RU2453651C1

RU2453651C1 - Device to protect sand beaches against erosion

Info

Publication number: RU2453651C1
Application number: RU2010143823/13A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Сергеевич Ведяшкин (RU); Анатолий Сергеевич Ведяшкин; Людмила Александровна Терещенко (RU); Людмила Александровна Терещенко
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-06-20
Also published as: RU2010143823A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: device comprises a barrier of meshed structure on a discharge slope 8 of a sand beach and fastening elements. The meshed structure is made of a meshed cloth 2 with negative floatability. At the same time a solid strip 6 from a water-impermeable material with positive floatability is attached to the meshed cloth 2 at the side of an incoming wave 13. The solid strip 6 is equipped with a water-retaining element 7, which is arranged at the edge of the strip 6. Fastening elements 1 and 5 are connected with the barrier of meshed structure by flexible joints 3 and 10. At the same time the barrier width a is determined using the formula a=2h/sinα, where h - wave setup height to the discharge slope of the beach, α - angle of inclination of the discharge slope of the beach, besides, the width of the strip b, the height of the water-retaining element H and the length of flexible joints are selected with account of the following relations b=0.3a, H=b-sinα, l=0.5b, where a - barrier width, α - angle of inclination of the beach discharge slope.

EFFECT: device makes it possible to increase efficiency of protection of sand beaches from erosion.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области прикладной экологии и может быть использовано для защиты песчаных пляжей от размыва при экстремальном воздействии ветровых волн водной поверхности.The invention relates to the field of applied ecology and can be used to protect sandy beaches from erosion under the extreme influence of wind waves of the water surface.

Известно устройство для наращивания пляжа, состоящее из препятствий ячеистой конструкции из гибкого плавучего материала, которые удерживаются на морском дне с помощью анкеров (патент США №4710057, МПК Е02В 3/04, НКИ 405-30, 1987. Изобретения стран мира. 1988 г., бюл. 39, вып. 82, с.37).A device for building the beach, consisting of cellular obstacles made of flexible floating material that are held on the seabed with anchors (US patent No. 4710057, IPC EV 3/04, NCI 405-30, 1987. Inventions of the world. 1988 , bull. 39, issue 82, p. 37).

Недостатком устройства является его низкая эффективность, так как задержка песка происходит не только при перемещении с откатной волной при ее движении с берега, но и при действии накатной волны, направленной к берегу. Кроме того, конструкция устройства неустойчива к волновому воздействию, так как анкеры, удерживающие ее на морском дне, не защищены от воздействия обрушающейся прибойной волны.The disadvantage of this device is its low efficiency, since sand retention occurs not only when moving with a backward wave when it moves from the coast, but also when a coastal wave is directed toward the coast. In addition, the design of the device is unstable to wave action, since the anchors holding it on the seabed are not protected from the impact of a breaking breaking wave.

Задачей изобретения является повышение эффективности устройства за счет создания возможности свободного перемещения песка при движении накатной волны и задержки его только при движении откатной волны, а также повышение устойчивости анкеров, удерживающих устройство на напорном откосе песчаного пляжа.The objective of the invention is to increase the efficiency of the device by creating the possibility of free movement of sand during the movement of the rolling wave and delaying it only when the recoil wave is moving, as well as increasing the stability of the anchors holding the device on the pressure slope of the sandy beach.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве, включающем препятствие ячеистой конструкции на напорном откосе песчаного пляжа, удерживаемое крепежными элементами, предлагается препятствие ячеистой конструкции выполнить из сетного полотна с отрицательной плавучестью и дополнительно со стороны набегающей волны снабдить прикрепленной к сетному полотну сплошной полосой, выполненной из водонепроницаемого материала с положительной плавучестью и снабженной задерживающим воду элементом, расположенным по краю полосы, а крепежные элементы связать с препятствием гибкими связями, кроме того, ширину препятствия а определять по формуле а=2h/sinα, где h - высота наката волны на напорный откос пляжа, α - угол наклона напорного откоса пляжа. Ширину полосы b, высоту задерживающего воду элемента Н и длину гибких связей ℓ предлагается определять с учетом следующих зависимостей - b=0,3а, Н=b·sinα, ℓ=0,5b, где а - ширина препятствия, α - угол наклона напорного откоса пляжа.To solve the problem in a known device, including an obstacle of a cellular structure on the pressure slope of a sandy beach, held by fasteners, it is proposed that the obstacle of a cellular structure be made of a net fabric with negative buoyancy and, in addition, from the incident wave side, to provide a continuous strip made of waterproof material attached to the net fabric material with positive buoyancy and equipped with a water-retaining element located at the edge of the strip, and fasteners e elements to be connected with an obstacle by flexible connections; in addition, the width of the obstacle a should be determined by the formula a = 2h / sinα, where h is the wave run height at the beach slope, α is the beach slope angle. It is proposed to determine the width of the strip b, the height of the water-retaining element H and the length of the flexible connections ℓ taking into account the following relationships - b = 0.3 a , H = b · sinα, ℓ = 0.5 b , where a is the width of the obstacle, α is the angle slope of the pressure slope of the beach.

