Свод правил СП 32-103-97 Проектирование морских берегозащитных сооружений.
СП 32-103-97
СВОД ПРАВИЛ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОРСКИХ БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
CODE OF PRACTICE IN PROJECTING OF COAST PROTECTING CONSTRUCTIONS
Дата введения 1998-01-01
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским центром "Морские берега" - филиал ОАО Научно-исследовательский институт транспортного строительства ("ЦНИИС")
ВНЕСЕН Научно-техническим центром Корпорации "Трансстрой"
2. СОГЛАСОВАН Комитетом Российской Федерации по водному хозяйству (N 12-22/12-04 от 10.09.1996 г.) и АОЗТ Производственное объединение "Совинтервод" Инженерная консультационная компания (N 933-48-10/203 от 08.08.1996 г.)
3. ОДОБРЕН Управлением технормирования Минстроя России (N 13-155 от 17.03.97 г.)
4. ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Корпорацией "Трансстрой" (МО-252 от 03.11.97)
5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6. ВЗАМЕН ВСН 183-74 "Технические указания по проектированию морских берегозащитных сооружений"
ВВЕДЕНИЕ
Интенсификация абразионных процессов на морских побережьях приводит к огромным материальным и социальным отрицательным последствиям. Это вызывает необходимость организации и проведения постоянных и эффективных берегозащитных и природоохранных мероприятий, которые должны осуществляться постоянно на современном уровне и соответствовать требованиям социально-экономического обоснования инженерных решений и оценке их воздействия на окружающую среду.
Свод правил разработан на основе анализа и обобщения действующих в нашей стране и за рубежом нормативных и методических документов по берегозащите, достижений науки и техники в области гидротехники, океанологии, гидро- и литодинамики, а также накопленного положительного опыта по проектированию и реализации берегозащитных мероприятий.
При разработке свода правил учтены предложения и замечания Инженерно-консультационной компании ПО "Совинтервод", Комитета Российской Федерации по водному хозяйству (Роскомвод), институтов: "Союзморниипроект", "Ленморниипроект", "Южпроекткоммунстрой", "Новоморниипроект", других организаций и отдельных специалистов, приславших свои отзывы.
"Свод правил по проектированию морских берегозащитных сооружений" разработан сотрудниками НИЦ "Морские берега" (ОАО "ЦНИИС"): канд. геогр. наук В.Г.Рыбкой (научный руководитель разработки и ответственный исполнитель), канд. техн. наук Л.А.Морозовым, канд. геогр. наук О.Л.Рыбаком, канд. техн. наук Г.А.Цатуряном, с участием канд. техн. наук В.П.Мальцева, канд. геогр. наук В.А.Петрова, докт. техн. наук В.М.Шахина, канд. техн. наук Н.А.Ярославцева. В разработке приложений принимали участие канд. техн. наук Е.И.Кошельник (прилож.Г, Д, Е), науч. сотрудник Л.А.Кошельник (прилож.Д, Е, Ж, И, К, Л). Разделы 8.6 и 8.7 главы 8 и прилож.М разработаны главным инженером проекта В.П.Суровцев-Бутовым и ведущим инженером С.П.Ткаченко Инженерно-консультационной компании АОЗТ "Совинтервод", ст. науч. сотрудником Института гидромеханики Академии наук Украины, канд. техн. наук Ю.Н.Сокольниковым, в главах 4 и 7 использованы разработки директора "Инжзащита" ПНИИС Ю.С.Гребнева.
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий Свод правил распространяется на проектирование морских берегозащитных сооружений на побережьях бесприливных морей, крупных озер и водохранилищ, кроме морей Северного Ледовитого океана.
Положения настоящего документа обязательны для предприятий, организаций и объединений независимо от их форм собственности и принадлежности, осуществляющих проектирование указанных сооружений.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Положения настоящего Свода правил должны быть увязаны с положениями и требованиями, изложенными в общегосударственных и ведомственных нормативных документах, в том числе:
СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).
СНиП 2.06.01-86 Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования.
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.
СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах.
СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений.
СНиП II-22-81 Каменные и аркокаменные конструкции.
СНИП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии.
СНиП 2.06.05-84 Плотины из грунтовых материалов.
СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные.
СНиП 2.06.07-87 Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения.
СНиП 2.06.08-87 Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.
СНиП 3.07.01-85 Гидротехнические сооружения речные.
СНиП 3.09.01-85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий.
ВСН 486-86 Обеспечение охраны водной среды при производстве работ гидромеханизированным способом.
3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
В данном разделе приведены основные термины и буквенные обозначения, которые не даны в прилож.2 СНиП 2.06.04-82* /1/, в редакции, соответствующей "Морской геоморфологии. Терминологический справочник" /11/.
АБРАЗИЯ - разрушающее воздействие на берег морских волн и других природных факторов.
АБРАЗИВНЫЙ ИЗНОС (ИСТИРАНИЕ) - потери объема и массы частиц наносов вследствие их соударения и трения о поверхность коренной породы.
АККУМУЛЯТИВНЫЙ БЕРЕГ - берег, образующийся в результате накопления прибрежно-морских наносов выше уровня моря.
АККУМУЛЯЦИЯ НАНОСОВ - накопление наносов на берегу или подводном береговом склоне.
АКТИВНЫЙ СЛОЙ - слой наносов, который вовлекается в перемещение во время действия волнения и течений.
БАЙПАССИНГ - механическое или гидравлическое перемещение береговых наносов с одной стороны канала (порта) на другую с целью борьбы с их заносимостью или для восстановления природных или искусственных пляжей, а также для ликвидации низовых размывов.
БАЛАНС НАНОСОВ - соотношение между поступлением наносов и их расходом на определенном участке берега за некоторый промежуток времени.
БАНК ДАННЫХ - система для хранения информации, характеризующей природные условия того или иного участка морского побережья.
БАНКЕТ - сооружение для защиты берега в виде широкой отсыпки из камня или фасонных массивов. Может применяться как подводное пляжеудерживающее сооружение.
БЕНТОС - совокупность организмов, обитающих на дне водоема.
БЕНЧ - слабо наклоненная выположеная поверхность коренных пород, образованная перед отступающим клифом.
БЕРЕГОВОЙ ОТКОС - надводный крутой склон, сложенный рыхлыми породами и подвергающийся современному размыву морскими волнами (аналог клифа).
БЕРЕГ - полоса суши, на которой имеются формы рельефа и накопления наносов, созданные морем при его современном среднемноголетнем уровне.
БЕРЕГОВАЯ ЗОНА - состоит из трех геоморфологических элементов: берега, подводного склона и пляжа.
БЕРЕГОВАЯ ЛИНИЯ - среднемноголетнее положение уреза воды.
БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ МОРСКИЕ - гидротехнические сооружения, используемые для защиты морских берегов и пляжей от разрушения их волнами и течениями.
БЕРМА БЕРЕГОЗАЩИТНАЯ (ВОЛНОГАСЯЩЕЕ ПРИКРЫТИЕ) - самостоятельное берегозащитное сооружение или составная его часть в виде наброски из камня или фасонных бетонных массивов.
БЕРМА ПЛЯЖА - почти горизонтальная часть с береговой стороны пляжа, образованная отложениями наносов под действием волн. Некоторые пляжи не имеют берм, другие - несколько.
БУНА - пляжеудерживающее сооружение для удержания наносов из естественного вдольберегового потока наносов и сохранения естественного или искусственного пляжа в межбунных отсеках.
БЮДЖЕТ НАНОСОВ - сумма приходных и расходных статей обломочного материала, поступающего извне и выходящего за пределы участка береговой зоны, включающая целую литодинамическую систему, поток наносов или участок их миграций.
ВАЛ БЕРЕГОВОЙ - аккумулятивная форма рельефа в надводной части пляжа, образованная прибойным потоком.
ВАЛ ПОДВОДНЫЙ - аккумулятивная форма рельефа дна, обычно сложенная песком, образованная волнением моря и протягивающаяся вдоль берега моря на расстоянии десятков и сотен метров от него.
ВДОЛЬБЕРЕГОВОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - явление массового однонаправленного перемещения наносов вдоль берега, называемое также их продольным перемещением, которое происходит при подходе волн под острым углом к берегу и обуславливается наличием вдольбереговой составляющей потока волновой энергии или под воздействием течений неволновой природы.
ВДОЛЬБЕРЕГОВОИ ПОТОК НАНОСОВ - однонаправленное результирующее перемещение наносов вдоль берега за большой интервал времени (обычно за год). Поток наносов имеет следующие главные характеристики: длину, ширину и емкость.
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ НАНОСОВ - процентное содержание в общей массе наносов частиц различного происхождения.
ВОЛНЕНИЕ - распространение волн по поверхности моря. Различают три типа волнения: ветровое, зыбь и смешанное.
ВДОЛЬБЕРЕГОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ - течения, обусловленные вдольбереговой составляющей потока волновой энергии, а также градиентом уровня вдоль берега.
ВЕТРОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ - течения, обусловленные наклоном поверхности моря или перераспределением плотности воды, вызванные действием ветра, а также создаваемые ветром на водной поверхности касательным напряжением.
ВОЛНОВЫЕ ТЕЧЕНИЯ - течения, образующиеся вследствие трансформации волновой энергии в береговой зоне. Различают поперечные и вдольбереговые течения, возникающие при подходе волн к берегу под острым углом; компенсационные течения, вызванные нагонным градиентом уровня моря; разрывные и вдольбереговые градиентные течения, связанные с особенностями контура берега и геоморфологии подводного склона.
ВОЛНОЛОМ ПОДВОДНЫЙ - гидротехническое сооружение, предназначенное для удержания наносов.
ВСТРЕЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - перемещение наносов во вдольбереговом потоке в противоположных направлениях, происходящее при определенных режимах волн и течений, т.е. миграционное перемещение наносов.
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ НАНОСОВ - процентное содержание в общей массе наносов частиц различной крупности.
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ КРУПНОСТЬ - скорость падения частиц наносов в неподвижной жидкости.
ДЕФИЦИТ НАНОСОВ - нехватка наносов в береговой зоне, вызываемая преобладанием их потерь над поступлением.
ДИНАМИКА БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ - совокупность береговых процессов, производящих работу по перестройке берега и подводного берегового откоса.
ДИФРАКЦИЯ ВОЛН - изгиб фронта волны при обходе надводного препятствия.
ДЛИНА РАЗГОНА ВОЛН - расстояние от места зарождения ветровых волн до береговой границы водоема или заданной точки на акватории водоема.
