Моделирование штормовых изменений рельефа береговой зоны и гранулометрического состава наносов в районе пересыпи оз. Богайлы (Западный Крым)

К. И. Гуров✉, В. Ф. Удовик, В. В. Фомин

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: gurovki@gmail.com

Аннотация

Введение. Проведена серия численных экспериментов с целью изучить механизм штормовых деформаций рельефа береговой зоны и перераспределение различных фракций наносов при изменении параметров ветровых волн, подходящих по нормали к берегу.

Материалы и методы. С использованием математической модели XBeach исследовались литодинамические процессы на участке береговой зоны Западного Крыма в районе пересыпи оз. Богайлы. В качестве входных параметров использовались натурные данные о рельефе дна и гранулометрическом составе наносов, полученные в ходе выполнения мониторинговых наблюдений, осуществляемых Морским гидрофизическим институтом РАН. Состав наносов задавался в виде смеси из трех компонентов, распределенных по профилю подводного берегового склона с различным соотношением объемных концентраций.

Анализ результатов. Показано, что под воздействием штормового волнения происходит интенсивный размыв пляжа и активное переформирование профиля верхней части подводного берегового склона с образованием аккумулятивного тела. Основные изменения исходного профиля и перераспределение фракций наносов наблюдаются в течение первых 3–6 часов и зависят от периода волн. Получены количественные оценки скорости отступания уреза воды и величин деформации рельефа береговой зоны для различного времени воздействия волн. Рассчитано положение мористой границы участка, на котором во время шторма происходит активное перемещение значительных объемов наносов и их аккумуляция.

Обсуждение и заключение. Проанализирована возможность размыва гребня пересыпи при различных периодах ветровых волн. Показано, что изменение объемных концентраций различных компонентов смеси происходит преимущественно в результате быстрого выноса мелких фракций в мористую часть профиля дна и перераспределения более крупных фракций в верхней части подводного берегового склона. В результате косвенно определены условия блокировки вдольберегового перемещения наносов при строительстве гидротехнических сооружений.

Ключевые слова

береговая зона, Западный Крым, модель XBeach, наносы, штормовые деформации рельефа, гранулометрический состав

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2018-0004 «Прибрежные исследования», а также при частичной поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-35-00230.

Для цитирования

Гуров К. И., Удовик В. Ф., Фомин В. В. Моделирование штормовых изменений рельефа береговой зоны и гранулометрического состава наносов в районе пересыпи оз. Богайлы (Западный Крым) // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 2. С. 185–196. EDN NEUQUP. doi:10.22449/0233-7584-2019-2-185-196

Gurov, K.I., Udovik, V.F. and Fomin, V.V., 2019. Modeling of the Coastal Zone Relief and Granulometric Composition Changes of Sediments in the Region of the Bogaily Lake Bay-Bar (the Western Crimea) during Storm. Physical Oceanography, [e-journal] 26(2), pp. 170-180. doi:10.22449/1573-160X-2019-2-170-180

DOI

10.22449/0233-7584-2019-2-185-196

Список литературы

  1. Анцыферов С. М., Косьян Р. Д. Взвешенные наносы в верхней части шельфа. М. : Наука, 1986. 223 с.
  2. Леонтьев И. О. Бюджет наносов и прогноз развития морского берега // Океанология. 2008. Т. 48, № 3. С. 467–476.
  3. Леонтьев И. О. Прогнозирование развития берега в масштабе столетия (на примере Вислинской (Балтийской) косы) // Океанология. 2012. Т. 52, № 5. С. 757–767.
  4. Прогноз рецессии берегов восточной части Финского залива на ближайшее столетие / И. О. Леонтьев [и др.] // Океанология. 2015. Т. 55, № 3. С. 480–487. doi:10.7868/S0030157415030107
  5. Кузнецова О. А., Сапрыкина Я. В. Внутригодовые вариации штормовых деформаций рельефа дна песчаного побережья на примере Камчийско-Шкорпиловского пляжа (Черное море, Болгария) // Процессы в геосредах. 2017. № 1 (10). С. 435–444.
  6. Observations and modeling of steep-beach grain-size variability / A. J. H. M. Reniers [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013. Vol. 118, iss. 2. P. 577–591. https://doi.org/10.1029/2012JC008073
  7. Modelling morphological changes of beach and dune induced by storm on the Southern Baltic coast using XBeach (case study: Dziwnow Spit) / N. Bugajny [et al.] // Journal of Coastal Research. 2013. Vol. 65, iss. sp1. P. 672–678. https://doi.org/10.2112/SI65-114.1
  8. Williams J. J., Esteves L. S., Rochford L. A. Modelling storm responses on a high-energy coastline with XBeach // Modeling Earth Systems and Environment. 2015. Vol. 1, iss. 12. Article 3. https://doi.org/10.1007/s40808-015-0003-8
  9. Леонтьев И. О. О некоторых свойствах процесса формирования штормового профиля песчаного берега // Процессы в геосредах. 2015. № 2. С. 75–82.
  10. Корзинин Д. В. Особенности формирования профиля равновесия подводного берегового склона (на примере аккумулятивных берегов Западного Крыма) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2015. Вып. 1. С. 29–33.
  11. Гуров К. И., Фомин В. В., Лазоренко Д. И. Моделирование перераспределения песчаных фракций по подводному береговому склону под воздействием ветрового волнения // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2016. Вып. 3. С. 65–71.
  12. Dynamics of the nearshore zone of Kalamitskiy Gulf (Black Sea) under influence of wind waves / V. V. Fomin [et al.] // Managing risks to coastal regions and communities in a changing world. Academus Publishing. 2019. P. 11. URL: https://seacoasts.editorum.io/en/nauka/conference_article/1783/view (date of access: 04.05.2018).
  13. Зенкович В. П. Морфология и динамика советских берегов Черного моря. Т. 2. М. : Изд-во АН СССР, 1960. 216 с.
  14. Атлас охраны природы Черного и Азовского морей / Гл. ред. Л. И. Митин. СПб. : ГУНиО, 2006. 436 c.
  15. Современное состояние береговой зоны Крыма / Под ред. Ю. Н. Горячкина. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2015. 249 с.
  16. Шуйский Ю. Д. Механический состав пляжевых наносов на западных берегах Крымского полуострова // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2007. Вып. 15. С. 370–385.
  17. Шуйский Ю. Д. Основные закономерности морфологии и динамики Западного берега Крымского полуострова // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2005. Вып. 13. С. 62–72.
  18. Удовик В. Ф., Горячкин Ю. Н. Межгодовая изменчивость вдольберегового потока наносов в береговой зоне Западного Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2013. Вып. 27. С. 363–368.
  19. Удовик В. Ф., Горячкин Ю. Н. Оценки межгодовой изменчивости вдольберегового транспорта наносов на участке береговой зоны от Севастополя до Евпатории // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2015. № 1. С. 54–65.
  20. Атлас волнения и ветра Черного моря / [под ред. Г. В. Ржеплинского]. Л. : Гидрометеоиздат, 1969. 111 с.
  21. Типовые поля ветра и волнения Черного моря / Ред. Э. Н. Альтман, Г. В. Матушевский. Севастополь : ФОЛ СО ГОИН, 1987. 116 с.
  22. Ефимов В. В., Комаровская О. И. Атлас экстремального ветрового волнения Черного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. 59 c.
  23. XBeach model description and manual : report / D. J. A. Roelvink [et al.] ; UNESCO-IHE Institute for Water Education. Deltares, Delft : Deltares and Delft Univ. Technology, 2010. 106 p.

Скачать статью в PDF-формате