Головна

ПРИРОДНИЙ РЕЖИМ морським узбережжям і гирлової ділянки РЕК ТА ЙОГО ВПЛИВ НА ПРИСТРІЙ І ЕКСПЛУАТАЦІЮ ПОРТОВ І ВОДНИХ ШЛЯХІВ собщений

  1. ALU (arithmetic and logic unit) aріфметіко-логічний пристрій (АЛП) 1 сторінка
  2. ALU (arithmetic and logic unit) aріфметіко-логічний пристрій (АЛП) 2 сторінка
  3. ALU (arithmetic and logic unit) aріфметіко-логічний пристрій (АЛП) 3 сторінка
  4. ALU (arithmetic and logic unit) aріфметіко-логічний пристрій (АЛП) 4 сторінка
  5. ALU (arithmetic and logic unit) aріфметіко-логічний пристрій (АЛП) 5 сторінка
  6. Список похідних найпростіших елементарних функцій
  7. III. ВПЛИВ ВІКОВОГО ФАКТОРА НА ПРОТЯГОМ ХВОРОБИ ТА ЇЇ ПІД ЧАС ВИХОДУ

Транспортні вузли, що зв'язують водний і сухопутний види транспорту - порти - розміщуються на річкових і морських узбережжях, де стикаються всі три середовища - атмосфера, вода і суша. Відповідно до цього основні природні чинники можна поділити на три групи: метеорологічні, гідрологічні та геологічні.

До метеорологічним і кліматичним факторам відносяться всі явища, що відбуваються в атмосфері, причому найбільше значення для портостроенія мають вітри, температури повітря і води, опади і тумани. Найважливіші гідрологічні чинники - коливання рівнів води, хвилювання, течії і льодовий режим.

Крім основних геологічних і геоморфологічних чинників - геологічної будови району, змінності берегів і дна, руху наносів і властивостей ґрунтів - велике, а іноді і вирішальне, значення має і топографія району.

Для вирішення ряду питань портостроенія важливо знати рівні грунтових вод, хімічний склад води і життєдіяльність водних живих організмів.

Сукупність усіх природних факторів в даному районі об'єднується поняттям природний режим узбережжя. Для того щоб при найменших капітальних вкладеннях на будівництво порту отримати найбільший економічний ефект, а також правильно скомпонувати план порту і прийняти найбільш раціональні конструкції, що забезпечують безперебійну роботу всіх елементів порту, необхідно ретельне вивчення всіх факторів природного режиму. Більш того, в результаті будівництва порту порушується природний режим узбережжя, де до цього взаємний вплив природних чинників призвело до динамічної рівноваги, і потрібно заздалегідь прогнозувати можливі наслідки цього втручання. Практика портостроенія налічує чимало випадків, коли недостатня вивченість окремих факторів і помилки в їх кількісній оцінці були причиною серйозних аварій споруд і порушень нормальної роботи портів.

Недооцінка або недостатня вивченість природних факторів часто призводить до зайвих витрат або навіть великих аварій. Так, порт Цеара в Бразилії через 17 років експлуатації був повністю занесений береговими наносами і припинив існування. Причина - недооцінка режиму наносів прилеглого узбережжя. Мовляв Мустафа, побудований в Алжирі, через три роки після завершення будівництва при сильному хвилюванні був зруйнований в результаті розмиву підстави. Аварії спостерігалися і в інших портах Середземного моря (Валенсія, Генуя та ін.) Також через недооцінку хвильового впливу. Описані в літературі численні аварії портових гідротехнічних споруд через переоцінку будівельних властивостей грунтів основи підтверджують, що для раціонального будівництва та ефективної експлуатації портів першорядне значення має ретельне вивчення елементів природного режиму.

Елементи природного режиму морських узбереж і гирлових ділянок річок.

З усіх метеорологічних факторів найбільше значення для портостроенія, експлуатації портів і судноплавства мають: вітер, тумани, опади, вологість і температура повітря, температура води.

