2015-05-26
1663
При распространении ветровых волн из глубоководной зоны в мелководную, то есть к берегу, в условиях уменьшающихся глубин происходят явления трансформации и рефракции, сопровождающиеся потерями энергии. Высоты и длины волн изменяются, а периоды практически остаются постоянными.
Трансформация волн - это явление переформирования профиля и изменения элементов волн на мелководье вследствие влияния дна.
Рефракция волн – это явление разворота фронта волн параллельного изобатам вследствие зависимости скорости распространения волн от глубины.
Влияние трансформации и рефракции на изменение элементов волн учитывается раздельно введением соответствующих коэффициентов.
Высота трансформируемой волны i-ого процента обеспеченности в мелководной зоне с уклонами дна 0,002 и более определяется по формуле:
(4)
где kг- коэффициент трансформации волн; kр- коэффициент рефракции волны; kп- обобщенный коэффициент потерь; 
- высота исходной волны i %-ной обеспеченности.
Высота исходной волны i %-ной обеспеченности 
: для глубоководных бассейнов принимается равной высоте волны на глубоководье (при 
), для мелководных – высоте волны в створе, с которого начинается уменьшение глубины.
Средняя глубина 
на глубокой воде определяется по формуле:
(5)
Коэффициент трансформации kг в формуле (5) определяется по кривой на рис.2.5 (методичка) как ордината (на левой оси) точки этой кривой с абсциссой H/ (здесь H – глубина воды в рассматриваемом створе).
Коэффициент рефракции kр находится с использованием плана рефракции. Под планом рефракции понимается план участка акватории с нанесенными на нем лучами волн. Для построения используются графики рис 2.6 (методичка), там же дан ключ к этим графикам.
Предварительно на план акватории наносятся параллельные друг другу лучи исходных волн (расстояние между лучами принимаются равными 2 ). Каждый луч плана рефракции строится отдельно. Искривление луча начинается с изобаты H=0,5 . В зависимости от угла 
подхода луча к i-той изобате, а также отношение H/ для следующей изобаты i-1 по рис.2.6 (методичка) находится значение угла 
отклонение луча от первоначального направления (в сторону меньших глубин). Точка пересечения этого направления луча с последующей изобатой дает точку луча волны с учетом рефракции. Далее, опять в зависимости от угла между новым направлением луча и изобатой i-1и отношение H/ , для изобат i-1и i-2 находится новое значение угла отклонения луча волны и так далее.
Построение производится до границ проектируемого сооружения, но не далее границы прибойной зоны.
В случае, если луч волны и изобаты почти параллельны (
), то вышеизложенный метод неприемлем, так как резко снижается точность построения. Порядок определения углов поворота 
луча волны в этом случае следующий. Интервал между изобатами делится поперечными линиями на ряд отсеков рис.2.7. (методичка). Расстояние между границами отсеков R берутся кратными расстоянию между изобатами I в этом отсеке. Далее определяются скорости гребней волны на рассматриваемых изобатах по формуле:
(6)
где H- глубина на изобате, м; k- волновое число.
Для соотношения скоростей на изобатах (с2/с1) и безразмерного соотношения R/I в каждом отсеке по графикам на рис. 2.8 (методичка) определяется угол поворота луча волны. Луч проводят до середины отсека с поворотом на . Построение повторяется до тех пор, пока 
не станет меньше 
.
Величина коэффициента рефракции kр в формуле (4) равна:
(7)
где S0- расстояние между двумя смежными, построенными на плане рефракции лучами на глубоководье; S- кратчайшее расстояние между теми же лучами плана рефракции в расчетной точке.
Таблица 6.
Определение элементов трансформируемых волн.
| Напр. | H,м | kт | kр | kп | iдна | ki | 
| hi | 
| 
| 
| 
| 
|
| З | 1,075 | 0,94 | 0,97 | 0,02 | 2,4 | 0,6 | 1,41 | 0,37 | 3,65 | 0,011 | 20,36 | 0,95 | |
| 1,95 | 1,15 | ||||||||||||
| СЗ | 1,075 | 0,88 | 0,97 | 0,02 | 2,4 | 0,9 | 1,98 | 0,37 | 4,5 | 0,011 | 30,95 | 1,35 | |
| 1,95 | 1,61 | ||||||||||||
| С | 1,265 | 0,63 | 0,04 | 2,28 | 3,63 | 6,6 | 0,17 | 8,58 | 0,009 | 97,3 | 4,95 | ||
| 1,85 | 5,35 |
Построение плана рефракции.
Таблица 7.
З
| Луч 1 | Луч 2 | |||
| h/λг | αi | ∆α | αi | ∆α |
| 0,5 | 0,2 | 0,2 | ||
| 0,28 | 0,8 |
Таблица 8.
СЗ
| Луч 1 | Луч 2 | |||
| h/λг | αi | ∆α | αi | ∆α |
| 0,5 | 0,2 | 0,2 | ||
| 0,43 | 0,15 | 0,1 | ||
| 0,31 | 0,5 | 0,6 | ||
| 0,18 | ||||
| 0,06 |
Таблица 9.
С
| Луч 1 | Луч 2 | |||
| h/λг | αi | ∆α | αi | ∆α |
| 0,5 | ||||
| 0,46 | 0,6 | 0,7 | ||
| 0,42 | 0,6 | 0,4 | ||
| 0,39 | 0,5 | 0,5 | ||
| 0,35 | 0,5 | 0,5 | ||
| 0,32 | 0,3 | 0,3 | ||
| 0,29 | 0,3 | 0,3 | ||
| 0,25 | 0,6 | 0,5 | ||
| 0,22 | 0,7 | 0,4 | ||
| 0,18 | 0,7 | 0,2 | ||
| 0,15 | 0,5 | 0,3 | ||
| 0,11 | 0,5 | 0,4 | ||
| 0,085 | 0,5 | 0,3 | ||
| 0,051 | 0,6 | 0,6 |
