3. Гидрографические условия

Под гидрографическими условиями понимается рельеф дна моря в районе проектируемого порта.

По рельефу дна различают два вида берегов: приглубый берег, например, берег Крыма, Кавказа; отмелевший берег, например, берег Финского залива, Азовского и Каспийского морей, а также Черного моря в районе Анапы.

Рельеф дна часто не соответствует рельефу берега: у крутого берега могут быть малые глубины, а у низменного - большие, например, волна разрушает берега, подтачивает его коренные породы и создавая крутой профиль, она при некоторых условиях (при вогнутом береге и при отсутствии береговых течений) может производить созидательную работу, откладывая продукты разрушения берега и создавая пологий уклон дна.

Особенностью рельефа дна моря в прибрежной зоне является уменьшение уклона по мере удаления от берега, а также сглаженность рельефа по сравнению с рельефом суши

Чаще всего встречаются профили дна террасообразной формы: крутой склон у берега (как в реках и озерах) сменяется террасой значительной ширины с малым уклоном, затем следует опять крутой склон, сменяемый террасой и т.д.

В глубоководных морях уклоны дна у берега имеют обычно следующие значения, %: от уреза до изобаты 5м - 1 - 3; от изобаты 5м до 10м - 0,7 - 1,5; от изобаты 10м до изобаты 20м - 0,5 - 1. В мелководных морях у отмели берегов уклоны значительно меньше.

С точки зрения устройства порта особенно рельефа дна могут быть представлены тремя типами:

- изобата, соответствующая проектной глубине входа в порт (12-15м), расположена от уреза 800 - 1200м. В этом случае оградительные сооружения возводят на глубине не более 12 - 13м и подходного канала не требуется.

- отмелевшие берега, где проектная глубина отстоит от уреза на несколько (иногда на десятки километров). В этом случае необходимо устройство подходного канала;

- приглубые берега, когда глубины 100 - 200м. Здесь требуется возводить оградительные сооружения на больших глубинах либо создавать акваторию, искусственно врезанную в берег.

4. Метеорологические факторы

На всей территории России сеть метеорологических станций ведет регулярное наблюдение за атмосферными явлениями. Все основные метеорологические факторы фиксируются четыре раза в сутки – в 1,7,13 и 19 ч. От станций главного управления гидрометеослужбы можно получить данные непрерывных наблюдений за 100 лет и более. Где нет постоянных станций, при производстве технических изысканий, организуют временные станции, наблюдения которых хотя и не дают надежной оценки метеофакторов, но их сопоставление с материалами ближайших постоянных станций позволяется использовать последние, внеся в них поправки на местные условия.

Из атмосферных и климатических факторов, влияющих на судоходство, эксплуатацию и строительство портов, наиболее существенными являются ветры, осадки, туманы, температура и влажность воздуха, а также температура воды.

Ветровой режим характеризуется направлением, скоростью, продолжительностью и повторяемостью. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с) или километрах в час (км/ч), а в морской практике – в баллах (табл.2.1)

Таблица 2.1

Характеристика ветра	Скорость		Характеристика ветра	Скорость
	баллы	м/с		баллы		м/с
Штиль	0	0	Буря	7 – 8	13 – 20
Слабый ветер	1 – 2	1 – 3	Шторм	9 – 10	20 – 25
Умеренный	3 – 4	1 – 7	Жестокий шторм	11	25 – 29
Сильный	5 – 6	8 – 12	Ураган	12	 29

Струи воздуха, ударяясь о портовые сооружения, поверхность судна и т.д., оказывают давление, которое зависит от скорости ветра и достигает при шторме до 4,4т на погонный метр причальной стенки.

Знание ветрового режима особенно важно при строительстве портов на морях и водохранилищах. От ветра зависят направление, интенсивность волнения, которые определяют компоновку внешних устройств порта, их конструкцию и направление водных подходов к порту. Господствующее направление ветра должно также учитываться при взаимном расположении причалов с разными грузами. Скорость ветра (м/с) определяют на метеостанциях флюгером Вильда, анемометрами или анемографами.