Вітер. Вітровий режим характеризується напрямком, швидкістю, тривалістю та повторюваністю. Знання вітрового режиму особливо важливо при будівництві портів на морях і водосховищах. Від вітру залежать напрямок і інтенсивність хвилювання, які визначають компонування зовнішніх пристроїв порту, їх конструкцію і напрям водних підходів до порту. Панує напрям вітру має також враховуватися при взаємному розташуванні причалів з різними вантажами.

Температура повітря та води. Температуру повітря і води вимірюють на гідрометеостанція в ті ж терміни, що і параметри вітру. Дані вимірювань оформляють у вигляді річних графіків ходу температури. Основне значення цих даних для портостроенія полягає в тому, що вони визначають терміни замерзання і розкриття басейну, від чого залежить тривалість навігації.

Тумани. Тумани виникають в тих випадках, коли пружність водяної пари в атмосфері досягає пружності насиченої пари. В цьому випадку водяна пара конденсується на частинках пилу або кухонної солі (на морях і океанах) і ці скупчення в повітрі найдрібніших крапель води утворюють туман. Незважаючи на розвиток радіолокації, рух суден в тумані все ж обмежена, а при дуже густому тумані, коли вже на відстані декількох десятків метрів не видно навіть великі предмети, іноді доводиться припиняти і перевантажувальні роботи в портах. У річкових умовах тумани досить короткочасні і швидко розсіюються, а в деяких морських портах вони бувають затяжними і тримаються тижнями. Виключним в цьому відношенні є о. Ньюфаундленд, в районі якого літні тумани іноді тримаються 20 днів і більше. У деяких вітчизняних морських портах на Балтійському і Чорному морях, а також на Далекому Сході в році буває 60 - 80 днів з туманами.

Опади. Атмосферні опади у вигляді дощу і снігу слід враховувати при проектуванні причалів, на яких перевантажуються вантажі, що бояться вологи. В цьому випадку необхідно передбачати спеціальні пристрої, що оберігають місце перевантаження від опадів, або при оцінці розрахункового добового вантажообігу враховувати неминучі перерви в роботі причалів. При цьому має значення не стільки загальна кількість опадів, як число днів з опадами. В цьому відношенні одним з "невдалих" портів є Санкт-Петербурзький, де при загальній кількості опадів, близько 470 мм на рік, в окремі роки буває більше 200 днів з опадами. Дані про опади отримують від Госметеослужби РФ.

Гідрологічні чинники. Коливання рівня води. Ця найважливіша гідрологічна характеристика визначає не тільки висотні позначки території порту і глибини на підходах і біля причалів, а й форму кріплення берега і конструкцію причальних споруд. При значних амплітудах коливань рівня на вільних річках стає нерентабельним застосування вертикального кріплення берега і доводиться переходити на менш зручне в експлуатації укісними або напівукісного.

Основною причиною зміни рівня на вільних річках є сезонна зміна витрати води, хоча на хід рівнів можуть впливати і природні переформування русла річки та льодові зажори і затори. У багаторічному періоді можна помітити істотний вплив діяльності людей на рівні води. Так, на деяких річках, де інтенсивно проводилися виправні і днопоглиблювальні роботи, помічається загальне значне зниження рівнів води, що створює серйозні труднощі в експлуатації раніше побудованих причалів.

На падіння рівнів можуть мати значний вплив і великі витрати води, яка забирається на зрошення і водопостачання.

З утворенням водосховищ, що мають велике дзеркало водної поверхні, на хід коливань рівня води починає впливати вітер. При дії вітру на поверхню води на значному протязі, в результаті тертя між повітрям і водою, виникає спочатку рух поверхневих частинок, яке потім, передаючись на глибину, утворює вітрове перебіг. Ця течія сприяє підвищенню рівня у навітряного берега-наганяючи, і зниження біля підвітряного - згону. Амплітуди нагонов і стогонів води на водосховищах можуть в окремих випадках досягати 1 м і більше.

