МОДЕЛЮВАННЯ ВЗАЄМОДІЇ ШТУЧНИХ РИФІВ З ХВИЛЕВИМ ПОЛЕМ (НА ПРИКЛАДІ ОДЕСЬКОГО УЗБЕРЕЖЖЯ)
DOI:
https://doi.org/10.47143/1684-1557/2021.2.05Ключові слова:
моделювання, поле хвиль, Одеське узбережжя, штучний риф, SWANАнотація
Створення штучних рифів – один з перспективних напрямів сучасного морського й океанічного природокористування. Практичні успіхи цього напряму спираються на комплексний підхід у відновленні водних екосистем. Природні умови і видовий склад водних організмів у північно-західній частині Чорного моря істотно відрізняються від умов інших акваторій Світового океану, де традиційно створюються та експлуатуються штучні рифи.
У статті узагальнені результати експериментальних робіт зі створення штучних рифів у регіональних природних умовах Одеського узбережжя в ХХ столітті. Проаналізовано міжнародний досвід створення штучних рифів із заданими властивостями та розглянуто особливості застосування математичного моделювання хвильових процесів у разі проєктування штучних рифів.
Одним з перспективних напрямів є створення на Одеському узбережжі штучних рифів комбінованого призначення: альтернативний варіант реконструкції та ремонту гідротехнічних споруд; хвилегасні та берегозахисні споруди пристосовані також для заселення водними організмами і продукування наносів та уламкового матеріалу для живлення берегової зони.
Викладено результати дослідження взаємодії трьох варіантів штучних рифів з полем вітрових хвиль. Застосована хвилева модель третього покоління SWAN version 41.10. Вхідними параметрами моделі є: розрахункові параметри хвиль хвиленебезпечних напрямків 4% забезпеченості в режимі, цифрова модель рельєфу дна, глибина розташування та геометричні параметри штучних рифів.
За результатами моделювання встановлено, що досліджені варіанти штучних рифів виконують хвилезахисну функцію. Залежно від співвідношення глибини та геометричного місця розташування хвилегасні (берегозахисні) функції виконують не тільки окремі споруди, а їх сукупність – рифовий комплекс.
Спостерігається зменшення висоти хвиль на 0,1–0,2 м у місці їх розташування. Придонні хвилеві орбітальні швидкості мають максимальні значення на гребенях ШР, мінімальні – на відстані 0,25 довжини набігаючої штормової хвилі від споруди. За цих значень не буде розмиватися матеріал гребенів розміром ≥ 10–20 мм та ≥ 4–10 мм основи ШР.
Посилання
Александров Б.Г. Гидробиологические основы управления состоянием прибрежных экосистем Черного моря : монография. Киев : Наукова думка, 2008. 175 с.
Алексеев Р.П., Зайцев Ю.П., Синегуб И.А. Формирование зооценоза различных искусственных рифов в северо-западной части Черного моря. Искусственные рифы для народного хозяйства : тезисы докладов Всесоюзной конференции. Москва, 2–4 декабря 1987 г., Москва, 1987. С. 57–59.
Виноградов А.К., Богатова Ю.И., Синегуб И.А. Экология морских портов (Черноморско-Азовский бассейн) : монография. Одесса : Астропринт, 2014. 568 с.
Витюк А.В., Губанов В.В., Зайцев Ю.П. Модульная установка «Риф» для промышленного выращивания мидий и мелиорации морской среды. Искусственные рифы для рыбного хозяйства : тр. Всесоюзн. конф. (Москва, 2–4 дек. 1987 г.). Москва, 1987. С. 76–78.
Воробьева Л.В., Кулакова И.И., Бондаренко А.С., Портянко В.В. Контактные зоны Черного моря: мейофауна литоконтура северо-западного шельфа : монография. Одесса : «Фенікс», 2019. 196 с.
Гончаров А.Д. Способ повышения продуктивности прибрежных биоценозов моря и приморских водоемов. Рыбное хозяйство. 1981. № 7. С. 42–44.
Зайцев Ю.П., Яценко В.А. Экологические аспекты гидротехнического строительства в прибрежной зоне моря. Биология моря. Владивосток. 1983. № 5. С. 62–66.
