Информационная прогнозная автоматизированная система береговой зоны Калининградской области ИПАС
  Прогнозный блок
 

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ФРАГМЕНТ ПОБЕРЕЖЬЯ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ – РАЙОН г. СВЕТЛОГОРСКА

 

Исходные данные для гидролитодинамических расчетов по

демонстрационному фрагменту побережья в районе г. Светлогорска.

Для демонстрации возможностей прогностического модуля системы ИПАС выбран фрагмент побережья Калининградской области в районе г. Светлогорска. При этом реально введены следующие характеристики (имеющиеся на побережье):

 

Рис. 1. 1. Среднемноголетняя роза ветров для фрагмента побережья Калининградской области в районе г. Светлогорска.

 

Среднемноголетняя роза волнений для фрагмента показана на рис.1. 2. На участке расположены два водотока: безымянный водоток между Светлогорском и Отрадным и р. Светлогорка – между Светлогорском и пос. Рыбное.

Рис. 1.2. Среднемноголетняя роза волнений для фрагмента побережья Калининградской области в районе г. Светлогорска.

Кроме того, условно для демонстрации возможностей системы введены следующие элементы Цифровой модели местности (ЦММ):

 

Таблица 1.1 Основные характеристики фрагмента побережья Калининградской области в районе г. Светлогорска

 

N п.п.

Наимено-вание фрагмен-та

Длина берега, км

Средняя ширина пляжа, м

Характери-стика

Координаты четырех углов прямоугольного фрагмента литосистемы

 

9.

зап. Борт Светло-горской бухты - мыс Купаль-ный

7.9

40 в бухте. 5-10 на мысах

Абразионно

оползневые

обвальные

клифы,

значительный

дефицит

наносов

Абсолютные прямоугольные координаты 4-х точек фрагмента литосистемы, км     (ось ОХ - на север, ось ОY - на восток)

Азимут фрагмента, градус

 

X1

Y1

X2

Y2

X3

Y3

X4

Y4

 

54.39

30.28

60.33

29.43

61.44

37.22

55.50

38.07

81.887

 

Географические координаты 4-х точек фрагмента, градус                                                (широта северная, долгота восточная)

Примеча

ние

 

φ1

λ1

φ2

λ2

φ3

λ3

φ4

λ4

 

54.94000

20.09500

54.99351

20.08177

55.00351

20.20344

54.95000

20.21667

 

 

 

Рис. 1.3. Отображение цифровой модели местности (ЦММ) в виде батиметрического плана.

 

Рис. 1.4. Отображение ЦММ в виде литологического плана.

 

Рис.1. 5. Исходные профили дна  по 1, 10, 14 и 20  поперечникам ЦММ.

 

Таблица 1.2        Файл данных для расчета волн на глубокой воде

Начальный азимут , грд.       Конечный азимут, грд.

         270.00                              45.00

Индекс перехода через ноль            2

Количество азимутов                          7

Азимут волн, градус      Длина разгона, км    Глубина на разгоне, м

    270.00                                   260.0                   50.0

    292.50                                   230.0                   70.0

    315.00                                   230.0                   80.0

    337.50                                   210.0                   90.0

       0.00                                    440.0                   60.0

      22.50                                   100.0                   50.0

      45.00                                     80.0                   30.0

 

Таблица 1.3        Файл данных о гидрометситуации системы ИПАС

Индекс гидрометситуации (1 - ветер + ветровые волны; 2 -ветер + волны зыби)

             1

          Параметры ветра         Параметры стац. течения            Дата    Время 

Нп.вет.,гр. Ск., м/с  Пр.,час  Нп.ст.теч. Ск.ст.теч.     Ф.кон.пр .  Д  м   г     ч  м

     315.0       18.0        24.00      45.0          0.10            0.02         09 10 06  16 30             

Конец файла гидрометситуации системы ИПАС

 

1.2.           Результаты гидролитодинамических расчетов по демонстрационному фрагменту побережья в районе

           г. Светлогорска.

 

Для демонстрации  прогнозного модуля ИПАС были выполнены все возможные для данного фрагмента расчеты, результаты которых приводятся ниже в графической и табличной формах.

 

        В таблице 1.4 представлены результаты расчетов элементов волн в штормах повторяемостью 1 раз за 25 лет от всех волноопасных направлений.

        На рис. 1.6 показана рефракция волн от двух направлений в прибрежной зоне, а в таблице 1.5 – элементы волн в прибойной зоне.

        На рис. 1.7 показан график среднемноголетнего вдольберегового транспорта наносов, а на рис. 1.8 – 1.9 – графики штормового транспорта наносов.

        На рис. 1.10 – 1.11 представлены планы деформаций дна под воздействием расчетного шторма и среднемноголетнего волнения за 5 лет воздействия, а на рис. 1.12 – деформированные профили дна.

 

Таким образом, выполнены все расчеты режимных (многолетних) гидролитодинамических характеристик  для   участка   побережья в районе г. Светлогорска.