ЕМКОСТЬ ПОТОКА НАНОСОВ - максимальное количество материала, способное перемещаться в единицу времени во вдольбереговом потоке наносов при данной гидрометеорологической ситуации.
ИСКУССТВЕННЫЙ ПЛЯЖ - одно из сооружений для защиты берегов от размыва или для расширения пляжа в рекреационных целях. Наносы для искусственного пляжа завозятся извне или рефулируются на берег с прилегающего дна. Они могут быть образованы как под защитой пляжеудерживающих сооружений, так и непосредственно на открытом берегу.
КЛИФ - отодвигаемый морем береговой уступ.
ЛИТОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА - крупный участок береговой зоны с независимыми от других аналогичных участков режимом и бюджетом наносов. Каждая литодинамическая система включает источник поступления наносов, зону их перемещения и участок аккумуляции.
МИГРАЦИЯ НАНОСОВ - попеременные перемещения наносов в противоположных направлениях с итоговым нулевым результатом за длительный интервал времени. Следует различать вдольбереговые и поперечные миграции наносов.
МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕРЕГОВЫХ ПРОЦЕССОВ:
а) гидравлическое, проводимое в волновых бассейнах и лотках, основанное на полном взаимном соответствии механических систем (явлений, процессов), при котором результаты исследования одной из них могут быть вполне достоверно распространены на другие. При этом необходимо соблюдать условия геометрического, кинематического и динамического подобия;
б) математическое моделирование, заключающееся в описании какой-либо физической системы (процесса, явления) математическими символами в виде функциональной зависимости (уравнения), связывающей переменные величины, характеризующие некоторое состояние данной системы, с переменными, характеризующими проявления воздействующих на нее факторов.
МОЩНОСТЬ ПОТОКА НАНОСОВ - реальный расход наносов, т.е. степень насыщенности вдольберегового потока наносов.
НАГОНЫ - повышение уровня моря в береговой зоне в результате переноса в нее воды из открытого моря главным образом под действием волнений и ветра.
НИЗОВЫЕ РАЗМЫВЫ - размывы берега за искусственным препятствием (портовый мол, серия бун и др.), прерывающим временно или постоянно поступление наносов на смежный участок, расположенный ниже по ходу вдольберегового потока наносов.
НЫРЯЮЩИЙ БУРУН - разрушение волн путем опрокидывания верхней части гребня и падения этой части во впереди находящуюся ложбину.
ПЛЯЖ - аккумулятивная форма, образовавшаяся в зоне прибойного потока.
ПОТОК ВОЛНОВОЙ ЭНЕРГИИ - количество волновой энергии, переносимой в единицу времени через перпендикулярное к лучу волны сечение единичной ширины.
ПОПЕРЕЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ - перемещение наносов по нормали к берегу под действием придонных волновых скоростей.
ПРИПАЙ - полоса неподвижного льда, временно скрепленная (смерзшаяся) с берегом и подводным береговым склоном.
ПРИБОЙНЫЙ ПОТОК - движение воды, возникшее между зоной последнего разрушения волн и линией заплеска.
РАСЧЕТНАЯ ГЛУБИНА - расстояние от расчетного уровня воды до дна.
РАСХОД НАНОСОВ - количество наносов, переносимое в единицу времени через перпендикулярное направление их перемещения, сечение данного потока.
РЕФРАКЦИЯ ВОЛН - процесс изменения направления распространения волн при пересечении ими мелководного участка моря с повышающимся дном (в частности, береговой зоны) под острым углом к изобатам.
СКОЛЬЗЯЩИЙ БУРУН - разрушение волн путем скатывания воды с гребня волны по его переднему склону.
УРЕЗ ВОДЫ - линия пересечения берегового склона с поверхностью моря при отсутствии волнения.
УРОВЕНЬ МОРЯ - высота поверхности невзволнованного моря, измеряемая относительно некоторого условно принятого за нуль горизонта.
ФАСОННЫЕ МАССИВЫ - бетонные массивы специальной конфигурации, которые используются в виде наброски или укладки для защиты берега от воздействия волн и течений.
ЭКОЛОГИЯ - комплексная наука, исследующая взаимодействие общества и природы с целью сохранения окружающей природной среды.
Основные буквенные обозначения:
4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1 Требования и положения настоящего Свода правил должны соблюдаться при проектировании мероприятий по защите берегов морей, крупных озер и водохранилищ от размыва волнами и течениями, а также от затопления при нагонных повышениях уровня моря. При этом должны учитываться требования других действующих нормативных и методических документов (раздел 2).
При проектировании берегозащитных мероприятий следует учитывать, что берега морей и других крупных водоемов являются важным элементом среды обитания человека и их защита должна выполняться с соблюдением государственных требований по оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) и охраны природы. При этом необходимо исходить из того, что эволюция морских берегов, как составной части природной среды, подвержена стадиально-ритмическому развитию, выражающемуся в чередовании в пространстве и во времени абразионно-акумулятивных процессов и факторов, их обусловливающих.
4.2 Мировой опыт морской берегозащиты показывает, что ее эффективность во многом определяется соблюдением следующих концептуальных принципов:
4.2.1 Активность берегозащиты
Берегозащитные сооружения в условиях стадиально-ритмического развития побережья наряду со снижением волнового воздействия на береговой склон и пляжевую полосу должны регулировать перемещение наносов в прибрежной зоне моря, перераспределяя вдольбереговой и поперечный их транспорт с целью сохранения и восстановления пляжевой полосы, как основного элемента защиты берега.
4.2.2 Универсальность берегозащиты
Конструкции берегозащитных сооружений при многолетних и сезонных колебаниях уровня моря должны обеспечивать защиту берега от волнового и ледового воздействия как в фазу подъема уровня моря, так и в условиях его спада.
4.2.3 Многофункциональность берегозащиты
Конструкции применяемых сооружений должны совмещать основные функции берегозащиты с возможностью их использования в рекреационных, транспортных, биоихтеологических и других целях с обязательным выделением пляжевой полосы общего пользования.
4.2.4 Комплексность берегозащиты
Инженерные решения берегозащиты должны не только предусматривать защиту от абразии клифа берега и размыва аккумулятивных форм, но и предотвращать от затопления и подтопления прилегающие территории суши, сводить до минимума водонасыщение грунтов, приводящее к развитию и интенсификации оползневых и других отрицательных экзогенных процессов.
4.2.5 Экологическая чистота берегозащиты
Берегозащитные мероприятия должны сохранять и улучшать экологическую обстановку в прибрежной зоне моря и прилегающем к ней участке суши.
4.2.6 Поэтапность реализации берегозащиты
При многолетних колебаниях уровня моря конструкции берегозащитных сооружений должны предусматривать возможность поэтапного повышения их верха по мере поднятия среднегодового уровня моря. При этом темпы осуществления берегозащитного строительства должны обязательно опережать темпы разрушения берегов и затопления или подтопления прилегающих территорий суши с учетом прогноза штормовой активности моря на ближайшие несколько лет. В условиях существования вдольберегового переноса наносов берегозащитное строительство должно проводиться навстречу их потоку с обязательной защитой от размыва низовых участков берега.
4.2.7 Соответствие берегозащитных сооружений береговым ландшафтам и архитектурной эстетике
Берегозащитные сооружения должны органически вписываться в береговые ландшафты, а их архитектурное оформление должно способствовать эстетическому восприятию. Подобный эффект во многом достигается использованием новых конструкций, строительных материалов и покрытий.
4.2.8 Локальность берегозащиты
Берегозащитные мероприятия должны реализовываться в границах литодинамических систем. Однако, учитывая различную социально-экономическую значимость и степень освоения участков побережья в пределах одной литодинамической системы, размеры возможного материального ущерба и отрицательных экологических последствий от разрушения берегов и расположенных в их пределах промышленно-транспортных объектов и населенных пунктов, а также сообразуясь с финансово-техническими возможностями строительных организаций, берегозащитные мероприятия могут носить избирательный локальный характер.
4.3 Мировой опыт берегозащиты показывает, что данным концепциям наиболее полно соответствует образование в этих целях искусственных свободных пляжей в широком диапазоне крупности слагающего их пляжеобразующего материала. Такие пляжи могут применяться как на естественном берегу, так и в искусственно созданных бухтообразных береговых формах, где создается оборотная циркуляция наносов с использованием вдольберегового и глубинного байпассинга. Искусственные мысы могут быть различной конструкции. В определенных условиях искусственные пляжи могут создаваться в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями.
4.4 Разработке любых берегозащитных мероприятий в соответствии с изложенными выше концептуальными принципами в обязательном порядке должна предшествовать оценка современного положения рассматриваемого участка берега по отношению к динамически равновесному его состоянию при расчетном волнении и уровне моря, а также тенденции его дальнейшего развития, в том числе, под влиянием создаваемых берегозащитных сооружений.
4.5 При проектировании мероприятий по защите берегов морей следует учитывать, что эффективность любого комплекса берегозащитных сооружений будет определяться наличием в нем полосы пляжа с шириной его надводной части, достаточной для гашения энергии расчетных волн. Только при отсутствии условий для образования свободных пляжей допустимо применение берегозащитных сооружений различных типов.
4.6 Берегозащитные мероприятия следует увязывать с противооползневыми, противообвальными и другими мероприятиями, предназначенными для предотвращения опасных геологических процессов.
4.7 Проекты берегозащитных сооружений должны разрабатываться на основе генеральной схемы берегозащитных мероприятий по данному региону, подтверждающей их технико-экономическую целесообразность и удовлетворяющую природоохранным и экологическим требованиям.
4.8 Разработка берегозащитных мероприятий на стадии генеральной схемы должна производиться с использованием топобатиметрического плана береговой полосы в масштабе от 1:2000 до 1:25000, на котором должны быть показаны участки размывов берега и характерные поперечные профили надводной и подводной частей берегового склона до глубин 15-20 м в количестве не менее двух на 1 км береговой линии.
4.9 При разработке берегозащитных мероприятий на стадии генеральной схемы следует учитывать, что эти мероприятия в определенной степени изменят природную среду в пределах защищаемых участков побережья и соседних с ними. Содержание и степень сложности берегозащитных мероприятий зависят от природных условий местности. Правильное их назначение в генеральной схеме требует систематических и всесторонних изысканий и научных исследований. Первое требование к исследованиям состоит в четком определении проблемы и целей берегозащиты, а также метода достижений цели и должна быть исследована эффективность каждого метода. При выборе метода должны быть учтены все факторы - как благоприятные, так и отрицательные, особенно в отношении экологического состояния защищаемого участка побережья с оценкой степени воздействия на окружающую среду (ОВОС).