Ще більш значний вплив вітрові нагону та втулки мають у мілин берегів морів, в довгих звужуються затоках і гирлах річок. Тут амплітуди коливання рівня досягають іноді 2 - 3 м. Так в гирлі Волги підйом води при нагоні досягає 2 м, а зниження при сгоне - 1 м. У гирлі Дону - відповідно 2.5 і 2 м. У гирлі р. Неви несприятливе поєднання вітрового нагону з впливом циклонів призводить до повеней, при яких рівень річки підвищується більш ніж на 4 м.

Біля берегів відкритих морів відбуваються припливно-відливних коливання рівня під дією астрономічних факторів. На відміну від нагонов і сгонов води, які по суті є випадковими, припливи і відливи строго періодичні.

Припливи і відливи на Землі формуються головним чином під дією тяжіння Місяця і Сонця. Кожна частка водної оболонки Землі буде притягатися Місяцем. Крім того, на цю ж частку діють відцентрові сили від обертання Землі і Місяця навколо осі, що проходить через центр ваги системи Земля-Місяць. В результаті складання цих сил водна оболонка Землі повинна деформуватися. У кожній точці земної поверхні в період місячної доби, рівних 24 год 50 хв, двічі настає приплив (повна вода) і двічі відлив (мала вода).

Так як приливообразующая сила прямо пропорційна масі і обернено пропорційна кубу відстані, то неважко обчислити, що дія Сонця буде приблизно в 2.4 рази слабкіше дії Місяця. Коли Місяць, Земля і Сонце знаходяться на одній прямій, Приливоутворюючої сили Місяця і Сонця складаються і висота припливу буде найбільшою. При квадратурі, коли кут між напрямками з Землі на Місяць і Сонце близький до прямого (перша і остання чверті Місяця), Приливоутворюючої сили Місяця і Сонця протидіють і висота припливу буде найменшою.

Викладена вище "астрономічна" схема припливних явищ в значній мірі коригується "земними" причинами. На загальну картину цих явищ накладається насамперед вплив інерції водних мас, а різні глибини моря, рельєф дна і обриси берегів в ще більшому ступені спотворюють правильний періодичний характер припливів і відливів. Час запізнювання моменту настання повної води в порівнянні з моментом проходження Місяця через меридіан називається місячним проміжком. Середній місячний проміжок називається прикладним годиною порту.

Амплітуди припливів-коливань рівня води у відкритих морях і океанах невеликі - 1.5-2.0 м. Однак близько морських берегів, в місцях значного впливу дна і берегів, і особливо в глибині звужуються заток, відбувається значне посилення припливів-явищ. Так, наприклад, в затоці фундю в Північній Америці амплітуда припливів і відливів досягає 15 м, у Атлантичного берега Франції вона змінюється від 2 до 12 м, у англійських берегів - від 7 до 11 м. В вітчизняних морях ця амплітуда характеризується наступними величинами: у Мурманського узбережжя - 4.5 м, у горла Білого моря - 5.5 м, в Мезенском затоці - 6-8 м, в Пенжинской губі Охотського моря - 11 м.

У внутрішніх морях припливно-відливних явища виражені досить слабо, в Балтійському, Чорному і Каспійському морях приливна амплітуда вимірюється лише кількома сантиметрами.

