Содержание.
Введение
2
Глава 1. Современная концепция берегозащитных сооружений.
4
Глава 2. Применяемые берегозащитные сооружения.
6
Глава 3. Состояние и эффективность работы существующих берегозащитных сооружений.
37 Глава 4. Пути модернизации и повышения эффективности работы берегозащитных сооружений.
45
Глава 5. Требования по охране природы при разработке и реализации берегозащитных мероприятий.
53 Выводы и рекомендации
58
Список литературы.
59
Введение.
В настоящее время, побережьеЧерного моря в пределах города Сочи интенсивно осваивается. В результате этогоусиливаются антропогенные нагрузки на прибрежную зону моря. Это приводит кнарушениям сложившегося динамического равновесия между, процессами в береговойзоне и факторами их обуславливающими. В итоге развиваются процессы абразииберегов и размывов пляжей ширина пляжей, за последние годы сократилась до 10,15 метров и они не могут выполнять возложенные на них функции. Под угрозойустойчивость берегов и всех сооружений находящихся на них.
Существующая я системаберегозащиты в последнее десятилетие практически не реконструировалась, нистроились современные берегозащитные сооружения, в связи с этим возникланеобходимость анализа состояния существующих сооружений, и разработкасовременных мероприятий по защите берегов это является целью дипломной работы.
Для написания работы былииспользованы опубликованные литературные источники, фондовые материалы рядаорганизаций занимающихся берегозащитой и материалы натурного обследованиякомплекса берегозащитных сооружений в пределах Адлерского района.
Хочу выразить благодарность: д.т.н. Шахину В.М., атакже заведующему лабораторией полевых изысканий к.т.н. Ярославцеву Н.А.,огромную признательность выражаю своему дипломному руководителю к.г.н. Рыбка В.Г.
Реферат.
В работе 59 страниц, 6таблиц, 6 рисунков наименование использованной литературы, Каталогнаблюдений над уровнем Черного и Азовского морей, Гидрометеорология игидрохимия морей, Гидрометеорологические условия, Гидрометеорологическиеусловия шельфовой зоны морей СССР, Отчет о состоянии моря и прибрежной полосыг. Туапсе – Адлерский район, Проектирование морских берегозащитных сооруженийСП 32 – 103 –97.
Ключевые слова: берег, прибрежная зона,берегозащитные сооружения, буна, волнение, вдоль береговое течение, уровеньводы.
В работе приводится описаниесовременного использования береговой зоны и берегозащитных сооружений напобережье Адлерского района г. Сочи, предлагаются варианты применениясовременных берегозащитных сооружений.
Глава 1. Современнаяконцепция берегозащитных сооружений.
Мировой опыт морской берегозащиты показывает, чтоее эффективность во многом определяется соблюдением следующих концептуальныхпринципов:
1.1. Активность берегозащиты
Берегозащитные сооружения в условиях стадиальноретмическогоразвития побережья на ряду со снижением волнового воздействия на береговойсклон и пляжевую полосу, должны регулировать перемещение наносов в прибрежнойзоне моря, перераспределяя вдоль береговой и перечный транспорт с цельюсохранения и восстановления пляжевой полосы как основного элемента защитыберега.
1.2. Многофункциональность берегозащиты.
Конструкции применяемых сооружений должны совмещать основныефункции берегозащиты с возможностью их использования в рекреационных,транспортных, биотехнологических и д.р. целях с обязательным выделением пляжевой полосы общего пользования.
1.3. Экологическая чистота Берегозащиты.
Берегозащитные мероприятия должны сохранять иулучшать экологическую обстановку в прибрежной зоне моря и прилегающем к нейучастки суши.
1.4. Соответствиеберегозащитных сооружений береговым ландшафтам и архитектурной эстетики.
Берегозащитные сооружениядолжны органически вписываться в береговые ландшафты, а их архитектурноеоформление должно способствовать эстетическому восприятию. Достигаются подобныйэффект созданием новых конструкций строительных материалов и покрытий.
1.5. Локальностьберегозащиты.
Берегозащитные мероприятиядолжны реализовываться в границах литодинамических систем однако, учитываяразличную социально-экономическую значимость и степень освоения участковпобережья в пределах одной литодиномической системы, размера возможногоматериального ущерба и отрицательно экологических последствий от разрушенияберегов и расположенных в их пределах промышленно-транспортных объектах инаселенных пунктах, а также сообразуясь с финансово-техническими возможностямистроительных организаций, берегозащитные мероприятия могут носить избирательныйлокальный характер.
Глава 2. Применяемыеберегозащитные сооружения.
При первоначальном выборе типасооружений и варианта защиты берега в литодинамической системе следуетруководствоваться рекомендациями табл. 1, составленной с учетом типичныхприродных условий на отмелых и приглубных берегах бесприливных морей.
Берегозащитные мероприятия должны проектироваться,как правило, для каждой литодинамической системы в целом. В проектеберегозащитных мероприятий выбор метода защиты должен быть обоснован волновойобстановкой в средних и экстремальных условиях, результатами исследованиябюджета наносов, с учетом экономики и влияния мероприятий на окружающую среду.Берегозащитные мероприятия должны обеспечивать минимальные нарушения в настоящемвремени и будущем природных факторов в физическом и экологическом аспектах иэстетики литодинамической системы. При выборе типа, размеров и расположенияберегозащитных сооружений в литодинамической системе должно учитываться нетолько достижение поставленной цели на защищаемом участке побережья, но такжевлияние проектируемых берегозащитных сооружений и мероприятий на примыкающие кнему участки побережья.
При проектированииберегозащитных мероприятий следует иметь в виду, что индивидуальная защитакоротких отрезков размываемых берегов внутри большой зоны размываемогопобережья весьма сложна, дорогостоящая и малоэффективна, так как прилагающиенезащищенные берега продолжают отступать. Частичные берегозащитные мероприятиямогут даже ускорить размыв прилегающих берегов.
При оценке состояния береговв литодинамической системе должна предусматриваться возможность использованиясуществующей в ней естественной защиты и ее сохранения в ненарушенномсостоянии. При этом необходимо учитывать, что надводная и подводная частисуществующего пляжа являются внешней границей защиты, на которой гаситсябольшая часть волновой энергии, а дюна на песчаных побережьях являетсявнутренней границей защиты от жестоких штормов.