4.10 В генеральной схеме берегозащитных мероприятий должны быть установлены: границы литодинамических систем; ветро-волновой и уровенный режимы прибрежной зоны моря в пределах каждой литодинамической системы; геологическое строение подводной и надводной частей берегового склона; карта наносов на пляже и подводном склоне; интенсивность размыва берега и подводного склона за многолетний период; все количественные и пространственные характеристики вдольберегового и поперечного перемещения наносов; источники питания пляжей наносами; прочность и гранулометрический состав пляжевых наносов; балансы наносов в литодинамических системах и основные причины их потерь; эффективность существующих берегозащитных сооружений и их влияние на соседние участки побережья и на окружающую среду; расчетная ширина пляжа, необходимая для гашения энергии волн заданной обеспеченности в режиме и рекреационных целей; необходимые типы берегозащитных сооружений и их фундаментов, исходя из характеристик грунтов основания; размещение и основные размеры сооружений по рекомендуемому варианту берегозащиты; карьеры пляжевого материала и его гранулометрический состав, а также запасы этого материала; баланс пляжевых наносов после реализации берегозащитных мероприятий по каждой литодинамической системе; физические объемы и общая стоимость берегозащитных мероприятий, в том числе по очередям строительства.
В генеральной схеме должны быть предусмотрены меры, предотвращающие низовые размывы берегов и других возможных отрицательных последствий воздействия берегозащитного комплекса на природную среду и динамику береговой зоны моря в пределах защищаемых участков побережья и соседних с ним.
4.11 Состав, содержание, порядок разработки, согласования и утверждения генеральных схем и проектов по берегозащите должны соответствовать требованиям нормативных документов по этому вопросу. Генеральные схемы должны быть согласованы и увязаны с проектами районной планировки и генеральными планами развития городов, курортов и транспортных магистралей.
4.12 Генеральные схемы и проекты берегозащитных мероприятий должны быть обоснованы изысканиями. Границы района изысканий должны охватывать не только участок берега, подлежащий защите, но сопредельные с ним участки, образующие единую литодинамическую систему.
Разработка генеральных схем и проектов берегозащитных мероприятий, а также изыскания для них должны выполняться специализированными проектно-изыскательскими организациями, имеющими лицензию на проведение таких работ, с привлечением научно-исследовательских учреждений.
4.13 Размеры и конструкции берегозащитных сооружений определяются их функциональным назначением, геологическим строением и рельефом надводной и подводной частей берегового склона, крупностью и составом наносов, режимом волнений и уровней прибрежной зоны моря.
4.14 В генеральной схеме или проекте берегозащитных мероприятий естественный пляж, обеспечивающий защиту прилегающей к нему территории, должен рассматриваться как берегозащитное сооружение. При возникновении необходимости устранения размыва такого пляжа в первую очередь должна быть выяснена и использована возможность механической или гидравлической доставки пляжеформирующего материала на берег для поддержания необходимой ширины пляжа. Это положение относится и для случая расширения ширины существующего пляжа.
4.15 В генеральной схеме или проекте, предусматривающих сохранение и расширение (при необходимости) естественных или создание искусственных пляжей, следует учитывать, что пляжевый материал является естественным сырьем, запасы которого в природе ограничены и постепенно сокращаются, поэтому его использование в берегозащитном строительстве должно быть экономным. С этой целью следует предусматривать меры по сокращению потерь пляжевого материала и его повторному использованию путем его перехвата на низовом конце пляжа и возвратного байпассинга материала на верховой участок пляжа.
4.16 Разработка песчаного материала для целей пляжеобразования в естественных подводных отложениях допускается только в том случае, если специальными исследованиями доказано, что изъятие материала с подводного склона не приведет к нарушению его устойчивости и экологической обстановки в прилегающей акватории моря.
4.17 При создании искусственных пляжей на побережьях, где естественные пляжи в прошлом отсутствовали, специальными исследованиями должна быть установлена допустимость по гидро- и литодинамическим условиям искусственной отсыпки или намыва пляжеформирующего материала на поверхность берегового склона, а также состав пляжеформирующего материала (песчаный или гравийно-галечниковый).
4.18 Компоновки и конструкции берегозащитных сооружений не должны препятствовать водообмену в прибрежной акватории и должны полностью исключать возможность возникновения в ней застойных зон с повышенной загрязненностью.
4.19 Для строительства берегозащитных сооружений не допускается применение материалов, которые могут привести к химическому или другим видам загрязнения.
4.20 Для оценки эффективности построенных берегозащитных сооружений и их влияния на природную среду и экологическую обстановку на защищаемом участке побережья и соседних с ним необходимо предусмотреть организацию наблюдений за работой и состоянием берегозащитных сооружений, природными и антропогенными (техногенными) факторами, воздействующими на них и береговую зону, а также за экологической обстановкой. Такие наблюдения осуществляются на всех стадиях строительства и эксплуатации берегозащитных сооружений.
4.21 В районах с тяжелыми ледовыми условиями берегоукрепительные сооружения должны выполняться в виде массивных конструкций, рассчитанных на ледовые нагрузки и воздействия при нагромождении льда в береговой зоне. При наличии устойчивой неподвижной полосы припая допускается применение прикрытий из фасонных массивов.
4.22 Защита берега с помощью волноотбойных стен или других волногасящих сооружений допускается в том случае, когда искусственное образование пляжа необходимой ширины технически и экономически нецелесообразно. Применение волноотбойных стен в самостоятельном исполнении следует по возможности ограничивать, так как они могут стать причиной смыва пляжей вследствие отражения волн.
4.23 При защите оползневых склонов допускается возводить берегозащитные сооружения в две очереди:
в первую - возводить волногасящие сооружения (прикрытия из фасонных массивов или камня) для защиты от абразии и пригрузки упора (основания) оползня на срок службы, равный времени стабилизации оползневого массива;
во вторую - возводить сооружения повышенной капитальности - контрфорсные набережные с волноотбойными стенами, бунами или волноломами для удержания естественного или искусственного пляжа перед сооружениями. При возведении контрфорсных набережных сооружения первой очереди целесообразно засыпать грунтом пригружающей призмы набережной.
4.24 Конструкционные материалы и марки бетона по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости в монолитах и сборных конструкциях берегозащитных сооружений должны выбираться в зависимости от природных условий береговой зоны. При выборе состава бетонной смеси следует учитывать прочность инертных заполнителей и степень химической агрессивности морской среды. При этом следует руководствоваться требованиями соответствующих глав СНиП и ГОСТа "Бетон гидротехнический".
4.25 Камень, используемый в берегозащитных сооружениях, должен быть неповрежденным, водостойким и прочным, хорошо сопротивляющимся истиранию.
4.26 Для уточнения интенсивности и степени воздействия волн и течений на берегозащитные сооружения и пляжи, режима вдольберегового и поперечного перемещения наносов, выбора оптимального варианта берегозащитных сооружений и их компоновки рекомендуется использовать гидравлическое и математическое моделирование.
4.27 Все возрастающие объемы проектных работ по берегозащите, охватывающие часто целые регионы морских побережий протяженностью в десятки и сотни километров, требуют проведения анализа, систематизации и обобщения огромного количества информации по природным условиям таких регионов. При этом для получения исходных данных по гидро- и литодинамике прибрежной зоны моря, оценки волновых воздействий на берегозащитные сооружения, выбора оптимального варианта конструкций сооружений необходимо выполнить большой объем расчетов, проведение которых "вручную" трудоемко, требует больших затрат времени, а во многих случаях в силу сложности и громоздкости расчетов просто невозможно. Поэтому для проведения таких расчетов при проектировании морских берегозащитных сооружений и мероприятий рекомендуется использовать алгоритмы и программы для ЭВМ, приведенные в приложениях В-Ж, И-Л настоящего Свода правил и в других официальных источниках.
5 УЧЕТ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ
5.1 Наблюдения и измерения
5.1.1 Основным требованием к проектированию морских берегозащитных сооружений должно быть понимание и учет природных условий и факторов, в которых будут работать сооружения, основными из которых являются: ветер, волнение, колебания уровня моря, ледовые явления, транспорт наносов и связанные с ним деформации пляжа и подводного берегового склона, течения различной природы и др.
5.1.2 Информация о природных факторах и условиях должна анализироваться с целью получения исходных расчетных данных для проектирования морских берегозащитных сооружений, определения режима их работы и степени воздействия на природную среду побережья.
Ценность измерений и наблюдений, выполняемых в натуре, определяется правильностью выбора мест проведения, количеством точек наблюдений и их продолжительностью.
5.2 Батиметрические и топографические съемки
Такие съемки выполняются для построения карт и схем рельефа надводной и подводной частей берегового склона и пляжа для решения в процессе проектирования следующих вопросов:
построение планов рефракции и дифракции волн, расчет их трансформации. При этом используются батиметрические съемки в масштабе от 1:200000 (на глубокой воде) до 1:2000-1:500 (в прибрежной зоне);
определение объемов деформаций пляжа и подводного склона, оценка мощности и направления потоков наносов и их дефицита по повторным батиметрическим и топографическим съемкам в масштабе от 1:2000 до 1:500;
разработка планов размещения и компоновки берегозащитных сооружений, планировка зон общего пользования, трассирование подъездных дорог и дорог общего пользования на основе съемок от 1:5000 до 1:500.
5.3 Инженерно-геологические изыскания
5.3.1 Эти изыскания имеют целью дать представление и фактические материалы о геологическом строении побережья, физико-механических характеристиках грунтов надводной и подводной частей берегового склона, а также об опасных геологических процессах (оползнях, обвалах и др.), развитых в пределах защищаемого участка побережья и соседних с ним. Инженерно-геологическими изысканиями устанавливается мощность отложений пляжевых наносов на надводной и подводной частях берегового склона, гранулометрический и минералогический состав, физико-механические характеристики /29/.
5.3.2 Грунты, слагающие береговой склон, подразделяются на связные и несвязные. К несвязным или сыпучим грунтам относят пески, гравий и гальку, состоящие из частиц размером более 0,1 мм. Грунты, в состав которых входит большое число глинистых мелких частиц размером менее 0,005 мм, являются связными.
Действующие строительные нормы и правила различают скальные, крупно-обломочные, песчаные и глинистые грунты оснований сооружений.
5.3.3 Физические свойства грунтов определяются по следующим характеристикам: гранулометрический состав грунта; удельная плотность; объемный вес; весовая влажность; объемный вес скелета грунта; пористость; влажность; консистенция. Все перечисленные физические свойства и характеристики грунтов определяюся согласно положениям СНиП 1.02.07-87 "Инженерные изыскания для строительства" /6/.
