Отчет о научно-исследовательской работе "Развитие проекта «ТЭО берегоукрепления восточной части Финского залива». Исследование гидрологического режима в прибрежной зоне Курортного района Санкт-Петербурга", страница 15

Отметим, что в рамках исследований, предпринятых в 2005 г. уже были получены некоторые предварительные оценки максимальных уровней для отдельного шторма, наблюдавшегося в декабре 1986 г. Расчеты ограничивались узкими участками из-за недостатка данных по морфометрии пляжей.

В основу настоящего исследования положены данные по 76 профилям надводной части пляжа,  расстояния между которыми колеблются в пределах 200-500 м. Соответственно, результаты моделирования характеризуются большей детальностью и репрезентативностью, отражают значительно более широкий диапазон динамических условий.

Методика исследований

Исследование основывается на программном комплексе для расчетов прибрежной динамики, разработанном Леонтьевым [2001]. Расчет трансформации и диссипации волнения в прибрежной зоне осуществляется на базе уравнений баланса энергии и сохранения волновых векторов. Входными данными для расчетов являются план батиметрии дна, а также параметры ветра и волн на входе (скорость и направление ветра, высота, период и угол подхода волн).

Для оценки высоты заплеска R используется известная формула Ханта [Hunt, 1959], которая в терминах средних высот волн в точке обрушения  и среднего периода  может быть записана в виде

                                                                                                       (3.1)

где  - уклон пляжа. Имеются в виду значения R 2 % обеспеченности в системе, обычно используемые в практике.

Высота обрушающихся волн  рассчитывается с помощью критерия обрушения Ларсона и Крауса [Larson, Kraus, 1989].

Исходные данные

Представление о морфометрии пляжа дает сеть промерных профилей (рисунок 3.1). Числа над кривой соответствуют номерам профилей 1990-х годах.

Рисунок 3.1. Распределение уклонов пляжа на исследуемом участке побережья

На их основе были подсчитаны средние уклоны пляжа , как отношение высоты гребня берегового вала (дюны) над штилевым уровнем к расстоянию от вершины до уреза. В случаях, когда вершина вала находилась за пределами профиля, в качестве верхней отметки использовалось максимальное возвышение или высота достаточно выраженного перегиба профиля. Распределение величин  вдоль рассматриваемого участка показано на рисунке 3.1.

Максимальные уклоны (до 0.2)отмечаются на профилях 9, 24 и 38 в районе Зеленогорска, на профилях 61 и 62 в Комарово, а также на профилях 71 и 74 в Солнечном. Минимальные значения близки к 0.05. Сюда не включены устья ручьев и речек, где пляжи бывают очень пологими (уклон менее 0.02).

Для характеристики уровней воды при штормовых нагонах использовались продольные профили водной поверхности, вычисленные ЛО ГОИН [Отчет Ленморниипроекта, 1990; Т-30184]. Эти профили показывают, как изменяется высота нагона по протяжению Финского залива. Рассматриваемый участок Курортного района располагается приблизительно на траверзе Кронштадта, и отметки уровня, используемые в дальнейшем, относятся именно к этому пункту. Соответствующие данные приведены в таблице 3.1. Здесь учитывается наличие защитных дамб между о. Котлин и материком, которые обусловливают дополнительное повышение уровня.

Таблица 3.1.

Отметки уровня различной обеспеченности в районе Кронштадта

Заметим, что обеспеченностью 50 % обладают нагоны, наблюдаемые ежегодно, а уровни с обеспеченностью 1 % бывают раз в столетие. Более редкие события в дальнейшем не рассматриваются.

Как уже указывалось, моделировались шторма трех типов – от умеренного до исключительно сильного. Соответствующие средние параметры открытого моря, взятые из работы Баркова [1991], представлены в таблице 2.

Таблица 3.2

Средние параметры штормов в открытом море, использованные для расчетов