Estimation of the main parameters of wave action on the gentle slopes of the banks of large water bodies

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

When designing coastal protection measures, special attention is paid to the creation and expansion of a natural beach slope on the coast of a water body. To assign geometric dimensions to relatively stable beach slopes, it is necessary to evaluate the relationship of waves, taking into account the level regime characteristic of a given section of the coast. The aim of the research is to explore the features of the transformation of the wave profile in shallow water and to conduct a comparative analysis of theory and experiment. The studies were carried out in a wave tray, where the waves were reproduced by a swinging shield. The features of the transformation of the wave profile at decreasing depths of the shallow water of a large water body are considered. An assessment is given of the change in the kinematic characteristics of a wave incident in a shallow water zone on an unfortified beach slope with a depth of 10, 20 and 30. The results of experimental studies are presented and analyzed, as a result of which the influence of the wave steepness on the kinematic characteristics and features of wave transformation in shallow water is revealed. A comparative analysis of theoretical solutions and experimental data with an assessment of the area of their applicability is carried out. On the whole, the wave profile and the horizontal component of the orbital velocity during the passage of the wave crest are in satisfactory agreement with the calculations according to the Stokes theory at relative depths of more than 0.07. It has been established that for shallow water conditions the relative height of the wave crest affecting the beach slope of the near-shore zone of the coast of a large water body is most noticeably affected by the slope, with an increase from 10 to 30 the magnitude of the wave steepness can increase by 1.2 times.

About the authors

Olga N. Chernykh

Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev

Author for correspondence.
Email: chon36@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2905-446X
SPIN-code: 7757-7969

Ph.D. Tech. Sciences, Associate Professor of the Department of Hydraulic Structures

49 Timiryazevskaya St, Moscow, 127434, Russian Federation

Alena V. Burlachenko

Moscow Automobile and Road Construction State Technical University

Email: chtara@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2617-9515
SPIN-code: 3155-2490

Ph.D. Tech. Sciences, Associate Professor of the Department of Hydraulics

64 Leningradskii Prospekt, Moscow, 125319, Russian Federation

References

  1. Kurbanov S.O., Rumyantsev I.S. Fundamentals of designing natural and technical systems of biopositive design for channel regulation, protection and restoration of coastal zones. Problems of Development of Melioration and Water Management and Ways to Solve Them: Materials of the International Scientific-Practical Conference (part 3, p. 121–135). Moscow: MGUP Publ.; 2011. (In Russ.)
  2. Levkevich V.E. Fastening of banks and upstream slopes of retaining structures of hydropower facilities in Belarus. Minsk: BNTU Publ., 2019. (In Russ.)
  3. Koreneva V.V., Kozyr I.E., Shterenlikht D.V. Hydraulic and constructive substantiation of bank protection and bank protection measures at water bodies. Moscow: MGUP Publ.; 2002. (In Russ.)
  4. Pravdivets Yu.P., Smirnova T.G., Smirnov G.N. Shore protection structures. Moscow: ASV Publ.; 2002. (In Russ.)
  5. Smirnova T.G., Kantarzhi I.G. Calculation and design of artificial free sandy beaches. Moscow: MGSU Publ.; 2000. (In Russ.)
  6. Chernykh O.N., Burlachenko A.V. Ways to solve the problems of the Imeretinskaya Bay. Bulletin of the Educational and Methodological Association for Education in the Field of Environmental Management and Water Use. 2021;(23):33–39. (In Russ.)
  7. Altunin D.I., Altunin V.I. Reformation of slopes of floodplain dams // Hydraulics of culverts: Abstracts of the V Republican Conference on Scientific and Technical Problems of Road Culvert Hydraulics. Saratov; 1985. (In Russ.)
  8. Weinel R.L. A presentation of cnoidal wave theory for practical application. Journal of Fluid Mechanics. 1960;7(2);273–286. http://doi.org/10.1017/s0022112060001481
  9. Chernykh O.N., Komelkov L.V. Hydrodynamic loads and stability of the lower-pool apron of hydraulic structures. Hydrotechnical Construction. 1983;17(8):410–416.
  10. Suetina T.A., Chernykh O.N., Burlachenko A.V. Hydraulic calculation features of helically corrugated steel culverts. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018;456:012129. http://doi.org/10.1088/1757-899X/456/1/012129
  11. Lyakhter V.M., Mileteev A.N. Calculation of run-up of long gravitational waves on a slope. Oceanology. 1974;14(I):37–43. (In Russ.)
  12. Altunin D.I. Kinematic characteristics of waves on gentle coastal slopes. Culvert Structures in the Conditions of the Far North: Collection of Scientific Papers. Yakutsk: YSU Publ.; 1986. (In Russ.)
  13. Altunin D.I., Sidorov N.N. Distribution of wave velocities at critical depth in the coastal protection zone. Proceedings of VODGEO. Engineering Protection of Territories. Moscow; 1982. p. 100–105. (In Russ.)
  14. Iwagaki Y., Sakai T., Tsukioka K., Sawai N. Relationship between vertical distribution of water particle velocity and type of breakers on beaches. Coastal Engineering in Japan. 1974;17:51–58. https://doi.org/10.1080/05785634.1974.11924182
  15. Francis J.R.D. Experiments on the motion of solitary grains along the bed of a water-stream. Proceedings of the Royal Society of London. 1973;332(1591):443–471. https://doi.org/10.1098/rspa.1973.0037
  16. Volkova E. Experimental researches of creation beaches on the artificial territories. MEDCOAST 2009: The Ninth International Conference on the Mediterranean Coastal Environment. Sochi; 2009. p. 1121–1127.
  17. Ranieri G. The surf zone distortion of beach profiles in small-scale coastal models. Journal of Hydraulic Research. 2007;45(2):261–269. https://doi.org/10.1080/00221686.2007.9521761

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».