1.2. Методы описания воздействия ледяного покрова на сооружения шельфа.
Ледотехника представляет собой сравнительно новую область науки, целью которой является обеспечение технического анализа ледовой обстановки и создание технических средств для решения ледовых проблем. Ледовая проблема может быть определена как любая задача, в которой сам лед (или его воздействия) повышает требования, предъявляемые к эксплуатационным качествам сооружения и уменьшает его надежность.
Очень много проблем, связанных со льдом, возникает в период зимней навигации. Плавание судов во льдах интенсивно развивается как в России, так и за рубежом. Поэтому важная роль отводится исследованиям ледовых условий, совершенствованию способов учета и использования информации об исходном состоянии природной среды и возможных ее изменениях при организации судоходства во льдах. Ежегодное увеличение грузоперевозок и продолжительности навигации в Арктике, требуют большого количества транспортных и научно-исследовательских судов, обладающих хорошей ледопроходимостью и достаточной прочностью корпуса, а также в связи с этим необходимость строительства новых портов и расширения существующих портов в замерзающих морях.
Обнаружение запасов нефти и газа на шельфе замерзающих морей потребовало от инженеров и научных работников решения ряда проблем, связанных с расчетом и проектированием сооружений: определение сил, действующих на сооружение со стороны ледяного покрова, обледенение, вопросы, связанные с нагромождением льда и т.д.
Таким образом, из вышеизложенного вытекает три направления развития ледовой проблемы:
1. Учет характеристик состояния ледяного покрова с целью разработки навигационных рекомендаций для судоходства.
2. Учет действия льда на суда во время навигации с целью повышения их ледопроходимости и прочности корпуса судна.
3. Учет действия льда на гидротехнические сооружения обустройства морского шельфа с целью повышения их надежности и снижения стоимости.
Описание ледовых условий с позиции метеорологии.
Применительно к плаванию судов во льдах понятие "навигационные рекомендации" включает:
- обоснование наиболее благоприятного пути плавания в заданных ледовых условиях;
- определение возможной продолжительности различных видов плавания по участкам в ледовых условиях;
- выбор оптимальных (по природным условиям) периодов проведения операций по завозу грузов в отдельные пункты и полярные станции в арктических морях.
Для обоснования навигационных рекомендаций необходимы сведения, во-первых, о природных условиях непосредственно на пути плавания, и, во-вторых, о том влиянии, которое природные условия могут оказать на рассматриваемый вид плавания: использование ледоколов или транспортных судов определенных типов, плавание автономно или в составе каравана и т.п.
Изучение особенностей ледового плавания позволило выявить закономерности перехода от общего распределения льдов в акватории к распределению характеристик ледяного покрова непосредственно на пути плавания [3] с учетом избирательного движения судов во льдах. Приведем несколько методов описания ледовых условий для данного направления решения ледовой проблемы.
В связи с расширением хозяйственной деятельности в советских арктических морях, а также продлением навигации по Северному морскому пути на круглогодичный цикл за последние годы существенно повысились требования к качеству гидрометеорологической информации. Для планирования морских операций требуются долгосрочные прогнозы распределения льда с заблаговременностью от нескольких недель до нескольких месяцев. К наиболее важным характеристикам состояния ледяного покрова с точки зрения задач долгосрочного планирования работы флота в осенне-зимний период следует отнести: сроки устойчивого ледообразования, сроки достижения определенных толщин в припае, распределение дрейфующих припайных льдов по толщинам, торосистость, положение кромки льдов, границы распространения припая и раздробленность дрейфующего льда, преобладающие формы и размеры льдин, а также количество снега (заснеженность) на льду. Для наиболее полного удовлетворения запросов практики ледовой прогностической информации в ААНИИ наряду с физико-статистическими методами развиваются численные методы ледовых прогнозов [40].
Численные методы расчета основаны на математических моделях, описывающих общие закономерности развития ледяного покрова и взаимного влияния атмосферы и гидросферы Северной полярной области. Первая математическая модель осенне-зимних ледовых явлений была разработана Ю.П. Дорониным и А.В. Сметанниковой. В ней учитывались процессы теплообмена подстилающей поверхности с атмосферой и процессы в верхнем квазиоднородном слое моря. На основе этой модели был создан и внедрен в практику научно-оперативного обеспечения численный метод расчета и прогноза состояния ледяного покрова в осенне-зимний период для арктических морей заблаговременностью 1-3 месяца. Метод позволил рассчитать даты устойчивого ледообразования и сроки достижения льдом определенных толщин. Детальный анализ обеспеченности расчетов по модели показал, что в первую очередь необходимо рассматривать вопрос об учете перераспределения льда за счет ветрового дрейфа. Именно этот вопрос рассматривает в своей статье “Особенности ветрового сжатия льда в Северном ледовитом океане” В.А. Воеводин [1]. Он отмечает следующее.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.