Хвилювання. На поверхні будь-якої водойми можуть виникати і переміщатися хвилі. Причини виникнення хвиль різні, але головними можна вважати землетрусу, силу тяжіння Місяця і Сонця і вітер. Землетруси, епіцентр яких знаходиться на дні океану, викликають сейсмічні хвилі, звані цунамі. Хвилі ці, майже непомітні для кораблів у відкритому морі, в міру наближення до берега поступово збільшуються за висотою, і в результаті на берег обрушуються вже хвилі, висота яких може досягати десятків метрів. Наслідки впливу таких хвиль катастрофічні. У 1896 р дії цунамі піддалася північно-східна частина Японії. У вершинах заток хвилі досягали висоти більше 30 м, а на інших ділянках узбережжя, загальною протяжністю близько 320 км, висота хвилі була від 4 до 25 м. Хвилі цунамі меншої руйнівної сили виникають в різних точках земної кулі щорічно. З огляду на те, що від моменту землетрусу до підходу цунамі до берега проходять годинник, за останні роки в ряді країн, схильних до цунамі, вдалося налагодити службу попередження. Тому, хоча ці хвилі, як і раніше роблять спустошливі дії на берегах, число людських жертв зводиться до мінімуму. З огляду на випадкової природи цунамі ясно, що облік цих хвиль в інженерних розрахунках споруд скрутний і пов'язаний з великими витратами при будівництві.

Хвилі приливні в більшості випадків виявляються лише у вигляді повільного підйому і спаду рівнів. Найбільший інтерес для портостроенія представляють хвилі, що виникають під дією вітру. Розміри і характер вітрових хвиль залежать як від швидкості вітру і його тривалості, так і від протяжності водної поверхні, на якій вітер діє на воду. Тому на річках, якщо виключити гирлові ділянки найбільших річок (Обі, Єнісей, Олени та ін.), Хвилі не викликають будь-яких ускладнень для перевантажувальних робіт біля причалів, а силовий вплив хвиль на споруди так мало, що його не враховують. На великих водосховищах висота хвиль досягає 4 м, а у відкритих берегів морів і океанів - 10 м і більше. При відсутності природного захисту на водосховищах і морях акваторії портів доводиться захищати спеціальними спорудами - молами і хвилеломами, які піддаються потужному силовому впливу хвиль. Для правильної компоновки огороджувальних споруд і вибору їх конструкції необхідно знати як основні параметри хвиль, так і повторюваність хвиль з різних напрямків.

Розрахунки за визначенням вихідних параметрів хвиль дають їх середні значення: висоти Н, довжини L і періоду Т. Для проектування різних портових об'єктів потрібно знати висоти хвиль певної забезпеченості. Під забезпеченістю будь-якого параметра хвилі в системі хвиль розуміється виражене у відсотках кількість хвиль, у яких числове значення параметра більше або дорівнює, ніж у інших хвиль в ряду з 100 хвиль, що проходять безпосередньо одна за одною через розглянуту точку акваторії.

Велике значення для портостроенія має дифракція хвиль - викривлення променів і зміна висоти хвиль, що біжать, огинають перешкоди, або проходять через вузький прохід. При проникненні хвиль на акваторію порту хвилі розпластуються, а так як їх гребені поступово подовжуються, то висота хвиль досить швидко зменшується. На цьому принципі заснована захист акваторій портів від хвилювання за допомогою захисних споруд. На акваторії порту, крім дифракції, може проявлятися і рефракція хвиль під впливом змінних глибин, крім того, на хвильової режим впливає відображення хвиль від огороджувальних і причальних споруд, а також розсіювання енергії хвиль на ділянках з малими глибинами.

Течії. На вільних річках швидкості течій та їх напрямки залежать від багатьох факторів, з яких найважливішими є ухил річки, зміна рівня води, планова форма русла і розподіл глибин.

При будівництві руслових портів на вільних річках треба по можливості не порушувати природного режиму річки пристроєм виступаючих в русло споруд. Утворені в зоні виступаючих частин споруд місцеві обертальні течії можуть бути небезпечні як для судів, так і для самих споруд - можливий розмив підстави. Крім того, таке втручання в життя руслового потоку може привести до небажаних явищ на прилеглих ділянках русла річки. При експлуатаційних розрахунках враховують вплив швидкості течії на рух суден.

