И.О.Леонтьев Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИТО- И МОРФОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ: НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПРИМЕРЫ MODELING THE LITHO- AND MORPHODYNAMIC PROCESSES IN THE COASTAL ZONE: SOME PRACTICAL ASPECTS AND EXAMPLES I.O.Leontyev P.P.Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow

Интегральный расход Моделирование вдольберегового транспорта наносов 1 Фактор пропорциональности - песчаные наносы Леонтьев (2001) Bayram et al. (2007 ) Галечные наносы Рис.1. Сравнение расчетов по зависимостям Бэйрэма с соавторами (а) и Леонтьева (б) с данными измерений: 1 – Войцеховича [1986], 2 – Леонтьева [1989], 3 – Миллера [Miller, 1999].

Моделирование вдольберегового транспорта наносов 2 Модель LOTRA Локальный расход песчаных наносов Рис.2. Сравнение расчетных профилей расходов песка с измеренными в условиях умеренного и сильного шторма Рис.3. Расчетные профили вдольбереговых расходов наносов и скоростей течения для фактического распределения материала на дне (1) и для сплошного песчаного слоя (2). Рис. 4. Изменения потока галечных наносов вдоль имеретинского побережья (Черное море)

Моделирование штормовых деформаций Принцип сохранения массыМодели процессов CROSS-P Рис. 1. Сравнение модельных расчетов с экспериментальными данными Рис. 2. Сценарий экстремального шторма и деформации профилей галечного пляжа в различных пунктах имеретинского берега (Черное море). Песок Галька

Моделирование сезонных изменений профиля 1 Bruun, 1954, Dean, 1977 Kriebel, et al., 1991 Рис. 1. Аппроксимация берегового профиля двумя вогнутыми кривыми [Inman et al., 1993]. Условия равновесия Профили равновесия зона трансформации прибойная зона Прогностическая модель S=const. Рис. 2. Профили дна, определяемые зависимостями (3) и (4) при различных значениях показателей k и n. (1) (3) (4) (2) 5.

Моделирование сезонных изменений профиля 2 Рис. 3. Сравнение расчетов с данными наблюдений. 1 и 2 – начальные измеренный и расчетный профили; 3 и 4 – конечные измеренный и расчетный профили соответственно.

Моделирование эволюции профиля в масштабах десятков и сотен лет 1 Уравнение сохранения массы Скорость эрозии Скорость аккумуляции Условие равновесияEr = Ac Профиль равновесия Рис. 1. Схема обозначений Рис.2. Сравнение берегового профиля Анапской пересыпи с теоретическим профилем Смещения границ профиля при изменении уровня и в зависимости от бюджета наносов B описываются уравнением При изменении уровня весь профиль перемещается в новое положение (правило Брууна). При дисбалансе бюджета наносов смещается урез, а основание профиля фиксировано. В результате при дефиците берег отступает, и его средний уклон уменьшается. При избыточном питании, наоборот, берег выдвигается, и его уклон растет. Модель SPELT

Моделирование эволюции профиля в масштабах десятков и сотен лет 2 Рис. 3. Эволюция профиля при неравномерном повышении уровня моря и дефиците наносов. Рис. 4. Развитие берега Центральной Голландии в период позднего голоцена Рис. 5. Развитие берега в районе Сухумского мыса в позднем голоцене. Рис. 6. Ожидаемая рецессия берегов Вислинской (Балтийской) косы в 21 веке

Заключение Продолжительность периода рассматриваемой эволюции регламентирует выбор того или иного подхода к моделированию. «Модели процессов» обладают наибольшей детальностью и информативностью. Однако при прогнозировании долговременных изменений они оказывается не эффективными, особенно, если речь идет о достаточно зрелых берегах. Их эволюция управляется факторами, которые почти не заметны на малых масштабах времени и не улавливаются моделями элементарных процессов. Вместе с тем, бывают условия, когда использование «моделей процессов» за пределами установленных временных рамок может дать положительные результаты. Речь идет, например, о берегах водохранилищ на ранних стадиях развития, когда квазиравновесный профиль еще не выработался, и эволюция в значительной мере диктуется режимом штормов. Рис. 1. Трехлетний прогноз изменений профиля берега водохранилища на основе модели CROSS-P. При моделировании поведения берегов с более устоявшейся морфологией достаточно эффективен подход, использующий полуэмпирические аппроксимации берегового профиля, либо одной, либо двумя кривыми.