СП 292.1325800.2017. 6 Воздействие цунами на прибрежные территории

6.1.1

Параметры цунами, необходимые для расчета воздействия цунами, вычисляют одним из двух способов.

В первом способе (по 4.4.3.1) исходными параметрами являются прогнозируемая величина заплеска hrun, которая, в зависимости от типа прогноза, равна либо h100, либо h50, либо h50; 0,1 или ht (приложение А), а также период волны цунами T, частота повторяемости сильных цунами f, параметр заложения откоса m.

Во втором способе (по 4.4.3.2) исходными являются параметры подходящей волны заданной повторяемости.

6.1.2

Критерием обрушения волн является параметр обрушения Br, определяемый по формуле

Br = (2π/T)^2·hrunm^2/g, (6.1)

где hrun - прогнозируемый (заданный) вертикальный заплеск цунами (приложение А);

T - период волны цунами (приложения А, Б);

m - средний параметр заложения берегового откоса и уклона дна вблизи берега;

g - ускорение силы тяжести.

При Br < 1 накат волн на береговой откос происходит без обрушения, при Br >= 1 при накате цунами происходит образование бора.

Формула (6.1)

Br = (2π/T)^2·hrunm^2/g, (6.1)

где hrun - прогнозируемый (заданный) вертикальный заплеск цунами (приложение А);

T - период волны цунами (приложения А, Б);

m - средний параметр заложения берегового откоса и уклона дна вблизи берега;

g - ускорение силы тяжести.

Br = (2π/T)^2·hrunm^2/g (6.1)

где hrun - прогнозируемый (заданный) вертикальный заплеск цунами (приложение А);

T - период волны цунами (приложения А, Б);

m - средний параметр заложения берегового откоса и уклона дна вблизи берега;

g - ускорение силы тяжести.

6.2.1

Исходными данными для расчета являются величины h100, T, принимаемые в соответствии с 4.4.3.1.

6.2.2

Среднее значение максимального подъема уровня воды (заплеска) за t лет ht, м, следует определять по формуле

ht = h100·ln(ft)/ln(100t), (6.2)

где f - частота повторяемости сильных цунами (приложение А).

Формула (6.2)

ht = h100·ln(ft)/ln(100t), (6.2)

где f - частота повторяемости сильных цунами (приложение А).

ht = h100·ln(ft)/ln(100t) (6.2)

где f - частота повторяемости сильных цунами (приложение А).

6.2.3

Максимальный заплеск ht,θ , м, с обеспеченностью (вероятностью превышения) θ в течение t лет следует определять по формуле

ht,θ = (h100/ln(100·f))·ln[−ft/ln(1 − θ)]. (6.3)

Формула (6.3)

ht,θ = (h100/ln(100·f))·ln[−ft/ln(1 − θ)]. (6.3)

ht,θ = (h100/ln(100·f))·ln[−ft/ln(1 − θ)] (6.3)

6.2.4

В случае, когда значение заплеска, определяемое по формулам (6.2), (6.3), менее 0,5 м, опасность цунами следует считать несущественной.

6.2.5

Формулы (6.2) и (6.3) пригодны для оценок параметров цунамиопасности на время t лет, удовлетворяющее условию 3/f < t < 300 лет.

6.2.6

Максимальные обезразмеренные уровни волны цунами hmax(x)/hrun при накате и минимальные hmin(x)/hrun при откате, связанные с прогнозируемым значением заплеска ht, в зависимости от обезразмеренной координаты x̃ = x/(mhrun) , отсчитываемой от невозмущенного уреза (положительные значения от уреза в море, отрицательные - в сторону берега), и значения параметра Br могут быть вычислены на основе номограммы, приведенной на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Зависимость максимальных и минимальных

относительных отклонений уровня цунами

от безразмерной координаты x̃

6.2.7

Максимальные безразмерные скорости потока ũ = umaxT/2πhrunm при накате и откате цунами, связанные с прогнозируемым значением заплеска hrun, в зависимости от безразмерной координаты x̃ = x/(m·hrun) , отсчитываемой от невозмущенного уреза (положительные значения - от уреза в море, отрицательные - в сторону берега), и значения параметра Br могут быть вычислены на основе номограммы, приведенной на рисунке 6.2. Следует отметить, что при накате волны без бора (Br < 1) максимальные скорости потока при накате и откате совпадают по абсолютному значению и отличаются только знаком (направлением потока).

Рисунок 6.2 - Зависимость максимальной безразмерной скорости

потока при цунами от безразмерной координаты x̃

Следует отметить, что максимальное абсолютное значение скорости потока u = 2πmhrun/T достигается на подвижном урезе в мористой части на расстоянии x = (2πhrun)^2m^3/(2gT^2) от берега.

