характеристикам: гранулометрический состав грунта; удельная плотность; объемный вес; весовая влажность; объемный вес скелета грунта; пористость; влажность; консистенция. Все перечисленные физические свойства и характеристики грунтов определяются согласно положениям СНиП 1.02.07-87 "Инженерные изыскания для строительства" /6/.

5.4 Уровень моря

5.4.1 В естественных условиях колебания уровня моря бесприливных морей определяются гидрометеорологической обстановкой прибрежной зоны (сток рек, испарение с акватории моря, осадки и др.), а также тектоническими движениями земной коры. Колебания уровня моря, вызванные сезонными изменениями общеклиматических факторов, носят периодический характер в течение года и повторяются из года в год. На их фоне возникают непериодические колебания, вызванные сгонно-нагонными явлениями при интенсивных штормах, частота, интенсивность и продолжительность которых определяются интенсивностью и продолжительностью штормов. К непериодическим относятся также сейшовые колебания уровня моря.

Кроме того, при разработке берегозащитных мероприятий необходимо учитывать ритмические (циклические) колебания уровня моря, продолжительность которых составляет от нескольких до сотен лет.

5.4.2 Основными характеристиками уровня моря являются:

максимальные, средние и минимальные отметки из наивысших, средних и наинизших отметок уровня за год;

повторяемость и обеспеченность максимальных, средних и минимальных отметок из наивысших, средних и наинизших отметок уровня за год;

максимальные амплитуды колебания отметок уровня моря за год.

При необходимости эти характеристики уровня моря могут определяться для любых интервалов времени.

5.4.3 При проектировании морских берегозащитных сооружений используются данные многолетних наблюдений за уровнем моря при длине ряда не менее 20 лет. В расчетах для оценки затопления, подтопления, гидростатического давления, интенсивности волновых и ледовых воздействий на берегозащитные сооружения и берег и других гидро- и литодинамических характеристик прибрежной зоны моря необходимы данные об отметках уровня моря заданной обеспеченности из наивысших, средних и наинизших отметок за год.

Согласно СНиП 2.06.04-82х /1/ при определении нагрузок и воздействий волн и льда на берегозащитные сооружения отметки расчетных уровней должны иметь обеспеченность:

для подпорных гравитационных стен (волноотбойных) II класса капитальности - 1 %; III класса - 25 % из наивысших за год;

для искусственных пляжей без сооружений IV класса капитальности - 1 % из наивысших за год;

для подпорных и волноотбойных стен, бун и подводных волноломов IV класса капитальности - 50 % из средних за год;

для искусственных пляжей с искусственными сооружениями (буны, подводные волноломы) IV класса капитальности - 50 % из средних за год.

Расчет уровней заданной обеспеченности выполняется статистической обработкой данных натурных наблюдений за уровнем моря с построением на их базе теоретических кривых обеспеченности, если ряд наблюдений составляет менее 100 лет.

5.4.4 Расчет и построение теоретических кривых обеспеченности производится в следующем порядке:

значения максимальных отметок уровня из наивысших и средних за год располагают в убывающем порядке, а минимальных из наинизших за год - в возрастающем порядке и вычисляют среднемноголетние их значения :

(5.1)

где: - сумма всех отметок уровня данного ряда;

N - общее число членов ряда;

вычисляют величины Кi = , (Кi - 1), (Кi - 1)2, (Кi - 1)3;

рассчитываются коэффициенты вариации (Сv) по формуле:

при N < 30, (5.2)

или

при N > 30, (5.3)

рассчитывается коэффициент асимметрии (CS):

, (5.4)

по значениям, Сv и CS из таблиц Рыбкина "Отклонения ординат биноминальной кривой обеспеченности" /28/ снимают эти ординаты, по которым рассчитываются отметки уровня моря соответствующей обеспеченности. Расчет выполняется по следующей форме:

	Обеспеченность, %
	0,1 1 5 102030 ........ 90 95 99 99,9
Ф (ордината)
Ф ? СV
(Ф ? СV) - 1
Нi % = [(Ф ? СV) - 1]

по данным таких таблиц строятся теоретические кривые обеспеченности отметок уровня моря из наивысших, средних и наинизших отметок за год (рисунок 5.1).