Установлено, что в многолетнем периоде повторяемость ветра определенной скорости и направления для определенных сезонов года остается более или менее постоянной. Поэтому для целей портостроения большое значение имеют определенные данные за навигацию, а не за год.

В практике известны случаи, когда в морских условиях строились порты без оградительных сооружений, рассчитанные на работу на несколько месяцев в году, когда отсутствуют сильные штормы (что было установлено из анализа многочисленных наблюдений).

Рис.2.1 Розы ветров:

А – повторяемости, б – максимальных скоростей

Все результаты многолетних наблюдений сводят в таблицы, группируя ветры по скоростям через определенные интервалы (табл. 2.1). При этом сведения о повторяемости ветров дополняют данными о максимальных скоростях ветра (последняя строка табл.2.2).

По таблицам строят полярные диаграммы, называемые розой ветров (рис.2.1)

Для целей портостроения розы ветров строятся обычно по восьми направлениям (румбам компаса, откуда дует ветер). Ее строят в следующей последовательности. Все ветры разбивают по скоростям на несколько групп. Для каждой группы определяют процент повторяемости от общего числа всех наблюдений для каждого направления (например, северо-востока (СВ) и т.д.). Затем от центра к каждому направлению (Рис.2.1, а) в отдельном масштабе откладывают векторы повторяемости в процентах, сначала скорости 1-8 м/с и концы векторов соединяют линиями, затем от концов векторов откладывают следующие скорости (9-13 м/с) и т.д. Сумма векторов с учетом штиля дает 100%. Розу максимальных скоростей ветра (Рис.2.1, б) строят путем откладывания по всем направлениям их значений.

Таблица 2.2

Направление румбы	Повторяемость ветра по направлениям, %								Штиль		Сумма
Градация скорости, м/с	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
1 – 8	5,2	6,0	2,3	4,0	8,2	3,8	3,6	14,0				47,1
9 – 13	2,2	3,0	2,7	3,1	2,9	3,2	1,8	5,1				24,0
14 – 20	1,3	1,0	0,3	2,1	1,6	1,2	1,3	4,1				12,9
 20	1,3	-	-	1,8	-	-	-	1,3				4,4
Штиль										11,6
Сумма	10	10	5,3	11	12,7	8,2	6,7	24,5				100
Максимальная скорость ветра, м/с	27	15	14	29	16	18	15	23

Летом в умеренном поясе наблюдаются ветры – бризы, которые дуют регулярно: днем с моря (морские бризы), ночью – с берега (береговые бризы). Морской ветер начинается в 9-10 утра; перед заходом солнца, постепенно меняя свое направление, он переходит в береговой. Объясняется это явление разностью атмосферного давления, вызываемого разностью температур. Днем поверхность земли нагревается сильнее моря, а ночью вследствие излучения суша охлаждается быстрее моря. В более нагретой части воздуха давление меньше, поэтому днем ветер дует с моря, а ночью – в обратном направлении.

Холодный ветер, обрушивающийся с соседних возвышенностей и дующий в одном направленном месте, носит название бора. Такой жестокий северо-восточный ветер (норд-ост), достигающий иногда силы урагана (скорость до 40 м/с продолжительностью от 1 до 3 дней) проявляется в Новороссийске. Границами распространения боры является Анапа – Туапсе. В среднем в Новороссийске бора наблюдается до 46 дней в году.

Температура воздуха и воды. Температуру воздуха и воды измеряют на гидрометеостанциях в такие сроки, что и параметры ветра. Данные измерения оформляют в виде годовых графиков хода температуры. Основные значения этих данных портостроения состоит в том, что они часто определяют сроки замерзания и вскрытие бассейнов, от чего зависит длительность навигации. Следует иметь ввиду, что с высотой температура воздуха понижается приблизительно на 6 на 1 км до высоты 10-12 км.