5.4 Уровень моря
5.4.1 В естественных условиях колебания уровня моря бесприливных морей определяются гидрометеорологической обстановкой прибрежной зоны (сток рек, испарение с акватории моря, осадки и др.), а также тектоническими движениями земной коры. Колебания уровня моря, вызванные сезонными изменениями общеклиматических факторов, носят периодический характер в течение года и повторяются из года в год. На их фоне возникают непериодические колебания, вызванные сгонно-нагонными явлениями при интенсивных штормах, частота, интенсивность и продолжительность которых определяются интенсивностью и продолжительностью штормов. К непериодическим относятся также сейшовые колебания уровня моря.
Кроме того, при разработке берегозащитных мероприятий необходимо учитывать ритмические (циклические) колебания уровня моря, продолжительность которых составляет от нескольких до сотен лет.
5.4.2 Основными характеристиками уровня моря являются:
максимальные, средние и минимальные отметки из наивысших, средних и наинизших отметок уровня за год;
повторяемость и обеспеченность максимальных, средних и минимальных отметок из наивысших, средних и наинизших отметок уровня за год;
максимальные амплитуды колебания отметок уровня моря за год.
При необходимости эти характеристики уровня моря могут определяться для любых интервалов времени.
5.4.3 При проектировании морских берегозащитных сооружений используются данные многолетних наблюдений за уровнем моря при длине ряда не менее 20 лет. В расчетах для оценки затопления, подтопления, гидростатического давления, интенсивности волновых и ледовых воздействий на берегозащитные сооружения и берег и других гидро- и литодинамичсских характеристик прибрежной зоны моря необходимы данные об отметках уровня моря заданной обеспечености из наивысших, средних и наинизших отметок за год.
Согласно СНиП 2.06.04-82* /1/ при определении нагрузок и воздействий волн и льда на берегозащитные сооружения отметки расчетных уровней должны иметь обеспеченность:
для подпорных гравитационных стен (волноотбойных) II класса капитальности - 1%; III класса - 25% из наивысших за год;
для искусственных пляжей без сооружений IV класса капитальности - 1% из наивысших за год;
для подпорных и волноотбойных стен, бун и подводных волноломов IV класса капитальности - 50% из средних за год;
для искусственных пляжей с искусственными сооружениями (буны, подводные волноломы) IV класса капитальности - 50% из средних за год.
Расчет уровней заданной обеспеченности выполняется статистической обработкой данных натурных наблюдений за уровнем моря с построением на их базе теоретических кривых обеспеченности, если ряд наблюдений составляет менее 100 лет.
5.4.4 Расчет и построение теоретических кривых обеспеченности производится в следующем порядке:
или
|
|
|
Обеспеченность, % |
| 0,1 1 5 10 20 30 …………… 90 95 99 99,9 |
 (ордината) |
|
 |
|
 |
|
 |
|
по данным таких таблиц строятся теоретические кривые обеспеченности отметок уровня моря из наивысших, средних и наинизших отметок за год (рисунок 5.1).
Для контроля соответствия теоретического закона распределения на построенные кривые накладывают значения обеспеченности для различных отметок уровня моря, рассчитанные для фактического ряда наблюдений по формуле:
Если теоретическая кривая вычислена правильно, то она должна пройти по точкам наблюденных уровней или занять среднее положение между ними (см. рисунок 5.1).
|
 |
Рисунок 5.1 - Кривые обеспеченности отметок уровня моря
5.5 Ветер
5.5.1 Ветер является ведущим волнообразующим фактором. Его основными характеристиками являются скорость и направление, которые меняются во времени и в пространстве (по горизонтали и вертикали).
5.5.2 Для расчета элементов волн используются данные наблюдений за скоростью и направлением ветра береговых метеостанций, репрезентативных для прилегающей акватории моря и имеющих ряд наблюдений не менее 15 лет. При отсутствии таких данных расчетные характеристики ветра получают на базе синоптических карт и полей ветра.
5.5.3 К расчетным характеристикам ветра относятся:
5.5.4 Расчетные режимные характеристики ветра по данным наблюдений, представленных в виде ежегодных и среднемноголетних таблиц повторяемости градаций скорости ветра по направлениям, определяются согласно рекомендациям, изложенным в Руководстве /3/. Пример расчета приводится в прилож. А данного Свода правил.
5.5.6 Для определения элементов волн и волнового нагона требуемой обеспеченности в режиме рассчитывают скорости ветра волноопасных направлений той же обеспеченности. Для этих целей либо по данным наблюдений за многолетний период за ветром (при длинах разгона волн менее 100 км), либо по данным синоптических карт или типовых полей ветра (при длинах разгона волн более 100 км) рассчитывают и строят кривые обеспеченности скорости ветра для всех волноопасных направлений в пределах защищаемого участка побережья согласно положениям, изложенным в /2-4/. С этих кривых снимаются расчетные скорости ветра, возможные 1 раз в "N" лет, по которым рассчитываются параметры волн той же обеспеченности.
5.5.7 Учитывая сложность и важность расчетов режимных характеристик ветра, от точности которых зависит качество и точность расчетов параметров волн, и для обеспечения их надежности и достоверности, рекомендуется проведение таких расчетов специализированными организациями (Гидрометобсерватории и гидрометцентры Роскомгидромета, Государственный океанографический институт и др.).
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.
Различают следующие основные характеристики волнения:
К другим характеристикам относятся следующие:
направление распространения волны, совпадающее на глубокой воде с направлением ветра, формирующего данное поле волн;
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/:
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:
При этом принимается, что максимальной энергией обладает составляющая углового распределения, распространяющаяся в направлении действия ветра (генеральном направлении). Функция углового распределения волновой энергии ограничена сектором ±90°.
которая вычисляется по выражению:
|
|
|
|
|
|
|
Обеспеченность, |  | |||||
| 0,00 | 0,10 | 0,20 | 0,30 | 0,40 | 0,50 |
0,1 | 2,96 | 2,71 | 2,47 | 2,23 | 2,01 | 1,81 |
1,0 | 2,42 | 2,26 | 2,09 | 1,93 | 1,78 | 1,63 |
5,0 | 1,95 | 1,86 | 1,76 | 1,66 | 1,56 | 1,46 |
10,0 | 1,71 | 1,65 | 1,59 | 1,52 | 1,44 | 1,37 |
20,0 | 1,43 | 1,41 | 1,37 | 1,34 | 1,30 | 1,25 |
30,0 | 1,24 | 1,23 | 1,22 | 1,21 | 1,19 | 1,16 |
50,0 | 0,94 | 0,95 | 0,97 | 0,99 | 1,00 | 1,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1 | 2 | 3 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 75 |
 | 1/58 | 1,51 | 1,47 | 1,42 | 1,33 | 1,21 | 1,13 | 1,05 | 0,98 | 0,79 |
5.6.10 Трансформацию и рефракцию элементов волн по мере продвижения их к берегу следует рассчитывать по одной из методик действующих нормативных /1/ или методических документов /2-4/.
Расчет параметров обрушивающихся волн и глубин в местах их первого и последнего обрушения выполняется согласно положениям и рекомендациям СНиП /1/ и пособия к нему /2/.
5.6.12 Для определения типа обрушения рекомендуется, в зависимости от наличия исходных данных о волнах, использовать один из двух предлагаемых способов:
б) Второй способ основывается на определении типа обрушения по величине параметра Кемпа /10/, который вычисляется по формуле:
Высота волны при ее первом обрушении рассчитывается по формуле:
5.6.13 Высоту наката после последнего обрушения волн определяют для решения ряда инженерных задач, в том числе: в расчетах нагрузок на откосы и назначения границ креплений откосов, определения отметок верха сооружения и искусственных пляжей, при прогнозировании динамики движения наносов и размывов берегов в приурезовой зоне, подверженных действию разрушающихся волн и др. /2/.
Расчет высоты наката выполняется согласно положениям, изложенным в п.1.14 СНиП /1/ и пособия к нему /2/.
5.6.14 При расчетах рефракции, трансформации и обрушения волн необходимо учитывать наличие в прибойной зоне моря уже построенных берегозащитных сооружений. Эти сооружения, как правило, влияют на процесс трансформации и рефракции волн, что не учитывается действующими расчетными методиками. Корректировку расчетов параметров волн в таких условиях рекомендуется выполнять по данным натурных измерений, а при их отсутствии - на основе гидравлического или математического моделирования.
5.6.15 При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо учитывать и рассчитывать не только параметры ветровых волн, но и волн зыби, которые в пределах отдельных регионов морских побережий имеют значительные высоты и периоды, а также и продолжительность и повторяемость действия.
Расчет элементов и параметров волн зыби на глубокой воде выполняется согласно положениям, изложенным в Руководстве /3/. Рефракция и трансформация волн зыби рассчитывается, как и ветровых волн, согласно положениям, изложенным в СНиП /1/ и пособии к нему /2/.
5.6.16 Элементы волн на огражденных акваториях
К огражденным акваториям относятся акватории портов, естественных и искусственных бухт. Основными факторами, определяющими поле волн на таких акваториях, являются: размеры и структура исходных волн, проникающих на огражденную акваторию; плановое расположение волнозащитных и ограждающих сооружений; количественные характеристики поглощения и отражения волновой энергии этими сооружениями; рельеф дна и глубина акватории /2/. Основными физическими факторами, формирующими поле волн на огражденной акватории, являются дифракция, отражение и гашение волн около оградительных сооружений.
Высоты дифрагированных волн на портовых акваториях определяют по методике, изложенной в прилож.1 СНиП /1/ и пособия к нему /2/. Расчет дифракции волн в естественных и искусственных бухтах должен сочетаться с расчетом их рефракции, вызванной тем, что дно в бухте не является горизонтальным.
Для уточнения расчетов дифракции и рефракции волн на огражденных акваториях выполняется гидравлическое моделирование на пространственной модели.
5.6.17 При проектировании морских берегозащитных сооружений рекомендуется выполнить расчеты прогноза штормовой активности моря. Наличие такого прогноза дает возможность более четкого планирования работ по берегозащите во времени.
В основу прогноза штормовой активности моря заложен ее циклический характер. В пределах таких циклов численные значения штормовой активности колеблются от максимальных до минимальных ее величин. Методами гармонического анализа можно осуществить фильтрацию временного ряда (за период не менее 20-25 лет) значений штормовой активности моря. Каждая из выделенных таким образом гармоническая составляющая может быть экстраполирована на время упреждения. Их синтез на протяжении заданного периода времени упреждения по сути своей и является прогнозом штормовой активности моря.