Совокупность вышеперечисленных отличительных признаков, как показали проведенные испытания на морском пляже, обеспечивает возможность свободного перемещения песка при движении к берегу и задерживание его только при движении в обратном направлении, таким образом, пляж защищается от непосредственного воздействия обрушающейся волны и одновременно повышается устойчивость анкеров, удерживающих устройство на напорном откосе песчаного пляжа.The combination of the above distinguishing features, as shown by tests on the sea beach, provides the possibility of free movement of sand when moving to the shore and its retention only when moving in the opposite direction, thus the beach is protected from the direct impact of a breaking wave and at the same time the stability of the anchors holding the device is increased on the pressure slope of a sandy beach.

При высоте наката волны h и угле наклона напорного откоса пляжа α ширина напорного откоса составит 2h/sinα. Поэтому для защиты напорного откоса от размыва штормовыми волнами ширину препятствия а принимают равной ширине напорного откоса, т.е. а=2h/sinα. Обрушение буруна на напорный откос, как показывают наблюдения, происходит в нижней его трети, где и рекомендуется разместить полосу сплошного полотна, над которой формируется (при откате волны) прудок, который вместе с полосой сплошного полотна защищает напорный откос пляжа от динамического воздействия обрушающейся волны (буруна). Таким образом, b=0,3а. Высота задерживающего воду элемента принимается из условия, при котором уровень воды в прудке ограничивается элементом и краем полосы сплошного полотна со стороны берега (см. фиг.2), т.е. Н=b/sinα. Для исключения воздействия отдельных наиболее высоких волн верхние анкеры удаляют от края сетного полотна на расстояние, равное половине ширины полосы сплошного полотна, т.е. длину гибких связей предлагается принимать ℓ=0,5b. Целесообразность применения именно такой длины гибких связей подтверждена опытным путем.With the wave h height and the angle of inclination of the beach slope α, the width of the pressure slope will be 2 h / sin α. Therefore, to protect the pressure slope from erosion by storm waves, the width of the obstacle a is equal to the width of the pressure slope, i.e. a = 2h / sinα. The breakdown of a breaker on a pressure slope, as observations show, occurs in its lower third, where it is recommended to place a strip of continuous canvas over which a pond is formed (when the wave rolls back), which together with a strip of continuous canvas protects the pressure slope of the beach from the dynamic impact of a breaking wave ( breaker). Thus, b = 0.3 a . The height of the water-retaining element is taken from the condition under which the water level in the pond is limited by the element and the edge of the strip of continuous web from the shore (see figure 2), i.e. H = b / sinα. To exclude the effects of individual highest waves, the upper anchors are removed from the edge of the net web by a distance equal to half the width of the strip of a continuous web, i.e. it is proposed to take the length of flexible bonds ℓ = 0.5b. The feasibility of using just such a length of flexible connections is confirmed experimentally.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 показан фрагмент устройства, расположенного на напорном откосе песчаного пляжа;- figure 1 shows a fragment of a device located on the pressure slope of a sandy beach;

- на фиг.2 - разрез по А-А после отката волны, перед обрушением буруна;- figure 2 is a section along aa after the rollback of the wave, before the collapse of the breaker;

- на фиг.3 - разрез по А-А при накате разбившейся волны.- figure 3 is a section along aa with the roll of a crashed wave.