Для контроля соответствия теоретического закона распределения на построенные кривые накладывают значения обеспеченности для различных отметок уровня моря, рассчитанные для фактического ряда наблюдений по формуле:

, (5.5)

где n - порядковый номер члена ряда.

Если теоретическая кривая вычислена правильно, то она должна пройти по точкам наблюденных уровней или занять среднее положение между ними (см. рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Кривые обеспеченности отметок уровня моря

5.4.5 Точность расчетов кривых обеспеченности уровня моря зависит от длины ряда наблюдений и от точности расчета коэффициентов вариации и асимметрии. Относительные среднеквадратичные ошибки вычисления СV и CS рассчитываются по формулам:

, (5.6)

, (5.7)

Точность расчета СV и CS считается удовлетворительной, если величина ошибки не превышает ±10-15 %.

5.5 Ветер

5.5.1 Ветер является ведущим волнообразующим фактором. Его основными характеристиками являются скорость и направление, которые меняются во времени и в пространстве (по горизонтали и вертикали).

5.5.2 Для расчета элементов волн используются данные наблюдений за скоростью и направлением ветра береговых метеостанций, репрезентативных для прилегающей акватории моря и имеющих ряд наблюдений не менее 15 лет. При отсутствии таких данных расчетные характеристики ветра получают на базе синоптических карт и полей ветра.

5.5.3 К расчетным характеристикам ветра относятся:

скорость ветра (VW, м/с) на высоте 10 м над спокойным уровнем моря (анемометрическая) и его направление;

коэффициент приведения скорости ветра к 10 м над водной поверхностью (ki);

коэффициент пересчета данных по скорости ветра, измеренных флюгером, на анемометрическую (kfi);

параметр шероховатости подстилающей поверхности (Z0).

5.5.4 Расчетные режимные характеристики ветра по данным наблюдений, представленных в виде ежегодных и среднемноголетних таблиц повторяемости градаций скорости ветра по направлениям, определяются согласно рекомендациям, изложенным в Руководстве /3/. Пример расчета приводится в прилож. А данного Свода правил.

5.5.5 Режимные характеристики ветра, определяемые по типовым полям ветра, построенных с помощью архива синоптических карт, рассчитывают согласно положениям, изложенным в /2 - 4/.

5.5.6 Для определения элементов волн и волнового нагона требуемой обеспеченности в режиме рассчитывают скорости ветра волноопасных направлений той же обеспеченности. Для этих целей либо по данным наблюдений за многолетний период за ветром (при длинах разгона волн менее 100 км), либо по данным синоптических карт или типовых полей ветра (при длинах разгона волн более 100 км) рассчитывают и строят кривые обеспеченности скорости ветра для всех волноопасных направлений в пределах защищаемого участка побережья согласно положениям, изложенным в /2 - 4/. С этих кривых снимаются расчетные скорости ветра, возможные 1 раз в "N" лет, по которым рассчитываются параметры волн той же обеспеченности.

5.5.7 Учитывая сложность и важность расчетов режимных характеристик ветра, от точности которых зависит качество и точность расчетов параметров волн, и для обеспечения их надежности и достоверности, рекомендуется проведение таких расчетов специализированными организациями (Гидрометобсерватории и гидрометцентры Роскомгидромета, Государственный океанографический институт и др.).

5.6 Волны

5.6.1 Ветровое волнение является основным фактором, определяющим гидро- и литодинамические процессы, протекающие в прибрежной зоне моря, в том числе размыв берегов и пляжей, перемещение наносов по ширине и длине берегового склона под воздействием течений, генерируемых волнением, сгонно-нагонные колебания уровня моря и др.

От интенсивности и продолжительности волновых нагрузок на берегозащитные сооружения зависит их устойчивость и долговечность работы.

5.6.2 При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо наличие данных об элементах волн заданной обеспеченности в режиме и системе всех волноопасных направлений, продолжительности и повторяемости расчетных штормов.

Примечание. Под "режимом" волнения подразумеваются параметры волн, возможные 1 раз в "N" лет, т. е. за многолетний период. Под "системой" волн подразумевается их совокупность, наблюдаемых в данной точке за период одного срока наблюдения (20-30 мин. или из 100 подряд идущих волн).