Для удобства расчета потока волновой энергии формула (5.15) после несложных преобразований приведена к виду:
Исходным материалом для расчета потока волновой энергии являются данные натурных измерений высот и периодов волн в виде ежегодных таблиц повторяемости градаций высот волн по всем волноопасным направлениям для защищаемого участка (региона) побережья.
Расчет прогноза штормовой активности моря выполняется с применением ПЭВМ по программе, которая приведена в прилож.В. Наиболее достоверным интервалом прогноза величин штормовой активности является 5 лет, т.к. погрешность прогноза растет с увеличением интервала упреждения. По мере увеличения продолжительности периода наблюдений за волнением прогноз уточняется, а его точность увеличивается.
5.6.18 При проектировании морских берегозащитных сооружений, особенно искусственных пляжей, необходимо учитывать влияние на них краевых волн, которые формируются в прибойной зоне моря в процессе взаимодействия обрушающихся волн с водными массами. Параметры краевых волн определяются высотой, периодом и направлением распространения приходящих волн, а также протяженностью пути взаимодействия их с подводным береговым склоном. Краевые волны способствуют увеличению волнового нагона, формированию периодических течений в прибойной зоне, подводных песчаных валов. Их пространственное перемещение во время шторма способствует подмыву оснований расположенных здесь берегозащитных сооружений.
Расчет параметров краевых волн выполняется на ЭВМ согласно алгоритму программы, изложенной в прилож.Г.
5.7 Расчет ветрового нагона
Величина ветрового нагона зависит от длины разгона, скорости ветра и средней глубины на участке нагона. Она принимается по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии допускается определять по формуле, представленной в /11, 12/:
5.8 Расчет волнового нагона
5.9 Течения в прибрежной зоне моря
С учетом этого параметра:
Входящие в формулу (5.19) составляющие коэффициенты вычисляются по формулам:
При сложном и неоднородном рельефе дна расчет выполняется с помощью ЭВМ по алгоритму программы, изложенной в прилож.З Свода правил.
5.9.3 Решающее влияние на устойчивость наносов на подводном склоне и их транспорт оказывают максимальные прямые (направленные к берегу) и обратные (направленные в сторону моря) горизонтальные составляющие придонной волновой скорости, поскольку наносы более или менее реагируют на приложенную силу только в фазах, близких к максимальному их значению. И если максимальные придонные волновые скорости вызывают нарушение устойчивости донных наносов, то их перенос обеспечивают течения, возникающие за счет разности прямых и обратных волновых движений жидкости. Расчет указанных выше течений выполняется на ЭВМ по методике, изложенной в прилож.З.
5.10 Вдольбереговой и поперечный транспорт наносов
5.10.1 Для определения расхода наносов, формирующихся под воздействием волнения и генерируемых им течений на заданной глубине в единицу времени с единичной площади подводного берегового склона от глубины начала движения наносов до высшей точки волнового наката, используется зависимость средней объемной интенсивности перемещения твердого материала от характеристик скоростного поля, выраженного через параметр Шильдса.
5.10.2 Расчет глубины начала перемещения донных наносов данной крупности под воздействием волнения проводится из условия равенства начальной скорости их движения волновой скорости на уровне абсолютной шероховатости твердых частиц. В связи с этим предварительно определяется структура и толщина погранслоя. Кроме того, при этих расчетах учитывается степень отстаивания скорости перемещения наносов от скорости волнового движения жидкости, обусловленной крупностью, плотностью и формой твердых частиц.
5.10.3 В конкретных природных условиях расход наносов не может превышать определенного предела, называемого емкостью вдольберегового и поперечного потоков наносов. Если лито- и гидродинамические и морфологические условия вдоль береговой линии остаются неизменными, то транзитный вдольбереговой расход наносов остается постоянным, не вызывая ни размыва, ни аккумуляции в пределах этого участка берега. При изменении указанных выше условий вдоль береговой линии емкость потока может уменьшиться, и избыток наносов выпадет из потока, вызвав аккумуляцию их на надводной и подводной частях берегового склона и возможное выдвижение линии уреза в сторону моря. При увеличении емкости вдольберегового потока наносов их дефицит будет возмещен за счет размыва пляжа и берегового уступа, и береговая линия на этом участке сместится в сторону суши.
5.10.4 При недостаточном количестве наносов на подводном береговом склоне реальный их расход, называемый мощностью вдольберегового и поперечного потоков наносов, составляет некоторую часть от емкости.
5.10.5 Необходимым и достаточным признаком равенства мощности и емкости вдольберегового и поперечного потоков наносов в естественных условиях на конкретном участке побережья является наличие в его пределах профиля относительного динамического равновесия подводного берегового склона, сложенного рыхлым материалом. И наоборот, необходимым и достаточным для формирования профиля относительного динамического равновесия является равенство мощности вдольберегового и поперечного потоков наносов их емкости при постоянном за длительное время волновом режиме.
5.10.7 При расчете транспорта наносов необходимо учитывать фактор их истираемости во времени, которая приводит к уменьшению диаметра наносов, а это вызывает увеличение емкости и мощности потока наносов.
5.10.8 Расчет всех количественных характеристик вдольбереговых и поперечных потоков наносов от глубины начала их движения до высшей точки волнового нагона на береговой откос выполняется на ЭВМ согласно прилож.З.
5.10.9 В генеральных схемах берегозащитных мероприятий должны быть даны оценки бюджета наносов по всем литодинамическим системам, выделенным на рассматриваемом побережье. Оценка бюджета наносов в данной литодинамической системе основывается на учете поступления, выноса (потерь) наносов, их транспорта, результирующего избытка или дефицита наносов. Бюджет наносов определяется с целью качественной и количественной оценки их динамики на защищаемом участке побережья и соседних с ним.
5.11 Качество морской воды на участке размещения берегозащитных сооружений
5.11.1 При проектировании морских берегозащитных сооружений необходимо знать данные о качестве морской воды в зоне сооружений: температурный режим воды, содержание в ней коррозивных элементов, взвешенных твердых частиц, организмов, которые способствуют обрастанию ими конструкций сооружений, древоточцев и др.
На стадии изысканий должен быть определен химический состав воды, при этом особое внимание должно быть обращено на наличие в воде таких коррозивных элементов, как хлоридные и сульфатные ионы.
5.11.2 Колебания температуры воды влияют на интенсивность коррозии металлических частей конструкций, бактериальной коррозии, обрастания сооружений живыми организмами (водорослями, моллюсками и др.).
5.11.3 При разработке планов компоновки берегозащитных сооружений на побережьях курортного использования должно быть предусмотрено удаление на безопасное расстояние от берегозащитных сооружений всех возможных источников бактериологического, химического и механического загрязнения морской воды (выпуск ливневых, хозяйственных, промышленных и фекальных вод и др.).
5.11.4 На участках побережий интенсивного курортного и рекреационного использования систематический анализ качества морской воды должен быть включен в программы мониторинга береговой зоны.
6 НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
6.1 Основные расчетные показатели морских берегозащитных сооружений
6.1.1 Морские берегозащитные сооружения подразделяются на постоянные и временные. Постоянные относятся к гидротехническим сооружениям II, III и IV классов, временные - к V классу капитальности. Принятый класс капитальности берегозащитных сооружений должен быть указан на титульных листах проектных документов.
Капитальность берегозащитных сооружений необходимо назначать с учетом класса капитальности защищаемых объектов и с учетом размеров ущерба, который может быть причинен объекту в результате разрушения берегозащитного сооружения. Сооружения, разрушение которых влечет за собой немедленный вывод из строя защищаемого объекта, принимаются с классом капитальности, равным классу капитальности защищаемого объекта.
6.1.2 Основные расчетные показатели морских берегозащитных сооружений по классам капитальности приведены в табл.6.1. Для каждого класса капитальности берегозащитных сооружений установлены дифференцированные требования (см. табл.6.1):
по прочности и устойчивости - применением дифференцированных коэффициентов запаса, обеспеченностей уровня моря, параметров волнения и величин возвышения гребней сооружений над расчетным уровнем;
по степени надежности заложения оснований фундаментов сооружений против подмыва - назначением дифференцированных величин заглублений их ниже глубины размыва.
Таблица 6.1 - Расчетные показатели морских берегозащитных сооружений по классам капитальности
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Морские берего- защитные сооружения | Класс капитальности | |||||||||||||||||
| II | III | IV | |||||||||||||||
| Запас глубины заложения подошвы фундамента ниже размыва грунтов основания | Коэффициент запаса устойчивости, % | Вероятность превышения, %  | Запас глубины заложения подошвы фундамента ниже размыва грунтов основания | Коэффициент запаса устойчивости, % | Вероятность превышения, % | Запас глубины заложения подошвы фундамента ниже размыва грунтов основания | Коэффициент запаса устойчивости, % | Вероятность превышения, % | |||||||||
| Не- скаль- ных грун- тов I-II кате- гории | Скаль- ных грун- тов IV кате- гории и выше | На сдвиг | На опро- киды- вание | Уровней моря | Вы- сот волн | Не- скаль- ных грун- тов I-II кате- гории | Скаль- ных грун- тов IV кате- гории и выше | На сдвиг | На опрокиды- вание | Уровней моря | Вы- сот волн | Не- скаль- ных грун- тов I-II кате- гории | Скаль- ных грун- тов IV кате- гории и выше | На сдвиг | На опро- киды- вание | Уровней моря  | Высот волн  |
Искусственные свободные песчаные пляжи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Из средних годовых 50 | 4/30 |
Искусственные свободные галечные пляжи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Из наивысших за год 1 | 4/1,30 |
Береговые огранительные дамбы (с облицовкой откоса) | 1,5 | 0,5-1,0*) | Морского откоса 1,4 |
| Из наивысших за год 1 | 2/1 | 1,0 | 04-0,7 | Морского откоса 1,3 |
| Из наивысших за год 1,3 | 4/5 | 0,75 | 0,3-0,5 | Морского откоса 1,2 |
| Из средних годовых 50
| 4/5 |
Пляжи в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 4/5 |
Подпорно- волноотбойные стены | 1,5 | 0,5-1,0 | 1,4 | 1,4 | Из наивысших за год 1 | 2/1 | 0,75 | 0,4-0,6 | 1,3 | Из наивысших за год 25 | 1,3 | 4/5 | 0,75 | 0,3-0,5 | 1,2 | 1,2 | Из средних годовых 50 | 4/5 |
Волногасящие прикрытия из камня и фасонных массивов и бермы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,75 | 0,3-0,5 | Морского откоса 1,2 |
| Из средних годовых 50 | 4/5 |
Буны |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,5 | 0,2-0,4 | 1,2 |
|
| 4/5 |
Подводные волноломы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,5 | 0-0,2 | 1,2 |
|
| 4/5 |
Примечания: 1) Значения коэффициента запаса, полученные по расчетам, не должны быть менее указанных в таблице, а один из них, являющийся лимитирующим, не должен превышать эти значения более чем на 15%.
