Расчет высоты волнения теоретическими методами.

Для определения высоты волнения при отсутствии непосредственных наблюдений разработано несколько теоретических методов. Наиболее точным является метод А.П.Браславского, поскольку он учитывает глубину, форму рельефа и шероховатости дна водоема. Для использования данного метода необходимо построить профиль водоема по линии расчетного направления ветра и определить расчетную скорость ветра на высоте 10 м над водной поверхностью.

Высота волны определяется по номограммам (рис 1-2-3) в зависимости от глубины и длины разгона волны. Номограммы составлены для скорости ветра 10, 20 и 30 м/с. При другой скорости ветра, высота определяется интерполяцией, или экстраполяцией по результатам двух смежных номограмм. Номограммы рассчитаны на ветровые волны 0, 1% обеспеченности. Для перехода к другой обеспеченности используются коэффициенты

Р% 0, 1 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99

К 1, 0 0, 92 0, 8 0, 73 0, 62 0, 55 0, 49 0, 44 0, 39 0, 33 0, 27 0, 2 0, 16 0, 1

Сплошные линии диаграмм показывают зависимости при постоянной или увеличивающейся по пути волны глубине, пунктирные линии при уменьшающейся глубине рассматриваемого участка.

Для определения высоты волны продольный профиль по длине разгона волны разбивают на участки с одинаковыми уклонами дна. (Рис 4). Для каждого участка определяется длина, глубина в начале и конце участка, средняя глубина.

По номограммам для длины разгона, равной длине первого по направлению ветра участка определяют высоту волны для средней глубины участка и глубины в конце участка

После этого определяется исправленная высота волны по формуле

Коэффициент , характеризующий поправку на наклон дна определяется по графику (рис. 5)

Рис. Номограмма для расчета ветровой волны hв в зависимисти от длины разгона волны L, средней глубины Н для скорости ветра =10 м/с и песчаного дна водоема

Рис. Номограмма для расчета ветровой волны hв в зависимисти от длины разгона волны L, средней глубины Н для скорости ветра =20 м/с и песчаного дна водоема

Определение высоты волны для каждого последующего участка производится с учетом исправленной высоты волны предыдущего участка. При этом сначала по номограмме определяется фиктивная длина предыдущего участка исходя из исправленной высоты волны в его конце. Фиктивная длина определяется отдельно для средней и конечной глубины последующего участка. То есть это такая длина, при которой в начале следующего участка образовалась бы волна найденной высоты, если бы глубина предыдущего участка равнялась средней или конечной глубинам последующего участка. Дальнейший расчет проводится аналогично первому участку с той разницей, что при каждом использовании номограммы используется длина разгона волны, равная сумме длины участка и фиктивной длины предыдущего участка определенной для соответственной глубины текущего участка.

Рис. Номограмма для расчета ветровой волны hв в зависимисти от длины разгона волны L, средней глубины Н для скорости ветра =20 м/с и песчаного дна водоема

Рис. Номограмма для определения крутизны ветровых волн 1: m в зависимости от скорости ветра, высоты волны h_в и относительной глубины Н/h_в.

Для узкого водоема при соотношении длины и ширины более 5 из-за рефракции происходит отклонение больших волн к берегу. В этом случае необходимо проверить, не превышает ли высота волны, найденная в каждом промежуточном пункте 2Нm. Где Н глубина воды, m – преобладающая крутизна волны, определяемая по номограмме (рис. 6). При превышении найденную высоту волны уменьшают до высоты 2Нm.

При наличии участков с глубиной менее 1, 3 глубины волны волна разбивается. В этом случае расчетную высоту волны уменьшают до 0, 77 Н.

Рис. График коэффициента для определения поправки на наклон дна. 1 – глубина увеличивается, 2 – глубина уменьшается

Таблица