Основным показателем расчетного шторма, возможного 1 раз в "N" лет, является высота волны. Обеспеченность высоты волны для сооружений II класса капитальности равна 2 % (1 раз в 50 лет) в режиме и 1 % в системе; для сооружений III и IV классов - 4 % (1 раз в 25 лет) в режиме и 5 % в системе.

5.6.3 Основными элементами волн являются: высота (h, м), период (Т, с), длина (?, м) и скорость распространения (С, м/с).

Различают следующие основные характеристики волнения:

геометрические - с размерностью длины (средняя высота  и высоты hi заданной обеспеченности F%, средняя длина  и длины ?i заданной обеспеченности F%);

частотные - с размерностью времени (средний период  и периоды заданной обеспеченности Тi); частота ();

кинематические - с размерностью длины и времени (средняя скорость распространения, орбитальная скорость движения частиц воды в волне (u).

К другим характеристикам относятся следующие:

направление распространения волны, совпадающее на глубокой воде с направлением ветра, формирующего данное поле волн;

средняя крутизна волны ();

групповая скорость (Cg).

Для количественного описания волнения используются сведения о средних значениях элементов волн и элементов волн заданной обеспеченности в режиме и системе. Они называются статистическими характеристиками или параметрами ветровых волн.

5.6.4 В зависимости от соотношения между параметрами волн и глубинами и уклонами дна в прибрежной акватории моря выделяют следующие зоны по глубине /1/:

глубоководная - с глубиной , где дно не влияет на основные характеристики волнения;

мелководная (зона трансформации и рефракции волн) - с глубиной, где дно оказывает влияние на развитие волн и их основные характеристики;

прибойная - с глубиной от dcr до dcr,u, в пределах которой начинается и завершается обрушение волн;

приурезовая (зона наката) - с глубиной менее dcr,u, в пределах которой поиск от разрушенных волн периодически накатывается на берег.

5.6.5 Для определения режимных характеристик волнения по данным натурных наблюдений используется метод статистической обработки высот и периодов волн по методике, изложенной в разделе 5.4 данного Свода правил. Продолжительность наблюдений должна быть не менее 20 лет. Для этого за каждый год наблюдений по всем волноопасным направлениям в районе акватории моря, прилегающей к защищаемому участку побережья, выбираются максимальные значения высот волн, имеющих обеспеченность 50 % в системе, и по ним рассчитываются кривые обеспеченности. Порядок и пример расчета приводится в прилож. Б данного Свода правил.

При наличии таблиц повторяемости градаций высот волн по направлениям за многолетний период обеспеченности высоты волн рассчитываются и строятся согласно положениям, изложенным в /3/. Пример расчета приводится в прилож. А данного Свода правил.

5.6.6 При отсутствии данных многолетних наблюдений за элементами волн в пределах защищаемого участка побережья они определяются расчетным способом на основе режимных сведений о ветре. При этом необходимо учитывать следующие волнообразующие факторы: величину скорости ветра и его направление, продолжительность непрерывного действия расчетного ветра над водной поверхностью, размеры и конфигурацию охваченной ветром акватории моря, длину разгона, рельеф дна и глубины водоема по длине разгона с учетом колебаний уровня моря /1/.

Расчет параметров штормовых волн на глубокой воде по данным наблюдений за скоростью и направлением ветра на береговых метеостанциях выполняется при длинах разгонов не более 100 км. Такие расчеты следует производить согласно положениям, изложенным в /1-3/. В случаях, когда разгоны волн равны или более 100 км режимные характеристики волн определяются по режимным характеристикам ветра на основе анализа синоптических карт или по типовым полям ветра согласно положениям, изложенным в /2-4/. При этом полученные значения элементов волн, их повторяемость и продолжительность принимаются равнообеспеченными скоростям ветра.

5.6.7 Полная энергия волн на глубокой воде, отнесенная к единице длины волны, составляет:

, (5.8)

где: ? - плотность воды; g - ускорение силы тяжести;  - средняя высота волны глубокой воды.

5.6.8 При расчете средних высот волн, формирующихся от действия ветров различных направлений, в том числе и дующих с берега, необходимо использовать функцию углового распределения волновой энергии [Fn(?)], которая рассчитывается по формуле /3/:

. (5.9)

При этом принимается, что максимальной энергией обладает составляющая углового распределения, распространяющаяся в направлении действия ветра (генеральном направлении). Функция углового распределения волновой энергии ограничена сектором ?90°.