В случае размыва пляжей или их отсутствия защитаберега должна быть обеспечена искусственными средствами с помощью различноговида берегозащитными сооружениями, способствующих восстановлению и стабилизациипляжей. При изучении проблемы искусственного восстановления пляжей необходимовыяснить возможность механической или гидравлической доставки пляжевогоматериала на участок размыва.
На прямолинейных участкахберега и при неизменном направлении результирующего потока наносов вдоль негометод искусственного питания может обеспечить защиту берега на большомпротяжении. Важное преимущество метода искусственного питания состоит и в том,что он устраняет основную причину размыва берега и пляжей — дефицит естественногопоступления наносов на рассматриваемый участок побережья и устраняет низовыеразмывы на смежных участках побережья.
К свободным следует относить искусственные песчаныепляжи, функционирующие без пляжеудерживающих сооружений. При экономическивыгодном расположении песчаных карьеров и стоимости песка в них, а такжеусловий доставки его на защищаемый участок побережья искусственные свободныепесчаные пляжи являются эффективным и экономически целесообразным методомзащиты морских песчаных побережий от размыва волнами и течениями. Этот методзащиты берега об абразии заложен самой природой во взаимодействии размываемогоберегового откоса со штормовыми волнами, в результате которого формируетсяпрофиль подводного берегового склона, обеспечивающий наиболее полное гашениеволновой энергии /22/.
Использование искусственныхсвободных песчаных пляжей в целях берегозащиты позволяет значительно снизитьматериалоемкость, стоимость и трудоемкость работ, а также сократить их сроки; вусловиях курортов обеспечивает нормальный водообмен в береговой зоне.Достоинством таких сооружений является их природоохранная роль, способствующаясохранению земельных ресурсов. Они не только полностью исключают низовыеразмывы берега, неизбежные при строительстве каких-либо других берегозащитныхсооружения.
Каменную наброску банкетов,работающих в качестве упоров откосных креплений на берегах с песчаными наносами,при условии их заглубления до уровня постоянной влажности допускаетсяукладывать по тюфячной выстелке. Глубина заложения тюфяка должна назначаться сучетом возможной глубины размыва .
Волногасящие прикрытия изфасонных массивов применяются для защиты береговых откосов и сооружений отволнового воздействия. По конструкции прикрытия делятся на два типа:
прикрытия, уложенные курсамипо определенной системе на горизонтальном или слабонаклонном естественном основании,отодвинутые от стены или прислоненные;
прикрытия, состоящие изкаменного ядра и защитного покрытия из фасонных массивов, уложенных по откосуи гребню ядра.
В отдельных случаяхприкрытия могут выкладываться из фасонных массивов равномерно без определеннойсистемы.
Укладка фасонных массивов вприурезовой зоне, в отличие от наброски, обеспечивает возможность созданиякомпактного прикрытия с соблюдением заранее заданных размеров, экономиюматериалов и улучшенный вид.
В аварийных случаяхдопускается устройство волногасящих прикрытий из фасонных массивов в виденаброски.
Преимуществами волногасящихприкрытий из фасонных массивов являются:
возможность интенсивногогашения волн на коротком расстоянии;
малое волноотражение посравнению с сооружениями, имеющими сплошные непроницаемые грани;
значительное снижениеинтенсивности размыва пляжей, расположенных перед прикрытиями;
относительная легкостьремонта повреждений прикрытия;
возможность ликвидацииусадок путем дополнительной укладки фасонных массивов;
снижение материалоемкостипри достаточно высокой устойчивости сооружения.
Прикрытия из фасонныхмассивов на участках, сложенных неразмываемыми грунтами и не используемых длякурортных целей, по эффективности волногашенияэквивалентны пляжам, но в отличие от последних обладают большей устойчивостьюи практически не требуют периодических пополнений объемов.
Для волногасящих прикрытий вприурезовой зоне рекомендуется применять четыре типа фасонных массивов:тетраподы, долосы, гексалеги и диподы. Это не исключает и применение другихтипов фасонных массивов.
Основными факторами,определяющими волногасящий эффект прикрытий из фасонных массивов, являются: типфасонного массива, крутизна и высота морского откоса и процент пустот в телеприкрытия. Степень гашения энергии волн зависит от характеристик внешнего слояфасонных массивов прикрытия. Наиболее эффективными является внешний слой,состоящий из двух курсов массивов при 40-50% пустотности. При большей толщиневнешнего слоя гашение волновой энергии возрастает слабо.
Использование фасонныхмассивов из бетона для строительства волногасящих прикрытий допускается в томслучае, когда отсутствует необходимое количество дешевого камня требуемогоразмера и прочности.
Сооружение волногасящихприкрытий из фасонных массивов допускается при любых фунтах естественного основания.На скальном основании или на каменной постели рекомендуется правильная укладкамассивов. На размываемых грунтах допускается произвольная укладка без каменныхпостелей с последующим пополнением массивов по мере осадки сооружения.
Волногасящие прикрытия изфасонных массивов рекомендуется применять вне зон курортного использования игородской застройки при технико-экономической нецелесообразностиискусственного пляжеобразования:
на мысовидных выступахберега;
на берегах с волноотбойнымистенами или открытым береговым уступом, если ширина естественного пляжанедостаточна для обеспечения волногашения;
на оползневых берегах, гдегибкость, обеспечиваемая хорошей взаимосвязью между массивами, гарантирует ихдолговременную работу при существенных деформациях, возникающих в результатеоползневых подвижек;
при необходимости защитыоткоса и оснований дюны от размыва во время нагонных повышений уровня моря;
в качестве противоаварийногосредства для ликвидации размыва берега или временного усиления поврежденныхволноотбойных стен.
/>
Рисунок 1 — Технические характеристики фасонныхмассивов
Волногасящие прикрытия изфасонных массивов относятся к берегозашитным сооружениям IV класса капитальности.
Волногасящиеприкрытия под воздействием волнения разрушаются постепенно, поэтому сооружениеих с большим запасом устойчивости экономически невыгодно, т. к. в процессеэксплуатации прикрытия легко ремонтируются пополнением фасонных массивов.