У морських узбереж течії викликаються різними причинами: вітром, хвилями, припливно-відпливними явищами, різниці між температурою, щільності і солоності води і, нарешті, різницею широт різних точок моря. Великий вплив на характер морських течій надає рельєф дна і конфігурація берега. Найбільше практичне значення для портостроенія мають вітро-хвильові і приливні течії, а також компенсаційні течії, що виникають поблизу берегів у природних або штучних перешкод.

 При фронтальному дії вітру утворюється нагон, що доповнюється переміщенням води внаслідок хвилювання. Скупчуються біля берега маси води в окремих місцях вузькими потоками періодично проривають потік, утворюючи течії з великими швидкостями. Якщо вітер діє під кутом до лінії берега, то утворюються течії вздовж берега, затухаючі в міру припинення шторму. Швидкість таких течій досягає іноді 1 м / с і більше. Не з'ясовуючи небезпеки для судноплавства і споруд, ці течії нерідко є причиною заносимості підхідних каналів і акваторій портів.

Припливно-відливних течії, майже не помітні в море, можуть досягати значних швидкостей в протоках і гирлах річок. Такі явища відбуваються, наприклад, в горлі Білого моря і в гирлі річки Мезені, де максимальні швидкості досягають декількох метрів в секунду.

Льодовий режим.

Річки і їх різні ділянки, в залежності від географічного положення, замерзають в різні терміни. Тривалість льодоставу дуже різна - від декількох днів до декількох місяців, а деякі північні річки бувають покриті льодом понад половину року. Бажано по можливості уникати ділянок берега, що піддаються інтенсивному впливу льоду під час льодоходу. При всіх умовах необхідно знати рівні води під час льодоходу і враховувати небезпечну зону дії рухомого льоду на споруди. В окремих випадках необхідно вдаватися до пристрою спеціальних льдозащітних споруд, що усувають або ослабляють вплив льоду на основні причальні споруди порту. Для усунення впливу термічного впливу льоду на споруди рекомендується пристрій ополонок. З цією метою використовують спеціальні льодорізної машини або пневматичні установки, що стимулюють танення льоду завдяки підйому глибинних більш теплих мас води.

Замерзання водоймищ в зоні підпору через відсутність течій відбувається в більш ранні терміни, ніж на ділянках вільних річок; звільнення від льоду водосховищ відбувається з запізненням. Різниця в термінах нерідко досягає 10 - 15 днів. Льодохід відсутня - лід тане на місці. Так само спокійно відбувається утворення льоду і у морських узбереж. Можна лише відзначити, що замерзання морської води внаслідок її солоності відбувається повільніше, ніж прісної, а морський лід відрізняється більшою в'язкістю і пластичністю.

Розтин і замерзання окремих ділянок річки, в залежності від географічного їх положення, може відбуватися в терміни, що відрізняються до місяця (наприклад, ділянки р. Волги у Астрахані і у Нижнього Новгорода). Неодночасно відбуваються ці явища і на різних ділянках біля морського узбережжя. Дати кінця весняного льодоходу та початку осіннього визначають фізичну тривалість навігації. На жаль, фізична тривалість навігації вельми схильна до змін, і тому для правильного вибору розрахункової її величини необхідні дані багаторічних спостережень. За цими даними складають графіки забезпеченості тривалості навігації і по ним призначають розрахункову тривалість, яка використовується в процесі проектування портів. Чим більше навігаційний період, тим більша кількість вантажів може бути перевезено водним шляхом.




ВСТУП 1 сторінка | ВСТУП 2 сторінка | ВСТУП 3 сторінка | ВСТУП 4 сторінка | КЛАСИФІКАЦІЯ, СКЛАД І ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ МОРСЬКИХ І РІЧКОВИХ ПОРТОВ. | МОРСЬКІ І річкові судноплавні канали | А) повного профілю б) неповного профілю в) відсутність прорізи | Портових гідротехнічних споруд | гідравлічний домкрат | відбійні пристрої |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати