Аннотация

Цель: тестирование возможностей применения модели ветрового волнения Simulating Waves Nearshore (SWAN) с входными характеристиками по данным метеостанции Краснодар (Пашковский) для Крюковского водохранилища. 

Материалы и методы. Исследования проводились на Крюковском водохранилище, учитывались условия образования процессов формирования средоулучшающего потенциала территории юга России, гарантирующей надежность и экологическую безопасность эксплуатации объектов в условиях повышающегося риска природных и техногенных катастроф на примере Краснодарского края. Полевые исследования и натурные испытания проведены согласно методикам Кубанского государственного аграрного университета. При моделировании заплеска нагонной волны для двух различных профилей (Северной и Западной водооградительных дамб) выполнено сравнение данных модели SWAN в одномерном варианте с данными, полученными по СП 38.13330.2012. 

Результаты. Модель SWASH обеспечивает достоверные результаты и является адекватным альтернативным вариантом расчета. Получены данные волнового поля, что обеспечивает хороший фундамент для дальнейшего изучения климатической изменчивости ветрового волнения Крюковского водохранилища. 

Выводы. В результате моделирования заплеска нагонной волны для двух исследуемых профилей установлено, что в среднем отметки существующего крепления откоса водооградительной дамбы выше заплеска в расчетный шторм в основном на 0,55–0,75 м, однако на ПК 9 + 00 установлено, что верхней отметке крепления откоса Северной водооградительной дамбы соответствует отметка заплеска. Следовательно, необходимо продолжить исследования, посвященные мониторингу инженерной защиты Крюковского водохранилища, с использованием математического моделирования, которое подтвердило эффективность и информативность применимой модели SWAN при относительно небольших затратах.

doi: 10.31774/2712-9357-2023-13-2-353-378

Для цитирования

Применение численного моделирования для расчета ветрового волнения на Крюковском водохранилище / И. А. Приходько, М. А. Бандурин, В. А. Волосухин, А. Ю. Вербицкий // Мелиорация и гидротехника. 2023. Т. 13, № 2. С. 353–378. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2023-13-2-353-378.

Список литературы

1. Мониторинг безопасности водопроводящих сооружений оросительных рисовых систем юга России при возрастающих климатических изменениях / М. А. Бандурин, В. А. Волосухин, А. Д. Гумбаров, И. А. Приходько. М.: Русайнс, 2022. 194 с.

2. Приходько И. А., Бандурин М. А., Якуба С. Н. Пути решения совершенствования рационального природопользования в границах мелиоративно-водохозяйствен-ного комплекса Нижней Кубани // Роль мелиорации в обеспечении продовольственной безопасности: материалы междунар. науч.-практ. конф., г. Москва, 14–15 апр. 2022 г. М.: ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова, 2022. С. 100–107.

3. Имитационное моделирование устойчивости оградительных дамб реки Псекупс в условиях возрастающих статических и сейсмических воздействий / В. А. Волосухин, М. А. Бандурин, И. А. Приходько, И. Д. Евтеева // Международный сельскохозяйственный журнал. 2022. № 5(389). С. 459–463. DOI: 10.55186/25876740_2022_65_5_459.

4. Волосухин В. А., Бандурин М. А., Приходько И. А. Изменение климата: причины, риски для водохозяйственного комплекса Краснодарского края // Природообустройство. 2022. № 4. С. 50–56. DOI: 10.26897/1997-6011-2022-4-50-56.

5. Безопасность бесхозяйных гидротехнических сооружений. Безопасность бесхозяйных гидротехнических сооружений мелиоративного водохозяйственного комплекса / Г. Т. Балакай, И. Ф. Юрченко, Е. А. Лентяева, Г. Х. Ялалова. Германия: LAP Lambert, 2016. 85 с. 

6. Косиченко Ю. М., Баев О. А. Гидротехническое строительство. Новочеркасск: РосНИИПМ, 2022. 313 с.

7. Волосухин В. А., Бондаренко В. Л. Факторы, определяющие безопасность гидротехнических сооружений водохозяйственного назначения // Наука и безопасность. 2014. № 3(12). С. 7–8. 