 

Таблица 1.4 Результаты расчета  элементов волн и скорости  течения повторяемостью 1 раз за   25 лет на глубокой воде

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------          I         I         I         I         I         I         I         I         I         I         I         I             I Aзимут  I  Разгон I Глубина I СкоростьI СкоростьI Продолж.I Средняя I Средний I СредняяВысотаВысота I           I градус  I   км    Iна разго-I  ветра  I теченияветра  I высота  I период  I  длина  I волн 1% I волн 30%I   I         I         I  не, м  I   м/с   I  м/с    I   час   I волн, м I волн, с I волн, м I обесп,м I обесп,м I   I         I         I         I         I         I         I         I         I         I         I         I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------          I  270.00 I  260.00 I   50.00 I   23.71 I     .81 I   36.00 I    3.68 I    9.30 I  135.04 I    8.90 I    4.56 I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------          I  292.50 I  230.00 I   70.00 I   25.29 I     .86 I    9.00 I    4.26 I   10.05 I  157.44 I   10.32 I    5.29 I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------          I  315.00 I  230.00 I   80.00 I   27.31 I     .93 I    9.00 I    4.78 I   10.59 I  174.93 I   11.58 I    5.93 I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------          I  337.50 I  210.00 I   90.00 I   27.06 I     .92 I    9.00 I    4.75 I   10.56 I  174.09 I   11.49 I    5.89 I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------       I     .00 I  440.00 I   60.00 I   26.73 I     .91 I    9.00 I    4.75 I   10.60 I  175.18 I   11.49 I    5.89 I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------         I   22.50 I  100.00 I   50.00 I   25.68 I     .87 I    9.00 I    3.28 I    8.49 I  112.50 I    7.94 I    4.07 I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------         I   45.00 I   80.00 I   30.00 I   24.32 I     .83 I   36.00 I    2.52 I    7.29 I   81.26 I    6.09 I    3.12 I           ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Рис. 1.6. План рефракции волн от СЗ и ССВ направлений.

 

Таблица 1.5    Элементы волн в прибойной зоне в расчетном шторме от СЗ направления

                           B E R E G

                    ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ

                            T R A N

           Программа расчета рефракции, трансформации и

        обрушения волн на произвольном рельефе дна водоема

            заданном на прямоугольной координатной сетке

                   Разработчики : К.Н.Макаров

                                  А.А.Николенко

------------------------------------------------------------------

  Район : Демонстрационный фрагмент берега

     -----------------------------------------------------------

 

               Средние элементы волн на глубокой воде

          Азимут,грд.     Высота,м     Период,с      Длина,м

            315.0            4.8        10.6          174.9

                  Номер волнового луча     1

                 Элементы волн при обрушении

     -----------------------------------------------------------------------

     I                    Номер обрушения   1                              I

     -----------------------------------------------------------------------

     I 0бесп.%  I Глубина,м I Высота,м  I Возв., м  I Период,с  I Длина,м  I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    1.0   I      8.7  I      7.3  I      6.3  I     17.5  I    130.3 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    2.0   I      8.4  I      7.0  I      6.1  I     17.0  I    128.1 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    5.0   I      8.0  I      6.6  I      5.8  I     15.6  I    124.7 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I   30.0   I      6.6  I      5.5  I      4.9  I     12.2  I    113.4 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I   50.0   I      5.9  I      4.9  I      4.4  I     10.6  I    107.2 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I Аз. волн,грд.=338.8  Xобр.,м=  3130.9  Yобр.,м=   694.1             I

     -----------------------------------------------------------------------

     -----------------------------------------------------------------------

     I                    Номер обрушения    2                             I

     -----------------------------------------------------------------------

     I 0бесп.%  I Глубина,м I Высота,м  I Возв., м  I Период,с I Длина,м   I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    1.0   I      5.5  I      4.3  I      3.9  I     17.5  I    103.5 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    2.0   I      5.3  I      4.2  I      3.7  I     17.0  I    101.7 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    5.0   I      5.0  I      3.9  I      3.6  I     15.6  I     99.0 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I   30.0   I      4.1  I      3.3  I      3.0  I     12.2  I     90.0 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I   50.0   I      3.7  I      2.9  I      2.7  I     10.6  I     85.1 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I Аз. волн,грд.=342.3  Xобр.,м=  3100.7  Yобр.,м=   508.5             I

     -----------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------

     I                    Номер обрушения    3                             I

     -----------------------------------------------------------------------

     I 0бесп.%  I Глубина,м I Высота,м  I Возв., м  I Период,с I Длина,м   I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    1.0   I      3.5  I      2.7  I      2.5  I     17.5  I     82.1 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    2.0   I      3.3  I      2.6  I      2.4  I     17.0  I     80.7 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I    5.0   I      3.2  I      2.4  I      2.2  I     15.6  I     78.6 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I   30.0   I      2.6  I      1.9  I      1.8  I     12.2  I     71.4 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I   50.0   I      2.3  I      1.7  I      1.5  I     10.6  I     67.5 I

     -----------------------------------------------------------------------

     I Аз. волн,грд.=344.1  Xобр.,м=  3087.2  Yобр.,м=   424.9             I

     -----------------------------------------------------------------------

     -----------------------------------------------------------------------

     I            Нагон, м              I          Накат 1% об., м         I

     -----------------------------------------------------------------------

     I Волновой I Ветровой  I Суммapный I      Высота     I      Длина     I

     -----------------------------------------------------------------------

     I   1.0    I    0.2    I    1.2    I       2.1       I     34.6       I

     -----------------------------------------------------------------------

 

Рис. 1.7. График среднемноголетнего вдольберегового транспорта наносов.