На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:

1 - анкер верхний;1 - upper anchor;

2 - сетное полотно;2 - net cloth;

3 - гибкая связь верхнего анкера;3 - flexible connection of the upper anchor;

4 - трос сетного полотна;4 - wire mesh cable;

5 - анкер нижний;5 - lower anchor;

6 - сплошная полоса, выполненная из водонепроницаемого материала с положительной плавучестью;6 - a continuous strip made of a waterproof material with positive buoyancy;

7 - задерживающий воду элемент;7 - water retention element;

8 - напорный откос песчаного пляжа;8 - pressure slope of a sandy beach;

9 - разбившаяся волна;9 - a broken wave;

10 - гибкая упругая связь нижнего анкера;10 - flexible elastic connection of the lower anchor;

11 - прудок;11 - a pond;

12 - свободная поверхность воды в прудке;12 - free surface of the water in the pond;

13 - обрушающаяся прибойная волна;13 - breaking breaking wave;

14 - бурун, срывающийся с прибойной волны;14 - a breaker breaking off a breaking wave;

h - высота наката волны на напорный откос пляжа; h is the height of the wave on the slope of the beach;

α - угол наклона напорного откоса пляжа;α is the angle of inclination of the pressure slope of the beach;

a - ширина препятствия; a is the width of the obstacle;

b - ширина сплошной полосы, выполненной из водонепроницаемого полотна; b is the width of a continuous strip made of a waterproof fabric;

H - высота задерживающего воду элемента;H is the height of the water holding element;

ℓ - длина гибких связей.ℓ is the length of flexible connections.

Устройство работает следующим образом. На напорном откосе 8 (фиг.2) пляжа вдоль линии обрушения прибойной волны устанавливают анкеры 5 (фиг.1, фиг.3), которые соединяют гибкими упругими связями 10 с задерживающим воду элементом 7, закрепленном на крае полосы 6 из сплошного водонепроницаемого материала, соединенного с сетным полотном 2, закрепляемым со стороны суши верхним анкером 1 с помощью гибкой связи 3. При равной длине связей 10 и 3, расстояние между верхним анкером 1 и нижним анкером 5 принимают равным ширине препятствия - а. Бурун 14 (фиг.2), срывающийся с прибойной волны 13, обрушается в прудок 11, который возникает при откате волны над полотном 6, за счет задержки воды элементом 7, что исключает повреждение нижнего анкера 5. В разбившейся волне 9 (фиг.3) элемент 7 и полотно 6 всплывают и стряхивают прудок 11. Волна 9 проходит под полотном 6 и перемещается вверх по напорному откосу 8 пляжа, испытывая сопротивление сетного полотна 2. Затем волна останавливается и начинает откатываться с напорного откоса 8, увлекая за собой полотно 6 и элемент 7, а также сетное полотно 2, которое, располагаясь на напорном откосе 8, препятствует перемещению песка в направлении от берега. Удерживаемые гибкой связью 10 элемент 7 и полотно 6 опускаются на напорный откос 8, в результате чего образуется прудок 11, который при обрушении последующей волны защищает нижний анкер 5 от повреждения. Благодаря этому происходит не только намыв пляжа при экстремальном волновом воздействии, но и осуществляется защита пляжа от размыва, так как место обрушения волны 13 на напорный откос 8 пляжа защищено полотном 6 и слоем воды в прудке 11.The device operates as follows. On the pressure slope 8 (FIG. 2) of the beach, along the line of breaking the breaking wave, anchors 5 are installed (FIG. 1, FIG. 3), which are connected by flexible elastic ties 10 to the water-retaining element 7, mounted on the edge of the strip 6 from a continuous waterproof material, connected to the net web 2, fixed from the land side by the upper anchor 1 using flexible connection 3. With equal lengths of ties 10 and 3, the distance between the upper anchor 1 and the lower anchor 5 is taken equal to the width of the obstacle - a. Burun 14 (figure 2), breaking off from the breaking wave 13, collapses into the pond 11, which occurs when the wave rolls back over the sheet 6, due to water retention by element 7, which eliminates damage to the lower anchor 5. In the broken wave 9 (figure 3 ) the element 7 and the web 6 pop up and shake off the pool 11. The wave 9 passes under the web 6 and moves up the pressure slope 8 of the beach, experiencing the resistance of the net web 2. Then the wave stops and starts to roll back from the pressure slope 8, dragging the web 6 and element 7, as well as net web 2, which aspolagayas on the discharge slope 8, prevents movement of sand in the direction away from the shore. Held by a flexible connection 10, the element 7 and the web 6 are lowered to the pressure slope 8, as a result of which a pond 11 is formed, which, when the subsequent wave collapses, protects the lower anchor 5 from damage. Due to this, not only is the beach washed up under extreme wave impact, but the beach is also protected from erosion, since the place where the wave 13 crashes onto the pressure slope 8 of the beach is protected by a sheet 6 and a layer of water in the pond 11.

Пример конкретного исполнения устройства и его работы. Параметры устройства рассчитывались на волнение с высотой h=0,5 м наката волны на напорный откос с углом наклона α=8 градусов:An example of a specific implementation of the device and its operation. The device parameters were calculated for waves with a height h = 0.5 m of wave run-up to a pressure slope with an inclination angle α = 8 degrees:

а=2h/sinα=2·0,5/0,14=7,1 м; b=0.3a=0,3·7,1=2,1 м; a = 2 h / sinα = 2 · 0.5 / 0.14 = 7.1 m; b = 0.3 a = 0.3 · 7.1 = 2.1 m;

H=b·sinα=2,1·0,14=0,29 м; ℓ=0,5·b=0,5·2,1≈1 м.H = b · sinα = 2.1 · 0.14 = 0.29 m; ℓ = 0.5 · b = 0.5 · 2.1≈1 m.

Фрагмент выполненного устройства представлял собой отрезок полосы полотна из прорезиненной с нижней стороны ткани, соединенный с отрезком равной длины сетного полотна с ячейками 4×4 см. Нижние анкеры выполнялись винтовыми с=25 мм (стержень) и 50 мм (ребра) длиной 0.5 м, верхние анкеры - деревянные колья длиной 0,3 м. Задерживающий воду элемент выполнялся в виде оболочки из плотного полиэтилена, вставленной в отбортованный, прошитый и проклеенный край полотна. В оболочку закачивался воздух под давлением 0,15 МПа. Сплошная полоса и сетное полотно крепились к анкерам связями, выполненными из синтетического жгута диаметром 8 мм. Испытание фрагмента при волнении до 6 баллов показало, что данное устройство надежно защищает пляж от размыва и накапливает песок на участке испытаний.A fragment of the device was a piece of strip of fabric made of rubberized from the bottom side of the fabric, connected to a piece of equal length of a net fabric with cells 4 × 4 cm. The lower anchors were screw with = 25 mm (rod) and 50 mm (ribs) 0.5 m long, the upper anchors are wooden stakes 0.3 m long. The water-holding element was made in the form of a shell made of dense polyethylene inserted into a flanged, stitched and glued edge of the canvas. Air was injected into the shell at a pressure of 0.15 MPa. A continuous strip and a net cloth were attached to the anchors with ties made of a synthetic rope with a diameter of 8 mm. Testing a fragment with waves up to 6 points showed that this device reliably protects the beach from erosion and accumulates sand in the test area.

Claims

Устройство для защиты песчаного пляжа от размыва, включающее препятствие ячеистой конструкции на напорном откосе песчаного пляжа, удерживаемое крепежными элементами, отличающееся тем, что препятствие ячеистой конструкции выполнено из сетного полотна с отрицательной плавучестью и дополнительно со стороны набегающей волны снабжено прикрепленной к сетному полотну сплошной полосой, выполненной из водонепроницаемого материала с положительной плавучестью и снабженной задерживающим воду элементом, расположенным по краю полосы, а крепежные элементы связаны с препятствием гибкими связями, кроме того, ширина препятствия а определена по формуле a=2h/sinα, где h - высота наката волны на напорный откос пляжа, α - угол наклона напорного откоса пляжа, причем ширина полосы b, высота задерживающего воду элемента Н и длина гибких связей l выбраны с учетом следующих зависимостей - b=0,3a, H=b·sinα, l=0,5b, где а - ширина препятствия, α - угол наклона напорного откоса пляжа. A device for protecting a sandy beach from erosion, including a cellular structure obstacle on the sandy beach pressure slope held by fasteners, characterized in that the cellular structure obstacle is made of net fabric with negative buoyancy and additionally has a continuous strip attached to the net fabric, made of waterproof material with positive buoyancy and equipped with a water-retaining element located at the edge of the strip, and fasteners the elements are connected with the obstacle by flexible connections, in addition, the width of the obstacle a is determined by the formula a = 2h / sinα, where h is the height of the wave run on the beach slope, α is the angle of the beach pressure slope, and the strip width b, the height of the water-holding element H and the length of flexible connections l are selected taking into account the following dependences - b = 0.3a, H = b · sinα, l = 0.5b, where a is the width of the obstacle, α is the angle of inclination of the beach slope.