8. Иваненко Ю. Г., Ткачев А. А., Гурин К. Г. Критерий гидродинамической устойчивости планового движения руслового потока // Мелиорация как драйвер модернизации АПК в условиях изменения климата: материалы III Междунар. науч.-практ. интернет-конф., г. Новочеркасск, 26–28 апр. 2022 г. Новочеркасск: Лик, 2022. С. 149–160.

9. Лаппо Д. Д., Стрекалов С. С., Завьялов В. К. Нагрузки и воздействия ветровых волн на гидротехнические сооружения. Теория. Инженерные методы. Расчеты / ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. Л., 1990. 432 с.

10. Жарницкий В. Я., Андреев Е. В., Силкин А. М. Учет влияния волновых нагрузок при формировании модели оценки остаточного эксплуатационного ресурса ГТС // Природообустройство. 2019. № 1. С. 6–13. 

11. Жарницкий В. Я., Андреев Е. В. Учет влияния инерционных и скоростных критериев волновых нагрузок в моделях оценки эксплуатационной надежности гидросооружений // Природообустройство. 2019. № 3. С. 62–69. DOI: 10.34677/1997-6011/2019-3-62-69.

12. Кожевников М. П. Гидравлика ветровых волн. М.: Энергия, 1972. 264 с.

13. Аносов В. Н. Исследование особенностей регулярного волнения в условиях предельного мелководья // Труды Крыловского государственного научного центра. 2020. № 2(392). C. 15–23. 

14. Крылов Ю. М., Стрекалов С. С., Цыплухин В. Ф. Ветровые волны и их воздействия на сооружения. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 256 с.

15. Modelling wave growth in narrow fetch geometries: The white-capping and wind input formulations / K. Christakos, J. V. Björkqvist, L. Tuomi, B. R. Furevik, O. Breivik // Ocean Model. 2021. Vol. 157. 101730. https:doi.org/10.1016/j.ocemod.2020.101730.

16. Aydoğan B., Ayat B. Performance evaluation of SWAN ST6 physics forced by ERA5 wind fields for wave prediction in an enclosed basin // Ocean Engineering. 2021. Vol. 240. 109936. https:doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.109936.

17. Bellotti G., Franco L., Cecioni C. Regional downscaling of Copernicus ERA5 wave data for coastal engineering activities and operational coastal services // Water. 2021. 13(6). 859. https:doi.org/10.3390/w13060859.

18. Martinelli L., Ruol P., Favaretto C. Analysis of overflow and wave overtopping of the Scardovari lagoon levees // Proceedings of the 31st International Ocean and Polar Engineering Conference, Rhodes, Greece, 20–25 June 2021.

19. EX-MARE – forecasting system of natural hazards in the Azov Sea region / S. V. Berdnikov, L. V. Dashkevich, V. V. Kulygin, I. V. Sheverdyaev, I. A. Tretyakova, N. A. Yaitskaya // Geography, Environment, Sustainability. 2018. Vol. 11, № 2. P. 29–45. https:doi.org/10.24057/2071-9388-2018-11-2-29-45.

20. Многофакторные исследования гидротехнических сооружений со сроком эксплуатации более 25 лет. Программа многофакторных исследований ГТС. Проведение натурных работ по комплексному обследованию и геодезическим измерениям / О. Д. Рубин, Н. В. Ханов, С. Е. Лисичкин, А. С. Антонов. М.: РГАУ – МСХА им. К. А. Тимирязева, 2022. 111 с.

21. Фартуков В. А., Ханов Н. В. Технология Blockchain локального мониторинга состояния и управления гидротехническими сооружениями мелиоративных систем // Природообустройство. 2022. № 4. С. 96–99. DOI: 10.26897/1997-6011-2022-4-96-99.

22. Кореновский А. М., Бакланова Д. В. Оценка риска аварии гидротехнических сооружений Тайганского водохранилища в Республике Крым // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2016. № 2(62). С. 113–119.