При учете функции углового распределения волнения в расчетную высоту волны вводится поправка на закрытость горизонта Kf:

, (5.10)

которая вычисляется по выражению:

. (5.11)

Углы  и  ограничивают сектор распределения волнения:  - слева, а  - справа.

5.6.9 Значения расчетных высот и периодов волн заданной обеспеченности в режиме (возможных 1 раз в "N" лет) вычисляют по кривым обеспеченности, расчет, построение которых выполняется согласно положениям, изложенным в /1-4/. Высоту и период волны i% обеспеченности в системе следует определять умножением их средних значений на коэффициент Кi% согласно рис. 2 прилож. 1 СНиП /1/ или по табл. 5.4 - 5.7 пособия /2/, а также по таблицам 5.1 и 5.2 настоящего Свода правил.

Таблица 5.1 - Числовые значения khi % для различных значений

h* = /d

Обеспеченность,	h*
F%	0,00	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50
0,1	2,96	2,71	2,47	2,23	2,01	1,81
1,0	2,42	2,26	2,09	1,93	1,78	1,63
5,0	1,95	1,86	1,76	1,66	1,56	1,46
10,0	1,71	1,65	1,59	1,52	1,44	1,37
20,0	1,43	1,41	1,37	1,34	1,30	1,25
30,0	1,24	1,23	1,22	1,21	1,19	1,16
50,0	0,94	0,95	0,97	0,99	1,00	1,01

Таблица 5.2 - Числовые значения КTi%

F%	1	2	3	5	10	20	30	40	50	75
Тi%/Т	1/58	1,51	1,47	1,42	1,33	1,21	1,13	1,05	0,98	0,79

5.6.10 Трансформацию и рефракцию элементов волн по мере продвижения их к берегу следует рассчитывать по одной из методик действующих нормативных /1/ или методических документов /2-4/.

5.6.11 С выходом волн на глубины меньше критических (dcr) начинается процесс их обрушения. Зона обрушения располагается в пределах глубин первого (dcr) и последнего (dcr,u) обрушения. Основное влияние на процесс обрушения волн оказывают уклоны дна, его шероховатость и проницаемость крутизна волны. При больших уклонах дна (i > 0,05) обрушение волн чаще всего бывает одноразовым, по типу "ныряющего буруна", когда происходит опрокидывание гребня волны. При малых уклонах дна (i < 0,01) волна теряет свою энергию постепенно, в результате чего она все время находится в состоянии, близком к критическому, претерпевая ряд обрушений по типу "скользящего буруна".

Расчет параметров обрушивающихся волн и глубин в местах их первого и последнего обрушения выполняется согласно положениям и рекомендациям СНиП /1/ и пособия к нему /2/.

5.6.12 Для определения типа обрушения рекомендуется, в зависимости от наличия исходных данных о волнах, использовать один из двух предлагаемых способов:

а) Зная крутизну расчетной волны  на глубокой воде и средний уклон дна в прибойной зоне (i = tg?cr) по данным батиметрической съемки тип обрушения определяется величиной (J) по формуле:

(5.12)

При J < 5, но более 0,1 обрушение происходит по типу "ныряющего буруна", при J > 5 - по типу "скользящего буруна", при J < 0,1 - обрушение неполное;

б) Второй способ основывается на определении типа обрушения по величине параметра Кемпа /10/, который вычисляется по формуле:

(5.13)

где: trum - время пробега обращающейся волны по зоне прибоя;

hsur - высота волны при первом обрушении;

tg?cr - уклон дна в зоне прибоя.

Высота волны при ее первом обрушении рассчитывается по формуле:

(5.14)

где: hd - высота волны на глубокой воде. Средний уклон дна в прибойной зоне определяется по данным батиметрической съемки.

При Кe > 1,0 обрушение происходит по типу "скользящего буруна", при 1,0 > Кe > 0,5 - по типу "ныряющего буруна", при 0,5 > Кe > 0,25 - имеет место неполное обрушение, а при Кe ? 0,25 - "коллапсирущее" обрушение.

5.6.13 Высоту наката после последнего обрушения волн определяют для решения ряда инженерных задач, в том числе: в расчетах нагрузок на откосы и назначения границ креплений откосов, определения отметок верха сооружения и искусственных пляжей, при прогнозировании динамики движения наносов и размывов берегов в приурезовой зоне, подверженных действию разрушающихся волн и др. /2/.

Расчет высоты наката выполняется согласно положениям, изложенным в п. 1.14 СНиП /1/ и пособия к нему /2/.

5.6.14 При расчетах рефракции, трансформации и обрушения волн необходимо учитывать наличие в прибойной зоне моря уже построенных берегозащитных сооружений. Эти сооружения, как правило, влияют на процесс трансформации и рефракции волн, что не учитывается действующими расчетными методиками. Корректировку расчетов параметров волн в таких условиях рекомендуется выполнять по данным натурных измерений, а при их отсутствии - на основе гидравлического или математического моделирования.

5.6.15 При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо учитывать и рассчитывать не только параметры ветровых волн, но и волн зыби, которые в пределах отдельных регионов морских побережий имеют значительные высоты и периоды, а также и продолжительность и повторяемость действия.

Расчет элементов и параметров волн зыби на глубокой воде выполняется согласно положениям, изложенным в Руководстве /3/. Рефракция и трансформация волн зыби рассчитывается как и ветровых волн согласно положениям, изложенным в СНиП /1/ и пособии к нему /2/.

5.6.16 Элементы волн на огражденных акваториях

К огражденным акваториям относятся акватории портов, естественных и искусственных бухт. Основными факторами, определяющими поле волн на таких акваториях, являются: размеры и структура исходных волн, проникающих на огражденную акваторию; плановое расположение волнозащитных и ограждающих сооружений; количественные характеристики поглощения и отражения волновой энергии этими сооружениями; рельеф дна и глубина акватории /2/. Основными физическими факторами, формирующими поле волн на огражденной акватории, являются дифракция, отражение и гашение волн около оградительных сооружений.

Высоты дифрагированных волн на портовых акваториях определяют по методике, изложенной в прилож. 1 СНиП /1/ и пособия к нему /2/. Расчет дифракции волн в естественных и искусственных бухтах должен сочетаться с расчетом их рефракции, вызванной тем, что дно в бухте не является горизонтальным.

Для уточнения расчетов дифракции и рефракции волн на огражденных акваториях выполняется гидравлическое моделирование на пространственной модели.

5.6.17 При проектировании морских берегозащитных сооружений рекомендуется выполнить расчеты прогноза штормовой активности моря. Наличие такого прогноза дает возможность более четкого планирования работ по берегозащите во времени.

В основу прогноза штормовой активности моря заложен ее циклический характер. В пределах таких циклов численные значения штормовой активности колеблются от максимальных до минимальных ее величин. Методами гармонического анализа можно осуществить фильтрацию временного ряда (за период не менее 20 - 25 лет) значений штормовой активности моря. Каждая из выделенных таким образом гармоническая составляющая может быть экстраполирована на время упреждения. Их синтез на протяжении заданного периода времени упреждения по сути своей и является прогнозом штормовой активности моря.

В качестве единицы измерения штормовой активности принимается суммарный за год поток волновой энергии на единицу площади взволнованной поверхности моря , который вычисляется по формуле:

, (5.15)

где: - средняя в градации высота волны, м;

- средний период, с;

- средняя длина, м;

? - удельный вес морской воды, кг/м3;

Ра - продолжительность волнения каждой градации высот волн, сут.

Для удобства расчета потока волновой энергии формула (5.15) после несложных преобразований приведена к виду:

, (5.16)

где d - глубина в точке измерения волн.

Исходным материалом для расчета потока волновой энергии являются данные натурных измерений высот и периодов волн в виде ежегодных таблиц повторяемости градаций высот волн по всем волноопасным направлениям для защищаемого участка (региона) побережья.

Расчет прогноза штормовой активности моря выполняется с применением ПЭВМ по программе, которая приведена в прилож. В. Наиболее достоверным интервалом прогноза величин штормовой активности является 5 лет, т. к. погрешность прогноза растет с увеличением интервала упреждения. По мере увеличения продолжительности периода наблюдений за волнением прогноз уточняется, а его точность увеличивается.

