Журнал Полимерные трубы - Применение полимеров

Плавучий волнолом из полиэтиленовых труб

Волноломы или волногасители – гидротехнические сооружения, используемые для уменьшения или подавления волнения в защищаемой акватории, что, прежде всего, важно для судоходства и рекреационных целей. Они также помогают предотвращать размывы берегов и уменьшать волновую нагрузку на морские и береговые сооружения. Все волноломы можно условно разделить на:

● стационарные сооружения, как правило, выполняемые из бетона, бетонных блоков или камня;

● плавучие, пришвартованные к необходимому месту в акватории якорной системой. Они сооружаются из разнообразных материалов – дерева, пластмассовых блоков, металла, геотекстиля и пр.

Способность плавающих на поверхности жидкости тел гасить волны общеизвестна и достаточно давно использовалась для защиты различных объектов от волнового воздействия. Гашение энергии волн плавучими волноломами различной конструкции происходит в результате частичного отражения волн, принудительного разрушения волн, нарушения регулярности волнового движения, внутренней структуры волн, увеличения турбулентной вязкости воды.

Плавучие волноломы имеют много преимуществ. Во-первых, их строительство обходится существенно дешевле, чем неподвижных стационарных аналогичных структур. При этом их стоимость практически не зависит от глубины установки конструкции. Во-вторых, плавучие волноломы практически не изменяют экологическую ситуацию водоема в месте установки конструкции  (минимально влияют на циркуляцию воды, транспорт осадков и перемещение рыбы), что, несомненно, является одним из главных достоинств.

схема акватории

 

 Рис. 1. Схема акватории. Белыми квадратиками нарисован волногаситель, белым пунктиром – защищаемая трасса слалома. Длина волногасителя 150 м, глубина в месте установки волногасителя – 10 м

Кроме того, плавучий волнолом может быть легко перемещен в другое место, а также перестроен или переориентирован в любом другом положении. При необходимости секции волнолома можно легко разобрать и собрать вновь, например, в период ледостава, в случае частичного разрушения или по экологическим причинам.

По сравнению со своими стационарными бетонными аналогами плавучие волноломы выглядят гораздо более эстетичными. В плавучем волноломе строительный материал используется более рационально, чем в гравитационных свайных и даже сквозных волноломах, так как масса его конструкции не передается грунту основания и не требует дополнительных сложных инженерных решений для обеспечения устойчивости всего сооружения. По этой же причине, в случае проблемного грунта дна плавучие волноломы более эффективны, чем дорогостоящее строительство волноломов на подложке из щебня.

Однако плавучие волноломы не могут эффективно работать в условиях длинных пологих волн и волн большой высоты. Как показывает практика, верхний предел для таких волноломов – волны с периодом 4-6 секунд и умеренной высоты (менее 2 м). Поэтому плавучие волноломы могут отказать или быть частично нерабочими при сильных и катастрофических штормах, например, вследствие обрыва троса, перемещения якоря и пр. Если плавающая часть волнолома отделена от швартов, то «неуправляемый» волнолом может представлять опасность.

рис2

 

По перечисленным выше причинам, плавучие волноломы требуют большего внимания при их эксплуатации и нуждаются в некотором профилактическом обслуживании. В сравнении с аналогичными стационарными конструкциями это является определенным недостатком.

 

рис3

 

В мае 2008 года уникальный плавучий волногаситель длиной 150 м был спроектирован сотрудниками Института океанологии РАН и НИЦ «Морские берега» и установлен в карьере Строгино (г. Москва) для защиты спортивной трассы воднолыжного слалома от ветровых и судовых волн. Ветровые волны приходят из основной акватории (максимальный разгон 1760 м в направлении с запада на восток), судовые волны создаются как в основной акватории, так и в заливе на трассе слалома катером, буксирующим водного лыжника. Судовые волны, создаваемые катером, согласно техническому заданию, не должны были отражаться от волногасителя.

Поскольку единой общей теории расчета и проектирования волноломов не существует, все имеющиеся в мировой практике решения волногасителей базируются на имеющемся практическом опыте, аналогиях и моделировании. Поэтому для максимальной эффективности предложенного проекта плавучего волнолома и уменьшения риска дорогостоящих ошибок при строительстве в волновом лотке НИЦ «Морские берега» было проведено масштабное физическое моделирование макета конструкции волнолома. Для моделирования были заданы реальные волновые режимы, как измеренные непосредственно в акватории, так и рассчитанные по диаграммам СНиП.

рис3

 

Требуемый вариант плавучего волногасителя был изготовлен из пластиковых труб КОРСИС диаметром 400 мм.  Выбор труб КОРСИС был обусловлен несколькими причинами:

● как материал труб  наиболее удовлетворяет требованиям экологических служб;

● они обладали необходимой собственной плавучестью;

● конструкция получилась достаточно «пористая», обеспечивающая хорошее волногашение, и одновременно легкая, не создающая дополнительно отраженных волн.

Первый же сезон эксплуатации плавучего волногасителя показал его высокую эффективность. Благодаря легкости конструкции волногаситель, состоящий из разборных секций, легко демонтируется на период ледостава.

Хорошая собственная плавучесть труб КОРСИС позволяет использовать их при создании протяженных плавучих платформ, которые могут быть служить и для защиты от волн, и как плавучие причалы или пешеходные и автомобильные дороги.

Автор: Яна Сапрыкина, к.ф.-м.н., Институт океанологии РАН

 



ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА