Оценка изменений объема песчаного пляжа во время шторма

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложен подход к оценке штормовых изменений объема надводной части песчаного пляжа на базе разработанной автором модели транспорта наносов в зоне волнового заплеска. Входными параметрами модели служат средний размер песка, уклон пляжа и хронограмма высот и периодов волн на глубокой воде. Для калибровки модели использованы опубликованные данные экспериментов в волновых каналах, а верификация модели осуществлялась на базе опубликованных данных натурных наблюдений. Показано, что на профилях с развитой системой подводных валов изменения пляжа малы даже при сильных продолжительных штормах, тогда как на берегах без валов или с одним валом штормовые размывы измеряются десятками кубометров на метр берега. Из расчетов следует, что в фазе усиления шторма уклон и объем пляжа уменьшаются, а в фазе затухания, наоборот, увеличиваются, причем адаптация к внешним воздействиям происходит с определенным лагом по времени. Изменения пляжа под действием двух последовательных штормов приблизительно одинаковой силы в большей мере определяются первым из них. Среднеквадратическая ошибка расчетов лежит в пределах от 11 до 24% по отношению к средней величине зафиксированных изменений объема пляжа.

Об авторах

И. О. Леонтьев

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: igor.leontiev@gmail.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Леонтьев И.О. Прибрежная динамика: волны, течения, потоки наносов. М.: ГЕОС, 2001. 272 с.
  2. Леонтьев И.О. Морфодинамические процессы в береговой зоне моря. LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbrücken, 2014. 251 c.
  3. Леонтьев И.О. О расчете вдольберегового транспорта наносов // Океанология. 2014. Т. 54. № 2. С. 226–232. https://doi.org/10.7868/S0030157414020130
  4. Леонтьев И.О., Рябчук Д.В., Сергеев А.Ю. Моделирование штормовых деформаций песчаного берега (на примере восточной части Финского залива) // Океанология. 2015. Т. 55. № 1. С. 147–158. https://doi.org/10.7868/S0030157414060069
  5. Леонтьев И.О. Оценка опасности штормовых размывов песчаного берега // Океанология. 2021. Т. 61. № 2. С. 286–294. https://doi.org/10.31857/S0030157421020118
  6. Леонтьев И.О. Абразия берега, сложенного рыхлым материалом // Океанология. 2022. Т. 62. № 1. С. 125–134. https://doi.org/10.31857/S0030157422010087
  7. Лонгинов В.В. Динамика береговой зоны бесприливных морей. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 379 с.
  8. Aagaard T., Nielsen J., Greenwood B. Suspended sediment transport and nearshore bar formation on a shallow intermediate-state beach // Marine Geology. 1998. V. 148. P. 203–225.
  9. Bagnold R.A. Mechanics of marine sedimentation // The Sea. V. 3. N.-Y.: Wiley, 1963. P. 507–528.
  10. Baldock T., Alsina J., Càceres I. et al. Large-scale experiments on beach profile evolution and swash zone sediment transport induced by long waves, wave groups and random waves // Coastal Engineering. 2011. V. 58. P. 214–227.
  11. Blenkinsopp C.E., Turner I.L., Masselink G., Russell P.E. Swash zone sediment fluxes: field observations // Coastal Engineering. 2011. V. 58. P. 28–44. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2010.08.002
  12. Càceres I., Alsina J.M. Suspended sediment transport and beach dynamics induced by monochromatic conditions, long waves and wave groups // Coastal Engineering. 2016. V. 108. P. 36–55. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2015.11.004
  13. Chardón-Maldonado P., Pintado-Pati o J.C., Puleo J.A. Advances in swash-zone research: small-scale hydrodynamic and sediment transport processes // Coastal Engineering. 2016. V. 115. P. 8–25. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2015.10.008
  14. Chen W., van der Werf J.J., Hulcsher S.J.M.H. Practical modelling of sand transport and beach profile evolution in the swash zone // Coastal Engineering. 2024. V. 191. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2024.104514
  15. Eichentopf S., Càceres I., Alsina J.M. Breaker bar morphodynamics under erosive and accretive wave conditions in large-scale experiments // Coastal Engineering. 2018. V. 138. P. 36–48. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2018.04.010
  16. Karambas T.V. Prediction of sediment transport in the swash-zone by using a nonlinear wave model // Continent. Shelf Res. 2006. V. 26. P. 599–609. https://doi.org/10.1016/j.csr.2006.01.014
  17. Larson M., Kraus N.C. SBEACH: numerical model for simulating storm-induced beach change. Tech. Rep. CERC-89–9. 1989. US Army Eng. Waterw. Exp. Station. Coastal Eng. Res. Center.
  18. Larson M., Kubota S., Erikson L. Swash-zone sediment transport and foreshore evolution: field experiments and mathematical modeling // Mar. Geol. 2004. V. 212. P. 61–79. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2004.08.004
  19. Larson M., Palalane J., Fredriksson C., Hanson H. Simulating cross-shore material exchange at decadal scale. Theory and model component validation // Coastal Engineering. 2016. V. 116. P. 57–66. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2016.05.009
  20. Leont’yev I.O. Numerical modelling of beach erosion during storm event // Coastal Engineering. 1996. V. 47. P. 413–429.
  21. Leont’yev I.O., Akivis T.M. Erosion Index for Assessing Vulnerability of Sandy Beach // Processes in GeoMedia – V. VI. Springer Geology / T. Chaplina (ed.). 2023. P. 19–32. https://doi.org/10.1007/978-3-031-16575-7
  22. Stockdon H.F., Holman R.A., Howd P.A., Sallenger A.H. Empirical parameterization of setup, swash, and runup // Coastal Engineering. 2006. V. 53. P. 573–588.
  23. Sunamura T. Sandy beach geomorphology elucidated by laboratory modeling // Applications in coastal modeling / Eds. Lakhan V.C., Trenhail A.S. Amsterdam: Elsevier, 1989. P. 159–213.
  24. Van Rijn L.C. Prediction of dune erosion due to storms // Coastal Engineering. 2009. V. 56. P. 441–457. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2008.10.006
  25. Van Rijn L.C., Walstra D.J.R., Grasmeier B., Sutherland J., Pan S., Sierra J.P. The predictability of cross-shore bed evolution of sandy beaches at the time scale of storms and season using process-based profile models // Coastal. Engineering. 2003. V. 47. P. 295–327.
  26. Van Rijn L.C., Tonnon P.K., Walstra D.J.R. Numerical modelling of erosion and accretion of plane sloping beaches at different scales // Coastal Engineering. 2011. V. 58. P. 637–655. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2011.01.009
  27. Wise A., Smith S.J., Larson M. SBEACH: numerical model for simulating storm-induced beach change. Tech. Rep. CERC-89–9. Report 4: Cross-shore transport under random waves and model validation with supertank and field data. US Army Corps of Engineers. 1996.
  28. Zheng J., Dean R.G. Numerical models and intercomparisons of beach profile evolutions // Coastal Engineering. 1997. V. 30. P. 169–201.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025