Волногасящие прикрытия изфасонных массивов защищают берег только непосредственно по фронту конструкциии не обеспечивают его защиту на верховом и низовом участках. Поэтому в целяхпредотвращения обхода прикрытия и его постепенного разрушения должно бытьпредусмотрено усиление его концов путем устройства надежных сопряженийприкрытия с береговым уступом в виде врезок либо путем защиты торцов прикрытиякороткими и невысокими траверсами. Одновременно следует предусмотреть меры поликвидации низового размыва.
При проектированииволногасящих прикрытий из фасонных массивов устанавливаются их характеристики:
целесообразный тип инеобходимая масса фасонного массива в соответствии с крутизной морского откосаприкрытия;
высота и ширина гребняприкрытия;
нижняя граница (заглубления)защитного прикрытия;
необходимая масса камня итолщина слоев грунтонепроницаемого фильтра, обеспечивающего устойчивостькаменного ядра или фунтов защищаемого берегового откоса;
необходимость в каменнойпостели или в фильтре в зависимости от требований, предъявляемых к основаниюприкрытия и его общей устойчивости.
Бетон дляизготовления фасонных массивов должен удовлетворять требованиям, предъявляемымк гидротехническим бетонам. Проектная марка бетона фасонных массивов попрочности, водонепроницаемости и морозостойкости должна назначаться взависимости от района строительства и зоны работы сооружения.
Ядро волногасящего прикрытияиз фасонных массивов должно выполняться из несортированного камня твердыхпород. Фильтры, сопрягающие фасонные массивы с ядром бермы или грунтамизащищаемых откосов, выполняются из несортированного камня, удовлетворяющего требованиям крупности и прочности.
Устойчивость волногасящегоприкрытия определяется устойчивостью отдельных фасонных массивов на его морскомоткосе под воздействием расчетных волн. С увеличением крутизны морского откосаприкрытия количество материала для его возведения уменьшается, но при этомвозрастает вес отдельного массива. При назначении крутизны морского откосадолжен учитываться тип массива, способ укладки и угол естественного откосакаменного ядра.
Масса отдельного фасонного массива, соответствующаясостоянию его предельного равновесия при воздействии расчетных волн,обрушивающихся непосредственно на откос прикрытия, устанавливается по формуле(33) п. 1.17 СНиП
Волноотбойныестены и бермы
Волноотбойные стенысооружаются для защиты от волнения береговых уступов или земляного полотнаприморских железных и автомобильных дорог, поэтому часто такие стеныназываются подпорно-волноотбойными. Волноотбойные стены допускается, повозможности, возводить под защитой пляжа шириной, достаточной для гашениярасчетных волн, в комплексе с бунами или волноломами. При проектированииволноотбойных стен, кроме требований данного раздела, следует учитыватьрекомендации действующих строительных норм и правил по проектированиюподпорных стен.
При назначении плановогоположения волноотбойных стен должно учитываться не только современное состояниеберега, но и ожидаемые его изменения в будущем. Положение волноотбойных стен вплане должно совпадать с линией, за которую дальнейший размыв берега недопустим по условиям эксплуатации защищаемых объектов и сооружений.
При проектированииволноотбойных стен следует учитывать, что вызываемое стенами отражение волн, вособенности на берегах с дефицитом наносов и узкими пляжами, приводит кусилению размыва пляжевой полосы как непосредственно перед стенами, так и нанизовом участке берега. Поэтому в проекте должны быть предусмотрены мероприятияпо сохранению и расширению пляжа перед стеной с помощью бун илиподводных волноломов с траверсами.
Если ширина пляжа передстеной не обеспечивает волногашение и не возможно обеспечить ее увеличение,необходимо принимать меры по защите стен от подмыва выкладкой прислоненных кстене волногасителей в виде призм из фасонных массивов или камня, возведениемберм, шпунтовых ограждений и др.
Отметка верха стены должнасоответствовать расчетным значениям уровня моря и элементов волн (см. табл.6.1), а также с учетом высоты надвига льда. Возвышение гребня стены Zv, м над расчетнымуровнем моря рекомендуется принимать по формуле:
/>
где: гс — запас,принимаемый для сооружений II класса капитальности — 1,5, III класса — 1,0, IV класса — 0,7 м.
В условиях открытыхприглубых берегов бесприливных морей величину Zv для всех классовкапитальности в первом приближении следует принимать не менее 3,5 м.
7.9.6. Для уменьшения высотынаката штормовых волн и устранения переливов воды через гребень волноотбойнойстены ее морской части (лицевой грани) следует придать плавное криволинейноочертание с горизонтальным заложением :
/>
где Zk — высота криволинейнойчасти профиля
Нижний отрезоккриволинейного профиля не должен быть круче 35°. Верхняя часть лицевой гранидолжна быть с волноотражающим карнизом.
/>
Рисунок 2 — Волнозащитная стена с волноотбойным устройством:
а — очертание переднейграни стены; б — облицовка передней грани
стены; 1 — среднийуровень моря
Волноотбойные стены с поперечнымсечением, принятым в соответствии с требованиями, должны быть устойчивыми подвоздействием расчетных волновых нагрузок в случае отсутствия пляжа и засыпки заих береговой гранью в процессе строительства.
Эффективность работыволноотбойных стен и волногасящих вспомогательных прикрытий перед стеной вответственных случаях должна быть проверена на гидравлической модели.
Глубину заложения подошвыфундамента волноотбойных стен следует назначать в зависимости от класса капитальностисооружения в соответствии.
Лицевые (морские) граниволноотбойных стен, подвергающиеся волновым ударам, следует защищатьоблицовкой из высокопрочных материалов с обеспечением стойкости швов. Облицовкастен, сооружаемых на галечных берегах, при ширине пляжа менее расчетной взависимости от местных условий должна выполняться на высоту не менее 0,5высоты волны над средним уровнем моря и на глубину 0,2 высоты волны ниже этогоуровня моря. Если облицовка передней грани не выполняется, то марка бетонадолжна быть не ниже 300 и В-6.