6.3.1

При задании воздействия цунами способом, указанном в 4.4.3.2, исходными данными для расчета являются значения высоты подходящей волны hd и параметр заложения откоса.

Значения относительной высоты наката волн hrun/d при этом определяются:

- при грунтовых откосах из каменной наброски и защищенных плитами (откосы с малой шероховатостью) - в зависимости от относительной высоты подходящей волны hd/d и заложения откоса ctg φ по таблице 6.1;

- при наброске из фасонных блоков - в зависимости от относительной высоты подходящей волны hd/d и заложения откоса ctg φ по таблице 6.2.

Значение hd/d определяется в створе перед сооружением.

Таблица 6.1

Таблица 6.2

6.3.2

Распределение высоты волны на береговом откосе hб , м, с уклоном i следует определять по формуле

hб = (1 − x/(m·h100))·hmax, (6.4)

где x - горизонтальная координата рассматриваемой точки, отсчитываемая от уреза, м;

hmax - высота волны на урезе, определяемая по графику на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - График для определения вертикального заплеска

Формула (6.4)

hб = (1 − x/(m·h100))·hmax, (6.4)

где x - горизонтальная координата рассматриваемой точки, отсчитываемая от уреза, м;

hmax - высота волны на урезе, определяемая по графику на рисунке 6.3.

hб = (1 − x/(m·h100))·hmax (6.4)

где x - горизонтальная координата рассматриваемой точки, отсчитываемая от уреза, м;

hmax - высота волны на урезе, определяемая по графику на рисунке 6.3.

6.3.3

Максимально возможную высоту потока на берегу сложного профиля (относительно уровня места) hб , м, допускается определять по формуле

hб = hmax(1 − z/h100), (6.5)

где z - высота рассматриваемой точки на берегу над расчетным уровнем, м.

При длине откоса L < 0,4λ накат на откос проходит без обрушения.

Формула (6.5)

hб = hmax(1 − z/h100), (6.5)

где z - высота рассматриваемой точки на берегу над расчетным уровнем, м.

hб = hmax(1 − z/h100) (6.5)

где z - высота рассматриваемой точки на берегу над расчетным уровнем, м.

6.3.4

Максимальную скорость потока на урезе воды при накате волны umax^(+) , м/с, следует определять по графику на рисунке 6.4, при откате волны umax^(−) - по графику на рисунке 6.5. Параметр Струхаля St при этом рассчитывают по формуле (Г.2) приложения Г.

Рисунок 6.4 - График для определения максимальной скорости

на урезе при накате волны

Рисунок 6.5 - График для определения максимальной скорости

на урезе при откате волны

Значение осредненной по глубине горизонтальной скорости потока под гребнем необрушенной волны uгр, м/с, следует определять по формуле

uгр = h·√(g(d + h))/(d + η), (6.6)

где h - высота исходной волны, м;

η - возвышение поверхности воды, м;

d - глубина воды от невозмущенной поверхности, м.

Формула (6.6)

uгр = h·√(g(d + h))/(d + η), (6.6)

где h - высота исходной волны, м;

η - возвышение поверхности воды, м;

d - глубина воды от невозмущенной поверхности, м.

uгр = h·√(g(d + h))/(d + η) (6.6)

где h - высота исходной волны, м;

η - возвышение поверхности воды, м;

d - глубина воды от невозмущенной поверхности, м.

6.3.5

Время подхода волны от изобаты d до линии уреза tур, с, следует определять по формуле

tур = m·kп·√(d/(g(1 + h/d))), (6.7)

где kn - величина, определяемая по графику на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6 - График для определения времени

подхода волны к берегу

Формула (6.7)

tур = m·kп·√(d/(g(1 + h/d))), (6.7)

где kn - величина, определяемая по графику на рисунке 6.6.

tур = m·kп·√(d/(g(1 + h/d))) (6.7)

где kn - величина, определяемая по графику на рисунке 6.6.

6.3.6

Время затопления берегового склона, слабо изрезанного горизонтальными террасами, tз, с, следует определять по формуле

tз = m·kз·√(h/g), (6.8)

где kз - величина, определяемая по графику на рисунке 6.7.

Рисунок 6.7 - График для определения времени затопления

Формула (6.8)

tз = m·kз·√(h/g), (6.8)

где kз - величина, определяемая по графику на рисунке 6.7.

tз = m·kз·√(h/g) (6.8)

где kз - величина, определяемая по графику на рисунке 6.7.

