14.3 Берегоукрепительные сооружения

Причины разрушений морских берегов и сооружений заключаются главным образом в воздействии на них ветровых, судовых, сейсмических волн, течений, наводнений, изменении режима прибрежных грунтовых вод и т.д.

Ветровое (штормовое) волнение и сопровождающие его ветроволновые течения являются главными из названных причин. На отмелях песчаных берегах твердые частицы приходят под действием штормовых волн во взвешенное состояние и перемещаются течением вдоль берега или в сторону моря, что приводит к оголению твердых пород берега, его подмыву и разрушению. Крутые скальные берега разрушаются под непосредственным гидродинамическим воздействием волн.

Судовые (корабельные) волны представляют самостоятельную опасность в тех случаях, когда они превышают своим размерам ветровые волны (например, на защищенных акваториях, реках, каналах и т.д.).

Сейсмические волны (цунами) воздействуют на океанические побережья и требуют защитных мер и сооружений.

Течения обладают значительной транспортирующей способностью и угрожают выносом частиц грунта, слагающих прибрежную зону, с последующим размывом берегов, подмывом сооружений и т.п.

Наводнения, происходящие от резкого увеличения расхода воды в руслах рек, ветрового нагона воды в морях и реках, могут вызвать соответствующий подъем уровня воды и привести к затоплению территории и расположенных на ней объектов.

Разрушение берегов может происходить и в результате хозяйственной деятельности человека – вывоз прибрежных песчано–гравелистых отложений для строительных нужд, регулирование стока рек, впадающих в море и питающих берег твердым стоком, возведение береговых сооружений, нарушающих естественный режим миграции наносов, и т.д.

Способы защиты морских берегов и сооружений осуществляются по нескольким схемам.

Пассивная защита предусматривает гашение энергии волн и течений непосредственным восприятием гидродинамических нагрузок и воздействий берегозащитными сооружениями.

Активная защита состоит в накоплении в зоне защиты с целью создания или сохранения (консервации) наносов, увеличения защитной пляжной полосы на которой происходит разрушение штормовых волн.

Комбинированная схема защиты включает в себя одновременное действие активного и пассивного способов защиты.

Типы берегоукрепительных сооружений определяются в основном способами защиты и подразделяются на продольные и поперечные сооружения пассивной и активной защиты, либо комбинированные системы.

Продольные сооружения пассивной защиты гасят энергию волн в результате их обрушения и вкатывания потоков воды на откосную поверхность или же благодаря их разбиванию и отбрасыванию в сторону моря плоской или криволинейной берегозащитной стенкой.

Укрепления откосов имеют угол заложения, близкий к углу естественного откоса грунтов, слагающих береговые напластования, и не испытывают распорного давления. Они являются простейшими сооружениями.

Откосные берегозащитные сооружения, имеющие более крутое заложение откосов, испытывают, кроме гидродинамического давления прибойных волн и воздействия вкатывающих потоков со стороны моря, еще и распорное давление грунта со стороны берега. Поверхность этих сооружений может быть плоской, ломаной, ступенчатой, криволинейной, смешанной, гладкой или искусственно шероховатой для ускорения и усиления процесса гашения волн. Откосные крепления и сооружения полностью передают волновое давление на прикрываемый ими грунтовый массив.

Вертикальные берегозащитные стенки в отличие от откосных сооружений противопоставляют силе волнового давления свою массу (гравитационные сооружения) либо силу защемления конструкций в грунтах основания (свайные сооружения).

Береговые барьеры, располагаясь в непосредственной близости от продольных берегозащитных сооружений и воспринимая на себя главный удар штормовых волн, ослабляют их дальнейшее ударное и абразивное воздействие на основное берегоукрепительное сооружение, заметно облегчая и снижая строительную стоимость сооружений.

Надводные волноломы полного профиля располагают на некотором расстоянии от берегозащитного сооружения, они полностью или почти полностью гасят волны на отдаленных подступах к берегу. Являясь весьма дорогостоящими сооружениями, надводные волноломы могут выполнять побочные функции берегозащиты, например ограждение соответствующих морских акваторий от ветрового волнения.

Продольные сооружения активной защиты служат для создания консервации пляжной полосы благодаря наносам, перемещающимся в поперечном урезу воды направлении. Они являются и волногасящими сооружениями.

Подводные наносоулавливающие волноломы неполного профиля являются главными представителями этого типа сооружений. Их наносоудерживающие свойства в большей степени зависят от глубины дна отметки гребня сооружения и его расстояния от берега.

Береговые барьеры, если они отнесены на некоторое увеличенное расстояние от берегозащитных сооружений, могут также превратиться в сооружения активной защиты, улавливая и сохраняя наносы. Поперечные наносоудерживающие сооружения активной защиты создают и сохраняют пляжную полосу благодаря остановке и замедлению вдоль берегового потока наносов; возводятся в виде бун, шпор, траверс.

Буны и шпоры являются самостоятельными наносоудерживающими сооружениями. Эффективность их действия зависит главным образом от степени перекрытия поперечного сечения потока наносов сооружением.

Траверсы используют в комбинации с продольными сооружениями активной защиты – подводными волноломами. Они конструктивно легче и проще бун.

Комбинированные системы берегозащитных сооружений могут состоять из сочетаний активной защиты – подводные волноломы и траверсы, а также активной и пассивной – буны и волноотбойные стенки; подводные волноломы и волноотбойные стенки; волноломы, траверсы, стенки и т.д.