2. Расчет дифракции волн на акватории порта с одиночным молом

Высота волны, проникшей на акваторию через морские ворота порта, уменьшается по мере удаления от ворот и приближения к причалам, что оценивается так называемыми коэффициентами дифракции.

Для определения высоты дифрагированной волны необходимо найти коэффициенты дифракции в выбранных расчетных точках акватории (см. введение) и умножить на эти коэффициенты высоту исходной волны у входа в порт.

Коэффициенты дифракции волн на акватории, огражденной одиночным молом, находятся с помощью графиков и схемы на рис 3. Путь нахождения коэффициента дифракции К_до показан штриховой линией 1-2-3 со стрелками. Индекс «до» у коэффициента дифракции выбран в данном случае по первой букве слов «дифрагированная» (волна) и «одиночный» (мол).

Рис. 3 Графики коэффициентов дифракции на акватории огражденной одним молом

Рис. 3-а. Схема к определению коэффициентов дифракции на акватории, огражденной одиночным молом

I– луч исходных волн; II – граница волновой тени; III– граница дифракции; IV фронт волны

Пример расчета сделан для схемы мола на рис. 3-а. при высоте волн на подходах к порту 3,9 м и длине 60 м. Через голову мола проводим луч исходного направления волн ГВТ (границу волновой тени) и определяем угол  между ГВТ и осью мола, =102 градуса. Находим относительные расстояния r /  от исходного фронта волны до расчетных точек 1 и 2 и углы  между ГВТ и линиями от головы мола до расчетных точек 1 и 2 (слева от ГВТ – отрицательные, справа – положительные).

Используя данные r / ,  и  по номограмме (рис.3) определяем значения коэффициентов дифракции К_до и высоты волн на акватории в точках 1 и 2 при исходной высоте волны у входа в порт (в этом примере)3,9 м и длине волны 60м (табл. 1).

Таблица 1

О пределение высоты волны на акватории в расчетных точках

Номера точек	r , м	r / λ(при λ=60м)	b , град.	Кдо	hд = 3,9*Кдо (при высоте волны у входа 3,9м)
1	720	12	65	0,09	0,35
	1260	21	-2	0,73	2,9

3. Расчет дифракции волн на акватории порта с двумя сходящимися молами.

Схема построений и расчёта показана на рис. 4 (высота исходной

волны3,9 м и длина 60 м).

а). Построение лучей Границы Волновой Тени (ГВТ). Через головы молов проводим лучи ГВТ, параллельные лучу исходных волн (рис. 4а). Определяем углы между ГВТ и осями молов. В примере меньший угол ₁ = 50 градусов, больший ₂ =102 градуса.

б) Построение границ дифракции.

Через расчетные точки 1, 2, 3 (рис.4), в которых требуется определить коэффициенты дифракции и высоту волн, проводим расчетные створы I, II и III , как дуги окружностей с центрами в головах молов до ГВТ. Между ГВТ - прямые, перпендикулярные ГВТ. Дуги и соединяющие их прямые между ГВТ образуют непрерывную линию. Определяем радиусы дуг (r₁)I, (r₁)II, (r₁)III, (r₂)I, (r₂)II, (r₂)III и относительные расстояния r/ для каждого радиуса. По графикам ( рис. 5) определяем А₁ для I, II и III створов, а затем А₂ для тех же створов. По точкам для А₁ строим ГДВ (границу дифракции волн ) мола 1, для А₂ - ГДВ мола 2.

Рис.5. Схема и графики для определения А и Б

Результаты сводим в табл. 2.

Таблица 2

Построение границ дифракции

Расчетные створы	r1 , м	r 2 , м	r 1/ 	r 2/ 	А1 /	А2 / 	А1 , м	A2, м
I	795	720	13,25	12	5,7	5,8	342	348
II	1203	1128	20,05	18,8	7,7	7,7	462	462
III	1335	1260	22,25	21	8,1	8,1	486	486

в) Построение главного луча (между ГДВ).

На графике (рис. 5) по штриховой кривой находим значения Б₁ /  и Б₂ /  и определяем Б₁ и Б₂ . По формуле

X = { A ₁ Б₂ - Б ₁ ( А ₂ -В ) } / (Б ₁ + Б ₂ )

находим Х ₁ , Х ₁₁ и Х ₁₁₁ и строим главный луч. При этом В = 285 м ( ширина ворот в данном примере). Х ₁ , Х ₁₁ и Х ₁₁₁ откладываем вдоль расчетных створов, по нормали к ГВТ мола с меньшим углом  (в данном случае мола 1). Главный луч делит акваторию на две зоны, волновой режим которых определяется молом 1 или молом 2. На главном луче наибольшие высоты волн.

Результаты сводим в табл. 3 (при длине волны 60м).

Таблица 3

Створы	r1/ 	r2/ 	Б 1 / 	Б2 /	Б 1, м	Б2, м	Х, м
I	13,25	12	3,3	3,0	198	180	130
II	20,05	18,8	4,5	4,2	270	252	131
III	22,25	21,0	4,9	4,7	294	282	135

Точки пересечения главного луча со створами обозначим «а», «б», «в».

г) Определение коэффициентов дифракции волн.

Определяем углы _а, _{б ,}_в между ГВТ одного из молов и лучами из головы мола на точки а, б и в. Углы отрицательные, так как отсчет идет от ГВТ в сторону ГДВ (рис.4-б). По графикам на рис. 3 (для одиночных молов) при найденных в табл.3 r₂/ , углу ₂ и углам  _а, _{б ,}  _в определяем коэффициенты дифракции К _дг для точек а, б, в на главном луче. Углы точек 1, 2, 3 ( _1, _2, ₃) положительные, так как отсчет ведется от ГВТ в сторону зоны волновой тени. По графикам на рис. 3 определяем коэффициенты дифракции К_до для точек 1 и 2 при значениях r₂/, ₂, ₁, ₂ , а для точки 3 - по r₁/, ₁ и ₃.

По формуле С _{r x} = (А₁ + А₂ + В)/2В находим коэффициенты С_{r x} , прини-мая ранее определенные А₁, А₂ и В = 285 м (ширина ворот в примере).

По графику на рис 6 определяем значения  _{с х} , принимая вычисленные значения К_{д г} и С_{r x} .

Рис. 6. Графики значений коэффициента ψ_rx

Коэффициенты дифракции в точках 1, 2 и 3 определяем по формуле.

К_{д с} = К_{д о}  _{с х} ,

где  _{с х} - коррекция по главному лучу, К_дс- коэффициент дифракции для сходящихся молов. Расчеты сводим в табл. 4 (при длине волны 60м)

Таблица 4

Коэффициенты дифракции в расчетных точках

№№ точек	Точки на главном луче	r 1/	r2/ 	1,2,3 градусов	а,б,в градусов	К д о для точек 1,2,3	К д г ля точек а,б,в	А 1 м	А 2 м	С r x	c x	Кдс
1	а	13,25	12,0	65	-12	0,09	0,91	342	348	1,68	0,95	0,085
2	б	20,05	18,8	25	-8	0.24	0,86	462	462	2,1	0,88	0,21
3	в	22,25	21,0	7	-7	0,52	0,82	486	486	2,21	0,84	0,44

д). Высоты волн: в точке 1: 3,9∙0,085 = 0,3 м, в точке 2: 3,9∙ 0,21 = 0,8 м, в точке 3: 3,9∙0,44 = 1,7 м.

Вывод – при допустимой высоте волны у причалов до 0,8 м в точ-ках 1 и 2 по условиям волнового режима возможно расположение прича-лов, а в точке 3 – невозможно. Однако в учебном проекте даже при таком результате расчета для точки 3 допустимо не изменять выполненный чер-теж компоновки порта и расположения оградительных сооружений.

4. Коэффициент дифракции волн для акватории, огражденной волноломом, должен определяться по формуле

К _{д в} = (К²_{д 1} + К²_{д 2})^0,5 ,

где К_{д 1} и К_{д 2} - коэффициенты дифракции волн, определяемые как для двух одиночных молов, головные участки которых совпадают с головнями участками волнолома.

Литература к приложению 18.

1. СНиП 2.06.04 – 82*

2. Руководство по определению нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения (волновых, ледовых и от судов) П–58–76. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева..1977 (в фундаментальной библиотеке №№ 5285503 и 5297593).

Приложение 19

Поперечный геологический разрез по створу с определением линии кордона причала

Приложение 20