Влажность воздуха определяется количеством водяных паров, находящихся в атмосфере. Различают абсолютную влажность e – количество водяных паров в воздухе, относительную влажность n – отношение абсолютной влажности к ее предельному значению при данной температуре Е. Относительная влажность обычно выражается в процентах.

Когда говорят о влажности воздуха, то обычно подразумевают относительную влажность. Она оказывает значительно большее влияние на всю органическую жизнь на земле и деятельность человека, чем абсолютная.

Конденсация водяных паров начинается тогда, когда наступает так называемая точка росы, т.е. полное насыщение воздуха водяными парами (е=Е), зависящее от температуры. Наибольшая относительная влажность наблюдается в тропиках, наименьшая – у полюсов. Абсолютная влажность зимой меньше, чем летом; относительная, наоборот, - летом меньше, чем зимой.

Туман. Образованию туманов способствует наличие в воздухе так называемых ядер конденсации (частицы пыли, дыма, поваренной соли и т.д.). Этим объясняется обилие туманов над морями и промышленными объектами.

На основании наблюдений составляют таблицы с указанием количества дней с туманами на месяц для данного района.

Повышенная влажность воздуха обуславливает определенные правила перегрузки и хранения некоторых грузов (чай, табак, сахар и т.д.). Продолжительные туманы не только создают навигационные трудности в открытом море и на подходах к портам, но и затрудняют маневрирование судов на их акваториях.

В среднем туманных дней во Владивостоке наблюдается 80 (из них 47 летом), на Балтике – 60, Каспии – 35, Черном море – 78-60.

Осадки выпадают при охлаждении атмосферы, предельно насыщенной водяными парами (е=Е), в виде дождя, снега, града или осаждаются в виде инея, росы, гололеда, изморози. Количество осадков выражается толщиной слоя воды в миллиметрах (в предположении, что вся эта вода остается на поверхности). Распределение осадков на земной поверхности неравномерно и колеблется в пределах 250-14000 мм в год. Каждый пункт характеризуется не только количеством осадков, но и числом дней с осадками. Так, в Санкт-Петербурге среднегодовой слой осадков (мм) составляет 470 при 200 днях с осадками в году. Учет осадков имеет значение для перегрузки грузов (особенно в мешкотарах) портящихся от влаги, для правильного расположения дренажных и ливневых коммуникаций, предохраняющих территорию порта от затопления.

Испарение – процесс обратный осадкам и регулируется той разницей, которая имеется между количеством водяных паров Е, необходимых для насыщения воздуха при данной температуре, и количеством паров е, находящихся в данный момент в воздухе. Эта разница носит название дефицита влажности и выражается формулой: d = E – e.

Процесс испарения продолжается до тех пор, пока атмосфера над испаряющей поверхностью не насыщается влагой до предела насыщения, т.е. когда Е – е = 0.

При достижении такого положения дальнейшее испарение невозможно и при малейшем понижении температуры начинается конденсация паров воды. Наибольший дефицит влажности и наибольшая величина испарения приходят на дневные часы.

Кроме дефицита влажности, на величину испарения влияет ветер, солнечная радиация и барометрическое давление. Повышение температуры и ветер увеличивают испарение, а повышение барометрического давления уменьшает.

Ледовый режим определяется толщиной льда, его прочностью, сроками образования и вскрытия. Существенное значение имеет подвижность ледяных полей и характер ледохода. Ледовый режим имеет большое значение для судоходства и эксплуатационной деятельности порта.

В зависимости от солености морская вода замерзает при температуре от -0,5 до -2,2С. Толщина льда в морях с умеренными климатическими условиями колеблется в пределах 0,2-1,2 м (Азовское море, Каспийское, Черное). В зависимости от ледового режима в данном порту устанавливается продолжительность навигации (в Белом море 6-7 мес., Финском заливе 7-8 мес., Азовском 8-9 мес.).