Засыпку пазух заволноотбойными стенами следует выполнять по возможности обломочным дренирующимматериалом. При этом, непосредственно у задней грани стены должна быть уложенадренирующая призма (обратный фильтр), а в теле стены через каждые 5 — 10 мдолжны быть предусмотрены отверстия 10x10 см для выпуска грунтовых вод. Особоевнимание должно быть обращено на тщательность укладки обратного фильтра увыпускных отверстий во избежание выноса засыпки при волнении.
Для обеспечения возможностисвободных осадок и уменьшения опасности образования температурных трещин подлине стены (не реже чем через 10 м) необходимо устраиватьтемпературно-осадочные швы с прокладкой досок для предупреждения выносазастенной засыпки.
При создании набережных наберегах с песчаными наносами в целях устранения или уменьшения волноотражениявместо волноотбойных стен рекомендуется использовать свайные эстакады вкомплексе с откосным укреплением или волногасящие прикрытия сквознойконструкции с волновой камерой, совмещенной с набережной.
Применение берм для защитысуществующих стен целесообразно на мысовидных выступах береговой линии, в зонахнизовых размывов и при экономической нецелесообразности искусственногопляжеобразования. Бермы делятся на два вида: узкие и широкие. Узкие бермыпредназначены для предохранения бетонных поверхностей стен от истираниягалечными наносами. Широкие бермы возводятся для уменьшения заплеска волн наоткосы, снижения воздействия волн на стены. Бермы заглубляются в грунтоснования в соответствии с расчетными показателями .
Ширина и высота бермы должныисключать возможность наката волн выше отметки гребня стены.
Ширину бермы Вб,перед волноотбойной стеной, не защищенной пляжем, в четвертой волновой зонеследует определять, исходя из условия:
/>
Рисунок3 — Защитные прикрытия (бермы): а) узкая на скальном основании; 6) широкая; 1 — бетонный блок-берма; 2 — бетонная плита; 3— рваный или булыжный камень;4 — каменная постель; 5 — волноотбойный барьер
Высота бермы рассчитывается, исходя из условия высотынаката расчетных волн на откосы сложного очертания, и затем уточняетсяисследованиями на гидравлической модели.
Буны
Буна является поперечнымпляжеудерживающим сооружением, прерывающим вдольбереговое перемещение наносови накапливающим его на берегу. Строительство бун предусматривается в томслучае, когда создание искусственных свободных пляжей по технико-экономическимусловиям нецелесообразно или невозможно. Строительство бун предусматриваетсяв целях:
удержания наносов изестественного их вдольберегового потока и образования за счет этого пляжанеобходимой ширины;
сохранения или замедленияразмыва искусственного пляжа, созданного отсыпками или намывами пляжевогоматериала, доставляемого извне;
стабилизации ширины пляжа,подверженного периодическим штормовым и сезонным размывам;
сокращения интенсивностивдольберегового перемещения наносов путем приведения уреза моря к направлению,близкому к нормали относительно лучей расчетных волн.
Применение бун дляобразования и защиты пляжей должно быть предусмотрено Генсхемой берегозащитныхмероприятий, разработанной для литодинамической системы в целом и принадлежащем тщательном технико-экономическом и природоохранном обосновании.
При проектировании бунследует учитывать:
господствующее направление игодовой объем вдольберегового перемещения наносов;
значимость и протяженностьнизового участка размыва берега и общий объем размыва, который можетобразоваться в результате постройки бун;
экономические преимуществастроительства бун с отсыпками пляжевого материала в межбунных отсеках посравнению с берегозащитой, основанной на искусственных свободных пляжах ипериодическом их пополнении пляжеобразующим материалом, доставленным извне, илипо сравнению с подводными волноломами с траверсами;
необходимость соблюдениясоответствия выбранной конструкции бун инженерно-геологическим условиямзащищаемого участка берега;
необходимость соответствияматериала и конструкции бун экономическим требованиям.
На участках берега, гдеестественное поступление наносов недостаточно для образования пляжа требуемойширины, следует прибегать к искусственному заполнению межбунных отсековпляжеобразующим материалом для того, чтобы обеспечить пропуск наносов нанизовой участок берега, а также отсыпками непосредственно на низовом участке.
Буны подразделяются:
по конструкции и родуматериалов, из которых они возводятся (деревянные и железобетонные из свай ипластин, из фасонных массивов и камня, на колоннах-оболочках, гравитационныхбетонных массивов и т.д.);
по способу пропуска наносов(сквозные, уменьшающие скорость перемещения вдольбереговых наносов, и непроницаемые,пропускающие вдольбереговой поток наносов только через гребень и в обход конструкции);
по высоте (низкие, высокие ирегулируемой высоты, конструкция которых позволяет наращивать либо понижать ихгребень).
Ввиду различий в процессахтранспорта галечных и песчаных наносов вдоль и поперек берега и,соответственно, в формировании пляжей, а также крутизной подводного склона припроектировании следует рассматривать отдельно: а) буны на берегах с песчаныминаносами; б) буны на берегах с пес-чано-галечными и галечными наносами.
а) Буны на берегах спесчаными наносами
При проектировании искусственного песчаного пляжаили расширении естественного с применением бун необходимо учитывать следующее:
под воздействием бун будетполностью прервано или временно приостановлено вдольбереговое перемещениепеска в полосе, расположенной между верхней границей наката волн и линией,соединяющей головы бун;
степень воздействия бун навдольбереговой поток песчаных наносов зависит от высоты, длины, сквозности иколичества бун в системе;
при значительной высоте идлине бун вдольбереговое перемещение песка может оказаться сдвинутым наглубины, мористее головных частей бун;
транзитный поток наносовпосле прохождения вдоль линии голов бун достигает низового участка берегатолько на некотором расстоянии от последней буны,в связи с чем за последней буной всегда возникает низовой размыв;
система, состоящая изнепроницаемых бун, расположенных близко друг от друга (S/L
буны следует располагать подпрямым углом к линии берега.
На песчаных побережьях длярасширения естественного пляжа при наличии насыщенного вдольберегового потокананосов или создания искусственного пляжа при отсутствии естественного потокананосов могут применяться:
буны из фасонных массивовили наброски камня однородной крупности;
буны из наброски с ядром изащитным покрытием (ядро буны может выполняться из камня разнороднойкрупности);
гравитационные непроницаемыебуны из сборных бетонных массивов.
Применение той или инойконструкции бун определяется надлежащим технико-экономическим обоснованием,которое включает в себя:
анализ гидро- илитодинамического режима прибрежной зоны моря в пределах защищаемого участкапобережья и соседних с ним;
анализ геоморфологическиххарактеристик надводной и подводной частей берегового склона, в том числемощности и протяженности песчаных отложений;
гидравлическое иматематическое моделирование для определения оптимального варианта конструкциибун, их геометрических размеров, количества и расположения в плане назащищаемом участке побережья.
Длину L, буны и ее продольный профиль, а такжерасстояние S, между ними следует назначать с учетом:
планов рефракции,построенных для расчетных волн;
господствующего направленияи объемов перемещения песчаных наносов;
положения линии обрушениярасчетных волн;
средней ширины пляжа вмежбунных отсеках, необходимой для защиты от волн прилегающей территории иобеспечения курортных потребностей;
естественного профиля пляжа,существовавшего до размыва в районе предполагаемого строительства бун;
гранулометрического составапляжеобразуюшего материала;
профиля проектируемого пляжас верховой стороны буны.
При проектировании бунследует исходить из следующих условий:
накопление наносов сверховой стороны буны приводит к отклонению линии уреза от естественногонаправления к устойчивому ее положению нормально к направлению луча господствующегорумба расчетной волны;
перераспределение площадиестественного пляжа в межбунных отсеках таково, что величины площадей о и бравны между собой);
положение урезапроектируемого пляжа принимается параллельным естественному урезу, изменившемусвое направление под воздействием бун.
Основные размеры искусственных песчаных пляжей,создаваемых под защитой бун, назначаются согласно рекомендаций раздела 7.2.При этом, профиль буны должен соответствовать профилю поверхностиискусственного пляжа. В связи с этим по длине буны различают три части:береговую (корневую), переходную и головную (морскую).
/>
Рисунок4 — Схема профиля буны на берегу с песчаными наносами: 1 — гребень буны; 2 — профиль проектного пляжа с верховой стороны буны, 3 — то же с низовой стороныбуны
Длина береговойгоризонтальной части буны складывается из длины заделки в коренной берег иразмера проектируемой бермы пляжа. Отметка гребня корневой части буны определяетсянеобходимой высотой бермы пляжа.
Переходная часть бунысооружается с наклоном гребня параллельно поверхности проектируемого пляжа.Перелом в продольном профиле буны совмещается с бровкой бермы пляжа. Морскаячасть буны сооружается с горизонтальным гребнем, расположенным на 0,5 м выше отметкисреднего многолетнего уровня моря с учетом ветро-волнового нагона. Голову буныследует располагать на глубине не более 1,0-1,5 м, считая от отметки уровняморя 50% обеспеченности из наинизших за год. При этом желательно, чтобы головабуны достигала изобаты первого подводного вала.
Расстояние между бунамипринимается равным не менее одной длины буны.
В целях улучшения пропускананосов на низовой участок берега длины бун на концевом участке системынеобходимо плавно уменьшать в направлении господствующего перемещения потокананосов. Угол отклонения головных частей бун в сторону берега принимается впределах 6-10°. При этом длина последней буны на переходном участке должна бытьне менее половины расчетной длины буны.
На берегах, где сильныеволнения подходят с обеих сторон системы, переходные участки с укороченнымибунами устраиваются с двух сторон.
Строительство бун должноосуществляться с минимальным ущербом для низовых участков берега. В связи сэтим искусственное заполнение межбунных отсеков пляжеобразующим материаломнеобходимо выполнять одновременно со строительством бун.
/>
Рисунок 5 — Схемауменьшения длины буны на концевых участках
системы в условияхпесчаных пляжей: 1 — берег; 2 — буна;
- угол отклонениялинии головных частей бун
Строительство системы изнескольких бун следует начинать с низового участка навстречу господствующемупотоку наносов. Строительство последующих бун может быть начато только послезаполнения наносами пространства между построенными бунами.
Каменно-набросныебуны следует рассматривать как деформируемые сооружения, требующиепериодического эксплуатационного ремонта. Для защитных покрытий ядра буныиспользуется штучный постелистый камень, бетонные блоки фасонной или кубическойформы и другие элементы. Защитное покрытие должно иметь толщину не менее чем в1,5-3 элемента (камня, блока и т. д.). Вес защитных элементов определяется всоответствии с п. 1.17 СНиП /1/. Откосы бун из каменной наброски устраиваются суклоном не круче 1:3. Ширину гребня каменно-набросной буны следует принимать неменее 3 м. Головные части каменно-набросных бун доводятся до изобаты 1-1,5 м,считая от отметки уровня моря 50% обеспеченности из наинизших за год.
Гравитационные непроницаемыебуны из сборных бетонных массивов в условиях песчаных пляжей следует применятьтолько после обоснования специальными исследованиями на гидравлических иматематических моделях. Ширина гребня гравитационныхбун устанавливается, исходя из условий устойчивости бун при различныхволнениях. Головным частям гравитационных бун следует придавать скошенноеочертание с уклоном в сторону моря 1:1,4 и положе.
б) Буны на берегах сгалечными и песчано-галечными наносами
Для защиты искусственных,формирования, расширения и стабилизации естественных галечных пляжей применяются,как правило, непроницаемые буны. При этом вдоль-береговое перемещение галечныхнаносов после заполнения всей емкости межбунных отсеков проходит через гребеньбуны и в обход их головных частей.
Буны располагаются подпрямым углом к общему направлению линии берега. Наносоудерживающую способностьбун определяют следующие факторы:
экспозиция береговой линиина участке расположения бун относительно господствующего направленияперемещения наносов;
господствующее направление игодовой объем перемещения наносов;
очертания береговой линии икрутизна надводной и подводной частей берегового склона;
гранулометрический состав исредняя крупность галечных наносов, а также размываемость пород в основаниипляжа;
уровенный и ветроволновойрежимы, условия трансформации и рефракции волн;
длина, высота и профиль бун,а также расстояние между ними.
Размеры и уклоны галечныхпляжей, проектируемых под защитой бун, должны соответствовать естественнымпляжам, существовавшим на данном участке берега до начала размыва. Приотсутствии данных о естественных пляжах проектируемые размеры пляжадопускается принимать согласно рекомендациям данной главы с учетом сокращениявдольберегового уноса пляжеобразующего материала за счет наличия бун.
Угол между линией проектногоуреза моря в меж-бунном отсеке и общим направлением естественной береговойлинии принимается равным наибольшему углу подхода фронта расчетной волны 5 кбереговой линии. Beличина определяется непосредственными гидрологическиминаблюдениями или построением планов рефракции расчетных волн. Для открытыхприглубых берегов, где высота волны в прибойной зоне достигает 3-4 м, значения5 в первом приближении допускается принимать равным, соответственно, 15-12°.
При назначении длины ипродольного профиля бун, а также расстояния между ними следует учитывать:
господствующее направление игодовой объем транспорта наносов;
положение линии последнегообрушения расчетных волн;
среднюю ширину пляжа вмежбунном отсеке, необходимук для обеспечения защиты прилегающей территории икурортных потребностей;
профиль проектируемого пляжас ветровой стороны буны.
На профиле буны различаюттри части: береговую (корневую), переходную и морскую (головную)
Береговая часть бунысооружается с горизонтальным или наклонным гребнем. При наличии вдольбереговогопотока наносов и необходимости их непрерывного пропуска на низовой участокберега гребень береговой (корневой) части буны назначается на уровне бермыпроектируемого пляжа. В таком случае превышение гребня корневой части буны надсредним уровнем моря приближенно может быть принято на высоте не более 1,5-2,0м.
При отсутствиивдольберегового потока наносов гребень береговой (корневой) части буны в целяхсокращения потерь привозного пляжевого материала должен перекрывать проектныйпрофиль пляжа на 0,5 м (2,0-3,0 м над средним многолетним уровнем моря).Оптимальная высота гребня буны может быть уточнена исследованиями нагидравлической модели.
Переходная часть,сопрягающая береговую и головную части буны, выполняется с наклонным илиступенчатым гребнем. Перелом профиля по гребню буны в надводной частисовмещается с переходом фронтального участка пляжа в берменный, а в морскойчасти проектируется на расстоянии 5-10 м от линии проектного уреза моря (см.рисунок 7.18).
Головная (морская) частьбуны, как правило, выполняется с горизонтальным гребнем, расположенным на0,3-0,5 м выше среднемноголетнего уровня моря с учетом ветро-волнового нагона.Головным окончаниям бун необходимо придавать скошенное очертание с уклоном всторону моря 1:1,4 и положе.
Длина буны L определяется из условия:
где: Bmin — наименьшая проектнаяширина надводной части пляжа между бунами, м, при среднем многолетнем уровне моря,принимаемая не менее Зhsur;
- наибольший угол междунаправлением фронта расчетной волны и линией берега;
l— длина морского отрезка буны,м, считая от расчетного уровня моря;
S — расстояние между бунами, м.
При отсутствиивдольберегового потока наносов и искусственном пляжеобразовании головная частьбуны располагается мористее глубины последнего обрушения dcr.u, расчетных волн, имеющихобеспеченность 30% в системе, на расстоянии не менее 5,0 м.
При наличии вдольбереговогопотока наносов и необходимости пропуска наносов на низовой участок берегадлина морской части С буны принимается без запаса, т. е. при этом голову буныдопускается располагать на глубине последнего обрушения расчетных волн dcr.u.
На особенно приглубыхучастках берега с уклоном дна на расстоянии около 40 м от уреза равном0,15-0,25, а также при образовании искусственных территорий путем выдвижения вморе, для создания пляжа в межбунных отсеках требуется устройство под нимискусственного дна в виде подводного банкета. При этом длину морской частибуны следует определять в первом приближении по таб 2.Таблица 2 — Величины относительной длины морской части буны
Относительная крупность пляжеобразуюшего материала, d50%/hsur 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025
Относительная длина морской части буны,
L/hsur 9,0 8,0 7,0 6,5 6,0
Конструктивная длина буныназначается с учетом длины ее заделки в берег, предусматриваемый с целью устранениявозможности обхода корневой части буны наносами при накате волн. При наличииволноотбойных стен корневые части бун должны примыкать к ним без зазоров.
Проектирование плана пляжа вмежбунном отсеке и назначение длины буны начинается с установления среднейширины надводной и подводной частей пляжа. После этого определяется положениепроектного уреза моря с наветренной стороны буны. Направление проектного урезав межбунном отсеке принимается в соответствии с.
Расстояние между бунами S устанавливается, исходя из условияобеспечения на низовой стороне буны ширины пляжа Bmin. составляющей не менееЗhsur. При этом значение S должно удовлетворять соотношению S/L = 1,0-1,4.
При проектировании буннеобходимо использовать опыт строительства и эксплуатации бун, находящихся ваналогичных природных условиях. В особо сложной природной обстановкезапроектированную систему бун следует проверять на гидравлических моделях.
Конструкции бун на берегах сгалечными и песчано-галечными наносами следует назначать с учетомгеологического строения подводного склона и характера застройки прибрежнойполосы.
Рекомендуется применение бунследующих конструкций:
в условиях побережий с галечно-гравийными наносами- буны из призматических бетонных блоков, закрепленных колоннами-оболочками вусловиях побережий с гравийно-песчаными наносами — буны тонкостенныежелезобетонные с промежуточными опорами, закрепленными колоннами-оболочками ;
буны гравитационного типа.
Глубина погруженияколонн-оболочек, работающих на горизонтальные волновые нагрузки, определяется сучетом грунтов, проходимых колоннами-оболочками. Конструктивные элементы такихбун закладываются на спланированное естественное основание ниже возможнойглубины размыва. Диаметр колонн-оболочек допускается принимать от 0,9 до 1,6 м.Вибропогружение колонн-оболочек должно сопровождаться извлечением грунта изстволов колонн-оболочек эрлифтами или грейферами.
Буна тонкостеннойконструкции может быть заменена буной из «каплевидных» массивов.Такие буны могут быть построены и на скальных грунтах, в которых должны бытьзабурены колонны-оболочки или сваи.