2) Когда вероятности превышения (обеспеченность) расчетных уровней и высот волн, указанных в таблице, не отвечают фактически возможным сочетаниям (период стояния высоких уровней не совпадает с периодом сильных штормов), расчетный уровень допускается определять только для периода сильных штормов.
3) Числитель - высота волны в режиме, знаменатель - то же в системе.
4) Для сооружений VI класса капитальности на отмелых берегах (i<0,03) к отметке расчетного уровня рекомендуется добавлять величину ветро-волнового нагона, определяемого для исходных расчетных параметров ветра и волн.
*) Меньшие значения соответствуют плотным осадочным породам, не нарушенным трещинами; большие - полускальным (аргиллитам и др.).
Расчеты сооружений на устойчивость и прочность производятся на допускаемые нагрузки.
6.1.3 Расчетные элементы волн следует принимать с учетом подверженности берегозащитного сооружения воздействию необрушенных, обрушающихся или разрушенных волн, а также с учетом геометрических характеристик, проницаемости и сквозности сооружения. Интенсивность волнового воздействия, испытываемого сооружением, может изменяться вдоль сооружения с изменением уровня воды и во времени (в ходе шторма и в течение волнового периода). Поэтому волновые условия должны быть определены в разных сечениях вдоль сооружения и при разных уровнях воды.
6.1.4 Для проверки устойчивости морских берегозащитных сооружений из гравитационных массивов на сдвиг рекомендуется принимать следующие значения коэффициентов трения бетона по основанию:
по поверхности прочной скалы и каменной наброски - 0,50,
по известнякам и песчаникам - 0,30-0,45,
по галечно-песчаному грунту береговых отложений - 0,40,
по пескам пляжевых отложений - 0,30,
по плотным глинистым сланцам и мергелям с неомыливающейся поверхностью - 0,25-0,35,
по глинам и суглинкам, а также глинистым сланцам и мергелям и другим грунтам с омыливающейся поверхностью - 0,20-0,25.
6.1.5 Глубину заложения подошвы бун и подводных волноломов следует назначать с учетом свойств грунтов основания по табл.6.1, а также с учетом долговременных и сезонных понижений поверхности пляжа и подводного берегового склона.
6.1.6 Принятые в проекте глубины размыва в нескальных грунтах должны обосновываться материалами изысканий, в том числе результатами анализа береговых процессов, и опытом строительства морских берегозащитных сооружений. Глубина размыва в скальных грунтах условно принимается равной верхнему слою породы, разрушенному физико-механическими процессами.
6.1.7 Величину заглубления подошвы фундамента гравитационных сооружений ниже расчетной глубины размыва необходимо принимать с учетом класса берегозащитных сооружений по табл.6.1.
6.1.8 Подошва фундамента волноотбойных стен, корневых частей бун и траверсов должна располагаться на 0,2-0,3 м ниже глубины промерзания грунтов.
6.1.9 В случае, если грунты в основании берегозащитного сооружения не удовлетворяют требованиям несущей способности или устойчивости против размыва, следует предусматривать их замену каменными постелями.
6.1.10 При проектировании оснований берегозащитных сооружений следует учитывать, что каменная постель может подвергнуться разрушению при воздействии на нее фильтрационных течений, возбуждаемых волнами, поэтому защитный слой постели или берменные плиты своей массой должны надежно пригружать постель и обеспечивать ее устойчивость. Глубина заложения подошвы постели должна быть больше максимальной глубины размыва на величину запаса согласно табл.6.1.
6.2 Нагрузки от ветровых волн
6.2.1 Нагрузки и воздействия волн на сооружения откосного профиля определяются согласно положениям пп.1.14-1.19 главы I СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.2.2 Нагрузки от ветровых волн на подводный волнолом определяются согласно положениям п.3.1 главы 3 СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.2.3 Максимальную донную скорость перед берегоукрепительным сооружением определяют согласно положениям п.3.2 главы 3 СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.2.4 Нагрузки от волн на вертикальную стенку необходимо определять согласно положениям пп.3.3, 3.4 главы 3 СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.2.5 Волновые давления на криволинейный участок волноотбойной стены определяются согласно положениям п.3.5 главы СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.2.6 Нагрузки от волн на головной массив буны необходимо определять согласно положениям п.3.6 главы 3 СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.2.7 Для условий сильно приглубных берегов, где конструкция бун состоит из двух и трех курсов бетонных массивов в их головной части, и с учетом неравномерности распределения нагрузок по высоте внешней грани буны расчет их следует выполнять с учетом рекомендаций:
|
 |
Рисунок 6.1 - Эпюры волнового давления на буну
|
|
|
|
|
|
Грань буны |  | Коэффициент при значении  | |||
|
| 0,3 и менее | 0,05 | 0,1 | 0,2 и более |
Внешняя | - | 1 | 0,75 | 0,65 | 0,60 |
Теневая | 0 | 0,70 | 0,65 | 0,60 | 0,55 |
| 0,5 | 0,45 | 0,45 | 0,45 | 0,45 |
| 1,2 | 0,18 | 0,22 | 0,30 | 0,35 |
| 2,5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Волновое давление на средние и корневые элементы буны, расположенные, соответственно, в приурезовой зоне и за линией уреза в пределах наката волны, определяются с учетом положений п.3.3 главы 3 СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.2.8 Для расчета нагрузок на упорный элемент подводного банкета применяются положения п.3.1 главы 3 СНиП 2.06.04-82* /1/ с небольшими изменениями:
|
 |
Рисунок 6.2 - Эпюры волнового давления на упорный элемент подводного банкета
6.2.9 Нагрузки и воздействия на проницаемые берегозащитные сооружения, представляющие собой относительно тонкую проницаемую стенку, которая может состоять из колон или свай с зазорами между ними, железобетонных плит с отверстиями, ступенчатых конструкций и др. определяются согласно рекомендациям, изложенным в методике /18/.
|
 |
Рисунок 6.3 - Взаимодействие волн с проницаемым сооружением:
Расчет нагрузок от волн на проницаемые сооружения включает:
определение расчетной глубины и параметров волн в месте установки сооружения, которые выполняются согласно положениям СНиП 2.06.04-82* /1/ и главы 5 настоящего Свода правил;
определение коэффициента гидравлического сопротивления проницаемой стенки согласно рекомендациям /19, 20/;
определение коэффициента отражения и прохождения волн;
определение нагрузок от волн на проницаемую стенку и величины заплеска.
Коэффициент отражения волн от проницаемой стенки с волновой камерой определяется по формуле:
Коэффициент прохождения волн рассчитывается по формуле:
В формулах (6.8) и (6.9) инерционный член не учитывается, т.к. его роль для рассматриваемых относительно тонких конструкций с большим гидравлическим сопротивлением невелика.
Максимальные линейные сдвигающие нагрузки на проницаемую стенку определяются по формуле:
Высота максимального заплеска на морскую грань проницаемой стенки определяется по формуле:
В ответственных случаях волновые нагрузки на проницаемые сооружения рекомендуется определять методом гидравлического моделирования или по результатам численных расчетов на основе нелинейных математических моделей.
6.2.10 Для автоматизации расчетов волновых нагрузок рекомендуется применять программы для ЭВМ, приведенные в приложениях И-Л.
6.3 Нагрузки и воздействия льда
6.3.1 Ледовые нагрузки и воздействия льда на береговой откос и берегозащитные сооружения следует определять согласно положениям главы 5 СНиП 2.06.04-82* /1/.
6.3.2 В дополнение к этим положениям предлагается методика определения размеров надвигов и навалов льда на береговой откос и откосные берегозащитные сооружения в замкнутых водоемах, когда эти ледовые образования возникают при сплошном ледяном покрове под действием температурного расширения льда, течения воды и ветра /21/. Под замкнутым водоемом понимаются озера, крупные водохранилища и глубокие заливы морей, на которых в зимнее время образуется по всей акватории сплошной ледяной покров.
6.3.3 Настоящую методику следует использовать при следующих условиях:
в период зимы сохраняется или понижается уровень водоема;
полоса неподвижного льда-припая охватывает весь периметр водоема;
время надвига льда на берег или сооружение соответствует зимнему или весеннему, перед вскрытием водоема, периодам;
наибольшая толщина льда в водоеме не превышает 1,0 м.
6.3.4 Настоящую методику не разрешается использовать:
при возможности удлинения ледяного поля при его температурном расширении в сторону открытой воды, расположенной вдоль берега за границей припая;
если берегозащитные сооружения выдвинуты в зону плавающего льда, т.е. за границу припая.
6.3.5 Толщина льда и его физико-механические свойства, состояние ледяного покрова, размеры надвигов и навалов льда и их распределение по периметру водоема, температура воздуха в периоды становления льда, ледостава и вскрытия водоема определяются по данным натурных наблюдений и измерений на гидрометеостанциях Роскомгидромета. Период наблюдений должен охватывать не менее 5 лет. По результатам изучения ледового режима водоема должно быть проведено районирование площади ледяного покрова по его прочностным характеристикам (разреженный, сплоченный, монолитный) и размещению становых трещин.
6.3.6 Исходя из размещения в плане монолитного ледяного покрова для дальнейших расчетов устанавливается положение прямоугольной системы координат. За ось Х принимается продольная ось монолитного ледяного покрова, а за ось У - его ширина. Начало координат располагается в середине монолитного покрова.
6.3.7 Расчетными уровнями воды в водоеме являются уровни в период открытой воды во время формирования на пляже заплесковых форм льда, ледостава и вскрытия ледяного покрова (рис.6.4). В зависимости от класса капитальности сооружения, защищаемого от надвига льда, обеспеченность расчетных уровней воды принимается по табл.6.3.