5.6.18 При проектировании морских берегозащитных сооружений, особенно искусственных пляжей, необходимо учитывать влияние на них краевых волн, которые формируются в прибойной зоне моря в процессе взаимодействия обрушающихся волн с водными массами. Параметры краевых волн определяются высотой, периодом и направлением распространения приходящих волн, а также протяженностью пути взаимодействия их с подводным береговым склоном. Краевые волны способствуют увеличению волнового нагона, формированию периодических течений в прибойной зоне, подводных песчаных валов. Их пространственное перемещение во время шторма способствует подмыву оснований расположенных здесь берегозащитных сооружений.

Расчет параметров краевых волн выполняется на ЭВМ согласно алгоритму программы, изложенной в прилож. Г.

5.7 Расчет ветрового нагона

Величина ветрового нагона зависит от длины разгона, скорости ветра и средней глубины на участке нагона. Она принимается по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается определять по формуле, представленной в /11, 12/:

, (5.17)

где: VW - расчетная скорость ветра, м/с;

d - средняя глубина на участке нагона, м;

L - длина разгона, м;

? - угол между направлением ветра и геометрической осью нагонной части водоема, а для открытых берегов - нормалью к береговой линии;

К - безразмерный коэффициент, ориентировочно заключенный в пределах 6?103 - 12?10-3. СНиП /1/ предлагает формулу расчета ветрового нагона практически однотипную с приведенной выше, но с другим значением коэффициента К.

5.8 Расчет волнового нагона

Волновой нагон формируется при обрушении волн и его величина зависит от расчетной высоты волны по линии первого обрушения (hsur) и ее среднего периода. Расчет волнового нагона выполняется по формуле, приведенной в /11, 13/:

. (5.18)

5.9 Течения в прибрежной зоне моря

5.9.1 В прибрежной зоне моря действуют два основных вида движений воды, тем или иным образом обусловливающие перенос и перераспределение донных наносов в ее пределах: вдольбереговое, вызванное косоподходящими волнами, и поперечное, формирующееся за счет разности уровня воды по ширине прибойной зоны. Для оценки общей картины переноса воды вдоль берега используется метод расчета распределения по ширине прибрежной зоны при сравнительно однородном рельефе дна осредненной по глубине скорости вдольберегового течения (), основанный на теоретических разработках Лонге-Хиггинса /14, 15/, по формуле:

, (5.19)

где: Х - относительное расстояние от линии первого обрушения значимой (17 % обеспеченности в системе) высоты волны расчетного шторма до уреза воды с учетом волнового нагона. Значения Х принимают последовательно величины 1/Z, 2/Z, 3/Z,...,Z/Z, где Z - количество участков принятой ширины, на которое разбивается подводный береговой склон при расчете вдольберегового расхода наносов через заданный створ.

Величина V0, представляющая скорость воды без учета горизонтального обмена, вычисляется по формуле:

, (5.20)

где: tg?b - средний уклон подводного берегового склона между урезом воды и глубиной, равной l,3hsur; fw - коэффициент донного трения; ?cr - угол подхода расчетной волны к берегу на глубине dcr, который определяется в процессе расчета трансформации и рефракции волн согласно положениям СНиП /1/; , где hsur- высота значимой волны в расчетном шторме, вычисленная согласно положениям /1/, dcr - глубина се первого обрушения. Величину b в первом приближении можно принимать в пределах 0,62 - 0,78 для зоны первого обрушения и около 1,0 - для последнего обрушения.

5.9.2 Величину ?cr рассчитывают по формуле, преложенной в работе /16/:

, (5.21)

где ?0 - угол подхода расчетной волны к берегу на глубокой воде .

Коэффициент fW вычисляется по формуле:

, (5.22)

где D - средневзвешенный диаметр донных наносов, W - их гидравлическая крупность, которая вычисляется по формуле:

, (5.23)

где . Здесь ?S - плотность наносов; ? - плотность морской воды.

Величина коэффициента Kk рассчитывается с учетом безразмерного параметра (а), который вычисляется по выражению:

Внимание! Это не полная версия документа. Полная версия доступна для скачивания.