Применение бунгравитационного типа следует ограничивать участками берега, сложенныхскальными коренными породами, скоплением неразмываемого валунного материалаили слаборазмываемыми грунтами, затрудняющими погружение свай. Гравитационныебуны следует возводить из крупных бетонных массивов сопрягающимися фасонными соединениямив один или два курса. Ширина швов между массивами должна быть не более 5 см.Боковые грани бун в целях повышения их устойчивости при волновых нагрузкахдолжны выполняться с наклоном 7 — 20° относительно вертикали.
Головным массивамгравитационных бун следует придавать скошенное очертание по передней граниголовного массива с уклоном в сторону моря 1:1,5 и положе.
Основания гравитационных бунна слабых скальных и полускальных породах следует заглублять ниже выветрелогослоя до уровня ненарушенной породы. Под основанием бун следует создавать выравнивающую каменную постель, защищеннуюпокрытием из берменных плит.
Гравитационные буны наразмываемых фунтах следует сооружать с искусственной каменной постелью, защищеннойпокрытиями (берменными плитами и др.), и на подставках.
2.1Архитектурно-эстетические требования к берегозащитным сооружениям
Говоря обархитектурно-эстетических требованиях к берегозащитным сооружениям, надо иметьв виду, что значительная часть Черноморских берегов Краснодарского краярасположена в рекреационной зоне с уникальной природной средой, являющейсяместом массового отдыха людей и поэтому имеющей повышенную социальную ценность
Особенность береговой полосыв этой зоне заключается в том что с одной стороны она является объектом защитыот разрушительного действия волн и в этом качестве требует активногоинженерного вмешательства, с другой стороны, береговая полоса являетсяважнейшим элементов природного ландшафта определяющим морской фасад побережья,сохранение которого требует сведения к минимуму или полного исключениянеблагоприятных последствий такого инженерного вмешательства
Полностью снять этопротиворечие, удовлетворив обоим требованиям, можно только с помощью основногоэлемента самой береговой полосы — пляжа, который, с одной стороны, какизвестно, является самым эффективным элементов защиты берега, с другой — обладает эстетически наиболее содержательной формой морского фасада побережьяТаким образом, с эстетической точки зрения искусственно созданный свободныйпляж есгь лучшая форма берегозащиты
К сожалению, очень часто поприродным условиям созданный пляж приходится удерживать от размыва ивдольберегового угона при помощи пляжеудерживающих сооружений (бун, волноломов,траверс) В этом случае морскому фасаду побережья наносится наиболее сильныйэстетический ущерб в связи с тем, что сооружения этого типа, независимо от ихконструктивного решения, расчленяют сплошную береговую полосу в поперечномнаправлении, разрушая тем самым визуальную целостность морского фасадапобережья и придавая ему вид «гребенки» Архитектурно-эстетические требования ксооружениям берегозащиты можно свести к следующим положениям
• из всех системберегозащиты лучшей следует считать природный или искусственный свободный (безсооружений) пляж,
• по типу инженерныхсооружений предпочтение следует отдавать сооружениям, верх которых расположенниже уровня спокойного моря,
• в плановом расположениисооружений, выступающих над водой, предпочтение следует отдавать конструкциям,расположенным вдоль береговой линии и не закрывающим вид на море до горизонта,
• по габаритам надводнойчасти предпочтение следует отдавать сооружениям, занимающим минимальный процентплощади защищаемой береговой полосы,
• при проектированиинадводных сооружений, расположенных поперек линии берега с целью ихмаксимального полезного использования следует предусматривать
а) запас несущей способностидля восприятия нагрузок от аэрариев, швартовки мелких судов и т.д.,
б) заполнениепляжеобразующим материалом промежутка между поперечными сооружениями напроектную емкость с последующим доведением засыпки в процессе эксплуатации наполную емкость.
• выступающим над водой поверхности конструкции следует придавать архитектурно-эстетический вид иотделывать с особой тщательностью.
Глава 3. СОСТОЯНИЕ ИЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ СУЩЕСТВУЮЩИХ БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Как указывалосьвыше, побережье Черного и Азовского морей интенсивно осваивается врекреационных целях, для гражданского и промышленного строительства, прокладкидорог, сельского хозяйства Увеличение антропогенной нагрузки приводит кнарушению установившегося природного равновесия между динамикой берега ифакторами ее обуславливающими В итоге размываются волногасящие берегозащитныепляжи, затем разрушается берег и все, что на нем построено Отсюда необходимостьорганизации берегозащитных мероприятий в крупных масштабах и поиск путейстимуляции саморегулирования берегов Целью этих мероприятий являетсявоссоздание, расширение и стабилизация существующих пляжей необходимой дляволногашения и рекреации ширины Пляж — основной элемент защиты берега Вусловиях дефицита пляжеобразующего материала во вдольбереговом транспортенаносов создание и расширение пляжей возможно лишь искусственным пополнением ихкарьерным материалом Искусственные пляжи, в зависимости от природных условий,рельефа дна и конфигурации береговой линии в плане, могут быть свободными, т ебез пляжеудерживающих сооружений, так и в комплексе с ними
Все берегозащитныесооружения делятся на две большие группы
— берегоукрепительные, ккоторым относятся волноотбойные стены прямолинейной и криволинейнойконфигурации, прямые и ступенчатые откосные сооружения, пляжи и дамбы,волногасящие бермы из горной массы или из фигурных массивов,
— пляжеудерживающие, ккоторым относятся буны, подводные волноломы различной конструкции, в том числепрерывистые волноломы
Эффективность применения техили иных берегозащитных сооружений определяется волновым и уровенным режимом,течениями и транспортом наносов в приурезовой зоне, рельефом надводной частиберегового склона, грансоставом пляжевых наносов и др
Техническое состояниеберегозащитных сооружений на территории г. Сочи, Адлерского района.
В настоящее время из 350сооружений находящихся на береговой зоне Адлерского района 45% из них неотвечают установленным требованиям для эксплуатации этих сооружений. Из-заотсутствия должного контроля за состоянием берегозащитных сооружений ониприходят в техническую не годность и разрушаются под влиянием природных иантропогенных факторов.
В связи, с чем наблюдаютсяпроцессы исчезновения пляжей и пляжной полосы т.к. эти сооружения не выполняютвозложенной на них функции, из этого следует сделать вывод, что лишь придолжном финансировании надлежащих организаций можно остановить процессразрушения пляжей. Т.к. город несет большие финансовые убытки обусловленныетем, что поток отдыхающих увеличивается год от года, и уже наблюдается дефицитпляжей.
