Особенности проектирования защитных откосов опор мостов через малые водотоки на прижимных участках берегов морей

В настоящей статье рассматривается часть сложных природных факторов, которые необходимо учитывать при проектировании опор мостов, возводимых через устья малых водотоков, и железнодорожных путей, проходящих на прижимных участках берегов морей. Под прижимными участками понимаются места, в которых земляное полотно с одной стороны ограничено крутыми косогорами, а с другой – морем или водотоками, не имеющими прибрежных террас. Изучены вопросы инженерной защиты опор мостов и земляного полотна транспортных сооружений, подвергающихся наиболее неблагоприятному сочетанию гидрологических явлений – речного паводка и морского штормового волнения редкой повторяемости.
Исследования выполнены с использованием метода физического моделирования. Физическое моделирование береговых и русловых процессов проводилось в глубоководном волновом бассейне в масштабе 1 : 40. При этом воспроизводилось одновременное прохождение паводка на реке 1 % обеспеченности и морского шторма повторяемостью 1 раз в 25 лет. Оценивалась устойчивость защитной волногасящей полосы в приустьевой области. Исследовался вариант компоновки наносоудерживающих сооружений и волногасящей полосы шириной, необходимой для гашения энергии наката с целью защиты земляного полотна.
Цель исследований – оценка деформаций дна в устьевой зоне при одновременном воздействии штормовых волн и речной струи расчетного паводка.
По результатам физического моделирования получены деформации профилей в приустьевой части реки и в приустьевой зоне моря. На модели определены зоны размыва и аккумуляции материала, вынесенного из русла реки паводковыми водами. Установленные на модели деформации дна (изменение глубин) и, как следствие, изменение высоты волн и место их обрушения следует учитывать при расчете параметров конструкций инженерной защиты мостовых переходов.
Результаты исследований могут быть использованы для корректировки математических моделей гидродинамических процессов в береговой зоне морей вблизи устьев водотоков.

1. Urgent issues of anti-deformation measures to protect coastal railways / E. Ashpiz, A. Savin, R. Tlyavlin, G. Tlyavlina // Proceedings of the 14th MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation (Marmaris, Turkey, 22–26 October 2019). Mugla, Turkey : MEDCOAST Foundation. 2019. Vol. 2. P. 841–852. 2. The Response of Turbidity Maximum to Peak River Discharge in a Macrotidal Estuary / Y. H. Yan, D. H. Song,

2. X. W. Bao, N. Wang // Water. 2021. Vol. 13. P. 106. https://doi.org/10.3390/w13010106.

3. Sediment Transport on Continental Shelves: Storm Bed Formation and Preservation in Heterogeneous Sediments / T. R. Keen, R. L. Slingerland, S. J. Bentley [et al.] // Sediments, Morphology and Sedimentary Processes on Continental Shelves / eds. M. Z. Li, C. R. Sherwood and P. R. Hill. 2012. https://doi.org/10.1002/9781118311172.ch14.

4. Wave asymmetry impacts on sediment processes at the nearshore of Fire Island, New York / M. S. Parlak, B. U. Ayhan, J. C. Warner [et al.] // Coastal Sediments. New Orleans, USA, 2023. https://doi.org/10.1142/9789811275135_0173.

5. Иппен А. Д. Гидродинамика береговой зоны и эстуариев / пер. с англ. А. В. Некрасова. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1970. 392 с.

6. Guo Y. Hydrodynamics in Estuaries and Coast: Analysis and Modeling // Water. 2022. Vol. 14. P. 1478. https://doi.org/10.3390/w14091478.

7. Антоненков Д. А., Щодро А. Е. Контроль и методика моделирования гидрологических процессов при проектировании гидротехнических сооружений в устьевых взморьях рек // Системы контроля окружающей среды. 2021. № 4 (46). С. 55–62. DOI 10.33075/2220-5861-2021-4-55-62.

8. Щодро А. Е. Разработка методов расчета местных размывов несвязного грунта в зоне влияния речных и морских сооружений с учетом динамики водного потока и транспорта наносов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 2. С. 74–87.

9. Antonenkov D. A., Shchodro A. E. Hydraulic Structures that Contribute to the Sediments Directed Transfer and the Mass Transfer Activation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. P. 032027. DOI 10.1088/1755-1315/988/3/032027.

10. Шарп Д. Д. Гидравлическое моделирование. Москва : Мир, 1984. 280 с.

11. Frostick L. E., McLelland S. J., Mercer T. G. Users guide to physical modelling and experimentation. London : Taylor & Francis Group, 2011. 272 p. DOI 10.1201/b11335.

12. Клавен А. Б., Копалиани З. Д. Экспериментальные исследования и гидравлическое моделирование речных потоков и руслового процесса. Санкт-Петербург : Нестор-История, 2011. 544 с.