СП 32-103-97 Проектирование морских берегозащитных сооружений

     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 (, м), период (, с), длина (, м) и скорость распространения (, м/с).

Различают следующие основные характеристики волнения:

геометрические - с размерностью длины (средняя высота и высоты заданной обеспеченности , средняя длина и длины заданной обеспеченности );

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

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

К другим характеристикам относятся следующие:

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

средняя крутизна волны ();

групповая скорость ().

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 до , в пределах которой начинается и завершается обрушение волн;

приурезовая (зона наката) - с глубиной менее 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; - ускорение силы тяжести; - средняя высота волны глубокой воды.