Выше сказанное мы можемувидеть на представленных фотографиях, которые были сняты на территориях пляжейАдлерского района, и показывают плачевность берегозащитных сооружений и пляжей,которые находятся в плачевном и забытом состоянии. (см. Приложения 1.2)
3.1. Гидрометеорологический режимприбрежной зоны моря.
Динамибереговой зоны моря, его прибрежной акватории и режим распространения,изменения во времени и пространстве загрязняющих примесей в морских водах ипляжной зоне определяется во многом природными факторами. К ним в первуюочередь относятся – гидрометеорологический режим прибрежной зоны моря, в т.ч.:уровень воды, ветер и волнение, температура и соленость воды.
Длянаписания этой главы были использованы материалы натурных многолетнихнаблюдений за перечисленными выше элементами гидрометеорологического режима,выполненных на гидропосту Сочинского центра по гидрометеорологическим имониторинговым природной среды Черного и Азовского морей и опубликованныеданные в специальной литературе.
Уровенныйрежим.
Черногоморя относится к числу бес приливных морей, по этому изменения его уровняопределяются составляющими водного баланса и тектоническими колебаниями земнойкоры. Внутри годовой ход уровня моря зависит, прежде всего, отгидрометеорологических факторов (сток рек, атмосферные осадки, испарение споверхности моря и д.р.), которые изменяются по сезонам, имеют периодическийхарактер и повторяются из года в год вызывая его периодические колебания. Ониимеют следующий режим: в октябре – ноябре средние отметки уровня моря имеютнаименьшие значения, начиная с декабря, они начинают повышаться, достигаянаивысших значений в июне – июле месяце, после чего начинается его спад.
Впериод интенсивных штормов формируются егонно-нагонные явления, повышающие илипонижающие отметки уровня моря. Такие колебания имеют не периодическийхарактер. В качестве исходных данных для характеристики уровня моря былииспользованы средние, наивысшие и наименьшие за год его отметки. Значения этихотметок за многолетний период приведены в таблице №1.
Таблица №1
Средине,максимальные и минимальные отметки уровня моря из средних, наивысших инаинизших годовых отметок за многолетний период.
/>
Анализ этих данных показал, что замноголетний период амплитуда колебания уровня моря достигла 107 см (междумаксимально и минимальной отметкой), амплитуда колебания средне многолетнихотметок достигла 59 см.
Ветровойрежим.
Ветровой режим – определяетинтенсивность и повторяемость штормового волнения, формирования течений вприбрежной акватории моря. Последние вместе с течениями волнового генезисаопределяют скорость и направление распространения загрязняющих примесей.
Анализ ветрового режима выполнен поданным наблюдений за период 1972 – 1992 гг. Такие данные обобщены в видетаблице «Повторяемость градаций скорости ветра по направлениям» (таблица 1.2.)
Таблица №1.2.
Повторяемость (в %) градаций скорости ветра по направлениям.
/>
Из таблицы видно, что волноопасныенаправления ветра (ЮВ, Ю, ЮЗ и З) в сумме, в среднем за год составляют 39,80%.Максимальные скорости ветра (до 22 м/с) наблюдались при ЮВ ветре, но ихповторяемость за многолетний период мала (0,003%). Вероятно, это отголоскиНовороссийского ветра «Бора». Ветры Южного и Западного рулебов дают чаще восенне-зимний период. Ветры со скоростью более 10м/с имеют суммарнуюповторяемость 0,48% и являются волноопасными, т.е. формирующие волнения всторону Сочинского побережья.
Волновойрежим.
Волновой режим является одним изосновных факторов, определяющим динамику прибрежной зоны моря и режимраспределения примесей по прибрежной акватории моря и надводной части пляжа.Под действием вдоль береговых и поперечных течений, формируемых волнением,осуществляется перемещение и перераспределение пляжеобразующих наносов, размыви аккумуляция наносов на пляжах.
Измерение элементов волн происходилона глубине около пяти метров. Повторяемость градаций высот волн за период 1991– 1999 гг. приведена в таблице №1.3.
Таблица 1.3.
Повторяемость градаций высот волн (в %) по направлениям.
/>
Анализ данных таблицы 1.3 показал,что в период наблюдений преобладало волнение ЮЗ направления, на втором месте –Ю направление. Максимальные высоты волн – до 4,5 метра имели место при ЮЗнаправлении.
На Сочинском побережье преобладаетзыбь.
Период волн может достигать 13,0 –13,9 с, а длинны волн – 110-119 м. Наибольшую повторяемость имеют периоды,равные 4,0-4,9 с, длинны волны – 20-29м.
СоленостьВоды.
Режим солености воды определяет,режим биологической жизни в прибрежной зоны моря. Биологическое сообщество вморской воде зависит от определенной величины ее солености. По этому постоянныйконтроль за соленостью воды имеет большое значение. Наблюдения за соленостьюводы осуществляются в ………… Результаты многолетних наблюдений приведены втаблице № 1.4.
Таблица 1.4.
Среднемесячная величина соленостиводы в %.
/>
/>
Как видно из таблицы № 1.4. средняявеличина солености меняется от 16% в мае месяце до 16,92% в ноябре, средняявеличина солености за год равна 16,63%. Наибольшая за месяц равна 18,03% вавгусте месяце, наименьшая 14,89% в июле месяце.
Температураводы.
Температурный режим морской воды вприбрежной зоне моря так же, как и соленость воды определяет режимбиологического сообщества. Температура морской воды в пределах Сочи имеетположительные значения. Данные многолетних наблюдений о среднемесячныхзначениях температуры воды приведены в таблице № 1.5.
Таблица№ 1.5.
Среднемесячныевеличины температуры воды ( 0С)
/>
/>
Анализ данных показал, что в течениигода средняя температура воды составляет 16 градусов Цельсия. Средняя за месяцвеличина за месяц температуры воды изменяется от 8,6 градусов Цельсия в февраледо 24,8 градуса Цельсия в августе месяце. Наибольшая температура наблюдалась вавгусте месяце 26,9 градуса Цельсия, наименьшая в феврале 6,4 градуса Цельсия.