Зайцев Ю.П. Искусственные рифы – инструмент управления экологическими процессами в прибрежной зоне моря. Искусственные рифы для рыбного хозяйства : тез. докл. Всесоюзн. конф. (Москва, 2–4 декабря 1987 г.). Москва, 1987. С. 3-5.
Гидрометеорологические условия морей Украины / Ильин Ю.П. и др. Севастополь : НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2012. Том 2: Черное море. 21 с.
Искусственные рифы для рыбного хозяйства. ВНИРО : Сб. науч. тр. Москва, 1990. 237 с.
Крючков В.Г., Туркулова В.Н., Буряк Н.М. Экологические и экономические предпосылки создания морского комплексного сооружения для выращивания в поликультуре двустворчатых моллюсков и рыб. Труды ЮгНИРО. 2017. Т. 54. С. 167–179.
Кузнецов В.В., Кузнецова Е.Н., Гончаров С.М., Попов С.Б., Белорусцева С.А., Митителло А.В. Оценка влияния искусственного рифа на пресноводное сообщество гидробионтов. Труды ВНИРО. 2015. Т. 155. С. 69–78.
Лаппо Д.Д., Стрекалов С.С., Завьялов В.К. Нагрузки и воздействия ветровых волн на гидротехнические сооружения. Теория. Инженерные методы. Расчеты. Ленинград : Изд-во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1990. 432 с.
Леонтьев И.О. Прибрежная динамика: волны, течения, потоки наносов : монография. Москва : ГЕОС, 2001. 272 с.
Минчева Г.Г., Гусляков Н.Е., Ковтун О.А. Особенности формирования морского микро- и макроперифитона на твердых субстратах различного типа. Гидробиологический журнал. 1998. Т. 34. № 3. С. 61–67.
Нарожная А.Г., Буряк Ж.А. Морфометрический анализ цифровых моделей рельефа Белгородской области разной степени генерализации. Научные ведомости БЕЛГУ. Серия Естественные науки. 2016. Вып. 37. № 25 (246). С. 169–178.
СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). (Чинний з 01.01.84 р.). Москва : ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 40 с.
Тучковенко Ю.С., Сахненко О.И. Комплексное моделирование динамики вод в прибрежной зоне моря при различных ветро-волновых условиях. Український гідрометеорологічний журнал. 2008. № 3. С. 202–212.
Чекотун А.А., Цыкало А.Л. Создание искусственного рифа и наблюдения за ним в 2002–2003 гг. Биологоэкологический и технико-экономический анализ различных конструкций искусственных рифов. URL: www.artificjalreefs.ru/articles/pokryshki_rif_ua.html (дата звернення: 22.05.2021).
Шахин В.М. Искусственные проницаемые рифы – новый тип берегозащитных сооружений. Строительство и техногенная безопасность. 2019. № 17(69). С. 211–214.
De Rijcke Maarten. Artificial reefs. URL: http://www.coastalwiki.org/wiki/Artificial_reefs (дата звернення: 03.11.2021)
Fabi G., Scarcella G., Spagnolo A., Bortone S., Charbonnel E., Goutayer J., Gachon C. Practical Guidelines for the Use of Artificial Reefs in the Mediterranean and the Black Sea. Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2015. 84 p.
Kim H.-D., Kim K.-H., Shim K.-T., Oh H. Applicability Study of a Sunken Vessel as an Artificial Reef in a High Wave Energy Zone. Energies. 2021. 14(14). 4374. URL: http://dx.doi.org/10.3390/en14144374.
What is an artificial reef? National Ocean Service : website. URL: https://oceanservice.noaa.gov/facts/artificial-reef.html (дата звернення: 15.05.2021).
Sato O. Scientific rationales for fishing reef design. Bull. Mar. Sci. 1985. 37. P. 329–335.
Seaman W. Artificial Reefs. Encyclopedia of Ocean Sciences / Eds. J. Kirk Cochran, J.H. Bokuniewicz, P.L. Yager. Elsevier, 2019. Pp. 662–670.
SWAN (Version 41.10, June 2016). Scientific and Technical documentation. Delft University of Technology, Environmental Fluid Mechanics Section. URL: http://www.swan.tudelft.nl.