6.4.1

При подходе волны в критическую точку, положение которой относительно уреза воды определяется равенством

η* = dкр, (6.9)

начинается формирование бора. Глубина воды в этом месте обозначается dкр. Величину η* = dкр следует рассматривать как исходную высоту бора.

Формула (6.9)

η* = dкр, (6.9)

η* = dкр (6.9)

6.4.2

При распространении бора по участку акватории от критической точки до точки, отстоящей от уреза воды на расстоянии x = λкр/4 , высота его определяется равенством

hb = d, (6.10)

где d - местная глубина воды.

Длину волны на критической глубине определяют по формуле

λкр = λ0·√((dкр + 0,6hb)/(d0 + 0,6h0)). (6.11)

При распространении бора от точки (x = λкр/4) до исходного уреза воды его высота остается неизменной, то есть

hb = d|x=λкр/4. (6.12)

Если критическая глубина находится на расстоянии x ≤ λкр/4 , то на всем этом участке высота бора равна

hb = dкр. (6.13)

Формула (6.10)

hb = d, (6.10)

где d - местная глубина воды.

hb = d (6.10)

где d - местная глубина воды.

Формула (6.11)

λкр = λ0·√((dкр + 0,6hb)/(d0 + 0,6h0)). (6.11)

λкр = λ0·√((dкр + 0,6hb)/(d0 + 0,6h0)) (6.11)

Формула (6.12)

hb = d|x=λкр/4. (6.12)

hb = d|x=λкр/4 (6.12)

Формула (6.13)

hb = dкр. (6.13)

hb = dкр (6.13)

6.4.3

Скорость перемещения бора (фронта обрушенной волны) C1, м/с, определяют по формуле

C1 = √(g(d|x=λкр/4 + hb)(1 + hb/(2d))). (6.14)

Массовую скорость потока за фронтом бора u, м/с, в зоне до уреза воды определяют по формуле

u = hbC1/(d|x=λкр/4 + hb). (6.15)

Формулы (6.16) и (6.17) применимы при d|x=λкр/4 ≥ hb/4 .

Формула (6.14)

C1 = √(g(d|x=λкр/4 + hb)(1 + hb/(2d))). (6.14)

C1 = √(g(d|x=λкр/4 + hb)(1 + hb/(2d))) (6.14)

Формула (6.15)

u = hbC1/(d|x=λкр/4 + hb). (6.15)

u = hbC1/(d|x=λкр/4 + hb) (6.15)

6.4.4

Скорость бора Cbур, м/с, на урезе воды определяют по формуле

Cбур = 0,9·√(ghур), (6.16)

где hур - высота бора на урезе воды, определяемая равенствами (6.14), (6.15).

Формула (6.16)

Cбур = 0,9·√(ghур), (6.16)

где hур - высота бора на урезе воды, определяемая равенствами (6.14), (6.15).

Cбур = 0,9·√(ghур) (6.16)

где hур - высота бора на урезе воды, определяемая равенствами (6.14), (6.15).

6.4.5

Наибольшую дальность вкатывания бора на берег Lmax, м, отсчитываемую от уреза воды, определяют по формуле

Lmax = νshур, (6.17)

где νs - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 6.8.

Формула (6.17)

Lmax = νshур, (6.17)

где νs - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 6.8.

Lmax = νshур (6.17)

где νs - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 6.8.

6.4.6

Время tmax, с, прохождения потоком расстояния Lmax определяют по формуле

tmax = νt·√(hур), (6.18)

где νt - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 6.8.

Рисунок 6.8 - Зависимость отношения νs , νt от уклона берега

Формула (6.18)

tmax = νt·√(hур), (6.18)

где νt - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 6.8.

tmax = νt·√(hур) (6.18)

где νt - коэффициент, определяемый по графику на рисунке 6.8.

6.4.7

Скорость бора на берегу C1, м/с, на расстоянии x от уреза воды определяют по формуле

C1 = Cбур·√(1 − x/Lmax). (6.19)

Формула (6.19)

C1 = Cбур·√(1 − x/Lmax). (6.19)

C1 = Cбур·√(1 − x/Lmax) (6.19)

6.4.8

Время распространения бора t, с, на расстояние x от уреза воды определяют по формуле

t = tmax(1 − √(1 − x/Lmax)). (6.20)

Формула (6.20)

t = tmax(1 − √(1 − x/Lmax)). (6.20)

t = tmax(1 − √(1 − x/Lmax)) (6.20)

6.4.9

Глубину потока dп, м, на берегу определяют по формуле

dп = hур·√(1 − x/Lmax). (6.21)

Формула (6.21)

dп = hур·√(1 − x/Lmax). (6.21)

dп = hур·√(1 − x/Lmax) (6.21)