Таблица 6.3 - Расчетные уровни воды
|
|
|
|
Класс капитальности сооружений | I-II | III | IV |
Обеспеченность уровней воды, % |
|
|
|
из наивысших за год | 1 | 20 | - |
из средних за год | - | - | 50 |
6.3.8 Ширина полосы наплесковых форм льда на поверхности откоса сооружения в осенне-зимний период до ледостава принимается равной ширине наката расчетных волн и определяется в соответствии с рекомендациями п.1.14 формула (25) положения СНиП 2.06.04-82* /1/.
|
 |
Рисунок 6.4 - Расчетные уровни воды в водоеме
Ур(1) - уровень открытой воды; Ур(2) - уровень воды периодаледостава; Ур(3) - уровень воды в период вскрытия льда
6.3.10 Ширина и высота надвига льда на сооружение или на откос берега отсчитывается от линии сопряжения нижней поверхности льда с дном или подводным откосом сооружения (точка А на рисунке 6.5).
|
 |
Рисунок 6.5 - Расчетная схема надвига льда на откос сооружения
|
 |
Примечание. Нагрузка, вызываемая трением водного потока о нижнюю поверхность ледяного покрова в том случае, когда направление потока совпадает с направлением ветра, в формуле (6.15) принимается со знаком плюс, при встречном течении - со знаком минус.
|
|
Надвиг льда | Коэффициент трения |
Лед по льду | 0,10 |
По бетону | 0,10 |
По грунту | 0,15 |
По свежему снегу толщиной, см: 0,5 | 0,17 |
2,0 | 0,27 |
15 | 0,92 |
Она отсчитывается от уровня воды, отвечающего периоду вскрытия водоема от льда (см. рисунок 6.5).
Высота льда в навале отсчитывается от уровня воды, соответствующего периоду вскрытия водоема ото льда (см. рисунок 6.5). Пустотность льда в навале может приниматься равной 50% первоначального объема.
6.3.21 Протяженность навала льда на береговой откос или откос сооружения вдоль линии берега устанавливается по результатам натурных наблюдений за морфологией подводной зоны на рассматриваемом участке побережья. При этом, случай навала льда, вычисляемый по формулам (6.23-6.25), относится к наиболее опасным зонам: вершине подводного каньона, близко подходящего к урезу воды; наиболее приглубому месту дна, участку берега, расположенному по нормали к продольной оси монолитного ледяного поля, и т.д.
6.3.23 При необходимости защиты от ледового воздействия транспортных магистралей и других народнохозяйственных объектов, расположенных в зоне расчетного надвига льда и его навала, возможно создание в приурезовой зоне берм из скального грунта шириной, превышающей ширину однослойного надвига льда на откос, т.е.
6.3.24 В целях уширения существующей полосы припая допускается применять гравитационные массивные подводные волноломы со скошенной морской гранью при условии формирования на них в осенне-зимнее время наплесковых форм льда в качестве дополнительной защиты от надвигов льда. Образующийся лед с береговой полосы таких волноломов при понижении уровня воды в водоеме должен достигать дна.
7 МОРСКИЕ БЕРЕГОЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
7.1 Классификация морских берегозащитных сооружений и области их применения
7.1.1 Морские берегозащитные сооружения должны решать задачу стабилизации и защиты от абразии берегового склона и прилегающей к нему территории суши с находящимися на ней сооружениями различного назначения либо ценными природными ландшафтами, восстановления, расширения и стабилизации естественных и искусственных пляжей. В соответствии с этим морские берегозащитные сооружения можно разделить на два основных вида:
берегоукрепительные - волноотбойные и подпорные стены, откосные и ступенчатые покрытия, дамбы, волногасящие прикрытия из камня и фасонных массивов, бермы, искусственные песчаные и галечные пляжи, сооружения из проницаемых конструкций;
пляжеудерживающие - буны, подводные волноломы с траверсами, подводные банкеты.
7.1.2 При выборе типа берегозащитных сооружений должны учитываться природные условия литодинамической системы и ограничения, обусловленные требованиями экологии и охраны природы, обеспечения водообмена и санитарно-гигиеническими нормами на акватории расположения сооружений и технико-экономическими возможностями строительных организаций.
7.1.3 При первоначальном выборе типа сооружений и варианта защиты берега в литодинамической системе следует руководствоваться рекомендациями табл.7.1, составленной с учетом типичных природных условий на отмелых и приглубных берегах бесприливных морей.
Таблица 7.1 - Примерные области и условия применения берегозащитных сооружений
|
|
|
|
|
Состояние берега и наличие пляжевых наносов | Сооружения | Берега | ||
|
| с песчаными пляжами | с песчано-галечными пляжами на размываемом основании | с галечными пляжами на слаборазмы- ваемом и неразмываемом основаниях |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Берег устойчив. Периодические (сезонные) размывы пляжа. Естественное поступление наносов восполняет размывы пляжа | Искусственные свободные пляжи с периодическим пополнением | Создаются при необходимости расширения существующего пляжа при наличии карьеров пляжевого материала | ||
| Буны | Допускаются для расширения существующего пляжа с искусственным периодическим пополнением низового участка берега в целях предупреждения его размыва | ||
| Подводные волноломы с траверсами | Рекомендуются только на оползневых участках | ||
Берег размывается. Размывы, в том числе и низовые, на подводном склоне ограничены глубинами в прибойной зоне. Естественное поступление наносов недостаточно для восполнения потерь от размывов | Искусственные свободные пляжи с периодическим пополнением | Рекомендуются как основное средство защиты берега | Рекомендуется как основное средство защиты берега при стоимости пляжевого материала, обеспечивающей экономически выгодные условия для их создания и эксплуатации | |
| Буны | При недостаточном поступлении наносов применение бун не рекомендуется | Допускается применение непроницаемых бун с искусственным пляжем и периодическим пополнением низового участка берега при технико-экономической нецелесообразности искусственного свободного пляжа | |
| Подводные волноломы с траверсами | Допускается с искусственным пляжем на участках распространения оползней с периодическим пополнением низового участка берега | Не рекомендуется | |
| Сооружения проницаемой конструкции с волновой камерой | Допускается в сочетании с искусственным пляжем при условии его постоянного пополнения | ||
| Волноотбойные стены |
| Сооружаются в комплексе с бунами или подводными волноломами и искусственными пляжами для предупреждения размывов берегового уступа | |
| Волногасящие бермы и прикрытия из горной массы, крупного камня и фасонных массивов | Допускаются, как противоаварийные сооружения на ограниченный срок службы, кроме рекреационных зон | ||
Угрожающий размыв берега. Размывы подводного склона распространяются на большие глубины. Естественного поступления наносов нет | Искусственные свободные пляжи | Допускаются при условии их непрерывного пополнения наносами | ||
| Волноотбойные стены |
| Сооружаются в комплексе с бунами или подводными волноломами и искусственными пляжами для предупреждения размывов берегового уступа | |
| Волногасящие бермы и прикрытия из горной массы, крупного камня и фасонных массивов | Допускаются, как противоаварийные сооружения на ограниченный срок службы, кроме рекреационных зон | ||
| Сооружения проницаемой конструкции с волновой камерой | Допускаются в сочетании с искусственным пляжем при условии его постоянного пополнения | ||
7.1.4 Берегозащитные мероприятия должны проектироваться, как правило, для каждой литодинамической системы в целом. В проекте берегозащитных мероприятий выбор метода защиты должен быть обоснован волновой обстановкой в средних и экстремальных условиях, результатами исследования бюджета наносов, с учетом экономики и влияния мероприятий на окружающую среду. Берегозащитные мероприятия должны обеспечивать минимальные нарушения в настоящем времени и будущем природных факторов в физическом и экологическом аспектах и эстетики литодинамической системы. При выборе типа, размеров и расположения берегозащитных сооружений в литодинамической системе должно учитываться не только достижение поставленной цели на защищаемом участке побережья, но также влияние проектируемых берегозащитных сооружений и мероприятий на примыкающие к нему участки побережья.
При проектировании берегозащитных мероприятий следует иметь в виду, что индивидуальная защита коротких отрезков размываемых берегов внутри большой зоны размываемого побережья весьма сложна, дорогостоящая и малоэффективна, так как прилегающие незащищенные берега продолжают отступать. Частичные берегозащитные мероприятия могут даже ускорить размыв прилегающих берегов.
7.1.5 При оценке состояния берегов в литодинамической системе должна предусматриваться возможность использования существующей в ней естественной защиты и ее сохранения в ненарушенном состоянии. При этом необходимо учитывать, что надводная и подводная части существующего пляжа являются внешней границей защиты, на которой гасится большая часть волновой энергии, а дюна на песчаных побережьях является внутренней границей защиты от жестоких штормов.
7.1.6 В случае размыва пляжей или их отсутствия защита берега должна быть обеспечена искусственными средствами с помощью различного вида берегозащитных сооружений, способствующих восстановлению и стабилизации пляжей. При изучении проблемы искусственного восстановления пляжей необходимо выяснить возможность механической или гидравлической доставки пляжевого материала на участок размыва.
7.1.7 На прямолинейных участках берега и при неизменном направлении результирующего потока наносов вдоль него метод искусственного питания может обеспечить защиту берега на большом протяжении. Важное преимущество метода искусственного питания состоит и в том, что он устраняет основную причину размыва берега и пляжей - дефицит естественного поступления наносов на рассматриваемый участок побережья и устраняет низовые размывы на смежных участках побережья.
7.2 Искусственные свободные песчаные пляжи
7.2.2 Использование искусственных свободных песчаных пляжей в целях берегозащиты позволяет значительно снизить материалоемкость, стоимость и трудоемкость работ, а также сократить их сроки; в условиях курортов обеспечивает нормальный водообмен в береговой зоне. Достоинством таких сооружений является их природоохранная роль, способствующая сохранению земельных ресурсов. Они не только полностью исключают низовые размывы берега, неизбежные при строительстве каких-либо других берегозащитных сооружений, но путем восполнения дефицита наносов во вдольбереговом их потоке обеспечивает стабилизацию участков побережья, прилегающих к защищаемому.
7.2.3 Искусственные свободные песчаные пляжи следует рассматривать как деформируемые сооружения, изменяющие в пространстве и во времени свое сечение и уменьшающие свой объем под воздействием волнения и течений.
7.2.4 Срок службы искусственных свободных песчаных пляжей определяется объемом первоначальной отсыпки или намыва пляжеобразующего материала заданного диаметра, а также частотой и объемом последующих их пополнений.
7.2.5 Первоначальный объем отсыпки или намыва искусственных свободных песчаных пляжей включает в себя:
количество пляжеобразующего материала, необходимого для образования профиля относительного динамического равновесия;
величину ежегодных потерь его за счет вдольберегового уноса песка, оттягивания частиц крупностью менее 0,1 мм на глубины, превышающие расчетные, истирания органогенных наносов, если таковые входят в состав пляжеобразующего материала;
количество наносов, необходимое для образования строительного профиля сооружения, в том числе продольного профиля на его верховом и низовом примыкающих участках пляжа к естественному берегу.