 

Рис. 1.8. График транспорта наносов в шторме от ЗСЗ направления.

 

Рис. 1.9. График транспорта наносов в шторме от Северного направления.

 

Рис. 1.10. Прогноз деформаций дна под воздействием шторма от СЗ  направления повторяемостью 1 раз за 25 лет.

 

Рис. 1.11. Прогноз деформаций дна под воздействием среднемноголетнего волнения в течение 2 лет.

 

Рис. 1.12. Прогнозные профили  деформаций дна под воздействием среднемноголетнего волнения в течение 2 лет и расчетного шторма от СЗ направления.

Ниже приводятся прогнозные гидролитодинамические характеристики побережья, соответствующие отклику прибрежной системы на гидрометеорологическое воздействие, представленное в таблице 1.3. 

        На рис. 1.13 показано расчетное поле высот и направлений волн.

        На рис. 1.14 – поле волновых течений, на рис. 1.15 – поле дрейфовых течений, на рис. 1.16 – градиентных течений и на рис. 1.17 – суммарное поле течений в соответствии с текущей гидрометеорологической ситуацией.

        На рис. 1.18 – отображен прогноз деформаций дна при проходе шторма, заданного в таблице 1.3.

        Для струй впадающих в море водотоков могут быть рассчитаны раздельно струи распространения примеси (содержания растворенных веществ) и струи мутности – содержания взвешенных веществ. Пример расчета струй мутности показан на рис. 1.19.

        Для водовыпусков, расположенных в прибрежной зоне, также можно рассчитать раздельно факелы примеси и факелы мутности. Пример расчета факела примеси представлен на рис. 1.20.

        На рис. 1.21   показан прогноз распространения нефтяного загрязнения в расчетном шторме.

        При отсыпке искусственных пляжей, часть мелких фракций из материала отсыпки отмывается штормовым волнением. Отображение результатов расчета такого минералогического загрязнения от вновь отсыпанного пляжа показано на рис. 1.22.

        При разработке траншей в прибрежной зоне (например, дноуглубление подходных каналов к портам) также происходит загрязнение воды взвешенными веществами. Прогноз распространения такого загрязнения представлен на рис. 1.23.

        Действующие пляжи являются источниками загрязнения морской воды купающимися. Прогноз такого загрязнения может быть выполнен в рамках прогнозного модуля системы ИПАС. Пример показан на рис. 1.24.

        Просуммировав все загрязнения растворенными веществами в расчетной зоне можно получить суммарное поле растворенной примеси – рис. 1.25. А просуммировав все загрязнения взвешенными веществами – суммарное поле мутности воды – рис. 1.26.  При этом возможно отображение раздельно полей фоновых примеси и мутности, дополнительных (от источников) и суммарных.

Таким образом, в данном разделе продемонстрированы все возможности прогнозного модуля системы ИПАС.

Рис. 1.13. Расчетное поле высот и направлений волн при заданной гидрометеорологической ситуации.

 

Рис. 1.14. Расчетное поле осредненных волновых течений при заданной гидрометеорологической ситуации.

 

Рис. 1.15. Расчетное поле дрейфовых (ветровых) течений.

 

Рис. 1.16. Расчетное поле градиентных  течений.

 

Рис. 1.17. Расчетное поле осредненных суммарных течений, скорректированных сооружениями.

 

Рис. 1.18. Прогноз деформаций дна под воздействием заданной гидрометеорологической ситуации.

 

Рис. 1.19. Пример расчета распространения струй мутности воды под воздействием заданной гидрометеорологической ситуации.

 

Рис. 1.20. Пример расчета распространения факела примеси от водовыпуска под воздействием заданной гидрометеорологической  ситуации.

 

Рис. 1.21. Прогноз распространения разлива нефтепродукта при  заданной гидрометеорологической ситуации.

 

Рис. 1.22. Прогноз загрязнения прибрежной зоны от отмывки мелких фракций вновь отсыпаемого пляжа при  заданной гидрометеорологической ситуации.

 

Рис. 1.23. Прогноз загрязнения прибрежной зоны от отмывки мелких фракций во время дноуглубления канала.

 

Рис. 1.24. Прогноз загрязнения прибрежной зоны от действующего пляжа.

 

Рис. 1.25. Поле суммарного содержания примесей в воде прибрежной зоны.

 

Рис. 1.26. Поле полной мутности воды в прибрежной зоне при текущей (заданной) гидрометеорологической ситуации.