7.2.6 Возможное отступание надводной части искусственного свободного песчаного пляжа за счет вдольберегового уноса пляжеобразующего материала должно определяться с учетом миграционных перемещений наносов.
7.2.7 Определение параметров профиля относительного динамического равновесия искусственного свободного песчаного пляжа и возможного ежегодного отступания его надводной части осуществляется с учетом расчетного уровня воды и параметров волн, имеющих заданную обеспеченность в режиме и системе (см. табл.6.1) и эффективного (средневзвешенного) диаметра пляжеобразующих наносов.
7.2.8 Расчетным горизонтом воды при проектировании искусственных свободных песчаных пляжей является уровень 50% обеспеченности из средних за год, увеличенный на высоту волнового нагона при расчетном волнении.
7.2.9 При назначении класса капитальности искусственных свободных песчаных пляжей следует учитывать размеры ущерба, который может быть причинен защищаемому объекту в результате размыва пляжа. Если размыв пляжа влечет за собой вывод из строя защищаемого объекта, его класс капитальности принимается равным классу капитальности защищаемого объекта.
7.2.10 Определение возможного объема ежегодного вдольберегового уноса пляжевого материала (емкости вдольберегового потока наносов) производится с учетом среднемноголетней продолжительности действия (в сутках) волнения с различной высотой волн и средним периодом по всем волноопасным для данного участка побережья направлениям распространения волн. Определение исходных данных по ветроволновому режиму осуществляется согласно рекомендациям, изложенным в разделах 5.5 и 5.6 главы 5 настоящего Свода правил. Расчет трансформации и рефракции волн выполняется по программе для ЭВМ, приведенной в приложении З.
7.2.11 Основными характеристиками искусственных свободных песчаных пляжей, подлежащими определению в процессе проектирования, являются:
отметка мористого края бермы пляжа;
средняя многолетняя и расчетная величины ежегодного отступания надводной части пляжа;
ширина заложения бермы пляжа;
поперечный профиль надводной и подводной частей пляжа;
исходный удельный и суммарный объем пляжеобразующего материала, необходимого для формирования профиля относительного динамического равновесия подводного склона пляжей и поперечного профиля его в целом;
плановое положение пляжа;
строительный профиль сооружения;
объем и места последующих периодических эксплуатационных пополнений пляжа;
период времени между эксплуатационными подпитками;
технология производства работ по строительству пляжа и объем технологических потерь пляжеобразующего материала;
стоимость строительства создаваемого пляжа и текущего его содержания;
оценка экологического влияния искусственного песчаного пляжа на прилегающую акваторию прибрежной зоны моря.
Для определения проектных характеристик искусственного свободного песчаного пляжа используется комплексная программа для ЭВМ, изложенная в приложении З настоящего Свода правил.
|
 |
Рисунок 7.1 - Поперечный профиль относительного динамического равновесия искусственного свободного песчаного пляжа:
Величина волнового нагона определяется по формуле:
7.2.14 Для определения изменения конфигурации искусственного свободного песчаного пляжа в плане за заданный период времени его береговая линия разбивается на элементарные участки, азимуты нормали к генеральному их направлению отличаются не более чем на 10°.
7.2.15 Сопряжение в плане береговой линии искусственного свободного песчаного пляжа с естественным берегом при расчетном уровне моря на верховом и низовом участках защищаемого участка морского побережья производится прямыми, перпендикулярными равнодействующим волнений от румбов, расположенных по соответствующую сторону от нормали к мористому краю искусственного пляжа (рисунок 7.2).
7.2.16 Средняя скорость отступания или выдвижения надводной части искусственного пляжа на элементарном его участке за заданный промежуток времени определяется по формуле:
|
 |
Рисунок 7.2 - Плановое положение искусственного свободного песчаного пляжа:
7.2.17 Расчет исходного удельного (на одном погонном метре береговой линии) объема песчаного материала, необходимого для формирования профиля относительного динамического равновесия искусственного пляжа, осуществляется путем наложения этого профиля на профиль естественного берегового склона на защищаемом участке побережья.
7.2.19 Удельный объем песчаного материала, необходимый для формирования профиля относительного динамического равновесия, численно равен площади графика, лежащего выше профиля естественного берегового склона. Общий объем отсыпки или намыва пляжеобразующего материала на защищаемом участке побережья определяется как сумма средних удельных объемов между смежными поперечными профилями на длину защищаемого участка берега.
7.2.20 Песок, необходимый для создания и периодического пополнения свободных пляжей, может разрабатываться в материковых или в морских подводных карьерах. Зерновой и минералогический состав песка является одним из основных показателей экономической эффективности создания искусственных свободных песчаных пляжей. Крупность песка свободных пляжей должна быть по возможности большей или равной крупности песка естественных пляжей на укрепляемом участке побережья. Допускается содержание в песке гравийно-галечных фракций.
7.2.21 Искусственное пополнение свободных пляжей песчаным материалом, включая байпассинг, можно осуществлять следующими средствами:
наземными установками, работающими по принципу обычного землесоса;
плавучими трюмнорефулерными землесосами или ковшовыми земснарядами;
наземным транспортом, в т.ч. автосамосвалами, скреперами и др.
7.2.22 Местоположение выпуска напорного трубопровода на защищаемом берегу должно увязываться с размещением питающих отсыпок песка. Искусственные питающие отсыпки размещаются с учетом гидро- и литодинамических условий прибрежной зоны моря и в соответствии с технико-экономической целесообразностью. Наиболее удобным местом размещения питающей отсыпки в большинстве случаев является верхняя часть размываемого берега, считая по направлению господствующего движения насосов. При наличии экономической целесообразности питающие отсыпки допускается размещать в нескольких местах вдоль защищаемого участка берега.
Местоположение питающей отсыпки выпуска пульповода в особо сложной обстановке должно выбираться на основе планов рефракции, построенных для наиболее опасных волн по высоте и направлению.
7.3 Искусственные свободные галечные пляжи
7.3.1 К галечным (гравийно-галечным) относятся пляжи, содержащие в поверхностном подвижном слое не менее 65-70% невзвешиваемых фракций наносов.
7.3.2 Защита морских побережий искусственными свободными галечными пляжами требуется в тех случаях, когда естественный пляж отсутствует или под воздействием природных или антропогенных факторов размеры естественного пляжа уменьшаются и оказываются недостаточными для гашения штормовых волн /23/.
7.3.3 Защита морских побережий искусственными свободными галечными пляжами целесообразна на прямолинейных участках со слабо выраженным вдольбереговым потоком наносов и в бухтах. Создание таких пляжей на открытых побережьях с четко выраженным вдольбереговым переносом наносов возможно при естественной или искусственной компенсации потерь на вдольбереговой унос пляжевого материала.
7.3.4 В каждом конкретном случае решение о защите берега искусственными свободными галечными пляжами должно приниматься по результатам технико-экономических вариантов. Обязательным условием при этом является наличие близко расположенных карьеров пляжеобразующего материала с большим его запасом и доступной стоимостью.
Защищаемый участок берега должен рассматриваться не изолированно, а во взаимосвязи с соседними участками в пределах единой литодинамической системы. Как правило, искусственные свободные галечные пляжи оказываются предпочтительнее на участках берега большого протяжения.
7.3.5 Искусственное пляжеобразование обеспечивается доставкой на защищаемый участок берега необходимых объемов пляжеобразующего материала, их отсыпкой в зону действия штормовых волн и последующей переработкой волнами и течениями строительного профиля отсыпки в профиль относительного динамического равновесия искусственного пляжа. В процессе переработки пляжеобразующий материал перераспределяется по площади прибойной зоны, окатывается и сортируется по крупности с более плотной укладкой.
7.3.7 Для расчета штормового профиля относительного динамического равновесия искусственного свободного галечного пляжа необходимо знать следующие исходные данные:
7.3.8 Штормовой профиль относительного динамического равновесия строится по четырем характерным точкам на профиле (рисунок 7.3):
|
 |
Рисунок 7.3 - Схема характерных точек расчетного штормового профиля динамического равновесия галечного пляжа:
7.3.9 Расчет надводной части штормового профиля производится при отметке уровня моря 1% обеспеченности из наивысших за год, а подводной части - от положения моря 50% обеспеченности из средних за год.
В - пересечение линии штормового профиля относительного динамического равновесия с линией уровня моря 1% обеспеченности из наивысших за год;
А - верх пляжа с учетом необходимости создания резервной полки на незатопляемость пляжа.
|
 |
Полученное значение площади отсыпки необходимо увеличить на 20% с целью учета уменьшения объема отсыпаемого карьерного материала при его волновой переработке в профиль пляжа.
7.3.15 Обычно строительный профиль представляет собой наклонную в сторону моря поверхность с отметками у основания равными величине, определяемой по формуле (7.9). Морской край задается произвольно обычно при отметках от +0,5 до +0,7 м.абс. Длина строительного профиля рассчитывается исходя из обеспечения равенства площадей, заключенных между наклонной верхней линией строительного профиля и объемом материала. Морской край строительного профиля представляет собой угол естественного откоса отсыпаемого пляжеобразующего материала.
7.3.18 В динамике искусственного свободного пляжа выделяют две фазы: а) фазу формирования поперечного и продольного профиля пляжа, когда отсыпка карьерного материала ведется форсированно, опережая потери; б) фазу эксплуатации, наступающей по достижении пляжем проектных размеров, когда темп отсыпок снижается до уровня, обеспечивающего лишь компенсацию потерь.
7.3.19 Отсыпка искусственного свободного галечного пляжа может проводиться с берега и с моря. При отсыпке с берега может быть использован один из трех способов: сплошной бермой по всей длине защищаемого участка берега; одиночным, периодически пополняемым отвалом; группой рассредоточенных вдоль берега отвалов.
В зависимости от конкретных условий возможно применение комбинированных способов. При отсыпке с моря разгрузка пляжеобразующего материала должна производиться на глубине, меньшей глубины последнего обрушения расчетных волн.
7.3.20 Для формирования галечных пляжей следует использовать карьерные материалы прочностью не менее 3-4 кПа в сухом состоянии и 2,5-3,0 кПа - при водонасыщении.
7.3.21 При создании искусственных свободных галечных пляжей наряду с природными галечно-гравийными смесями могут использоваться и щебеночные смеси из естественных залежей или полученные дроблением горных пород. Щебень, предназначенный для создания галечных пляжей, должен удовлетворять требованиям крупности по гранулометрическому составу, прочности, водостойкости и морозостойкости. Наибольшую крупность фракций следует принимать не более 150 мм.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.