Влияение гидрологических условий на эксплуатацию морских портов.

Транспортные узлы, связывающие водный и сухопутный виды транспорта - порты - размещаются на речных и морских побе­режьях, где соприкасаются все три среды - атмосфера, вода и су­ша. Соответственно этому основные природные факторы можно подразделить на три группы: метеорологические, гидрологические и геологические.

К метеорологическим и климатическим факторам относятся все явления, происходящие в атмосфере, причем наибольшее зна­чение для портостроения имеют ветры, температуры воздуха и воды, осадки и туманы. Важнейшие гидрологические факто­ры - колебания уровней воды, волнение, течения и ледовый режим.

Помимо основных геологических и геоморфологических фак­торов – геологического строения района, изменяемости берегов и дна, движения наносов и свойств грунтов - большое, а иногда и решающее, значение оказывает и топография района.

Для решения ряда вопросов портостроения важно знать уров­ни грунтовых вод, химический состав воды и жизнедеятельность водных живых организмов.

Совокупность всех природных факторов в данном районе объ­единяется понятием естественный режим побережья. Для того чтобы при наименьших капитальных вложениях на строительство порта получить наибольший экономический эффект, а также пра­вильно скомпоновать план порта и принять наиболее рациональ­ные конструкции, обеспечивающие бесперебойную работу всех элементов порта, необходимо тщательное изучение всех фак­торов естественного режима. Более того, в результате строитель­ства порта нарушается естественный режим побережья, где до этого взаимное воздействие природных факторов привело к дина­мическому равновесию, и нужно заранее прогнозировать возмож­ные последствия этого вмешательства. Практика портостроения насчитывает немало случаев, когда недостаточная изученность отдельных факторов и ошибки в их количественной оценке явля­лись причиной серьезных аварий сооружений и нарушений нор­мальной работы портов.

Недооценка или недостаточная изученность природных факторов часто приводит к излишним затратам или даже крупным авариям. Так, порт Цеара в Бразилии через 17 лет эксплуатации был полно­стью занесен береговыми наносами и прекратил существование. При­чина - недооценка режима наносов прилегающего побережья. Мол Мустафа, построенный в Алжире, через три года после завершения строительства при сильном волнении был разрушен в результате раз­мыва основания. Аварии наблюдались и в других портах Средизем­ного моря (Валенсия, Генуя и др.) также из-за недооценки волнового воздействия. Описанные в литературе многочисленные аварии пор­товых гидротехнических сооружений из-за переоценки строительных свойств грунтов основания подтверждают, что для рационального стро­ительства и эффективной эксплуатации портов первостепенное значе­ние имеет тщательное изучение элементов естественного режима.

Элементы естественного режима морских побережий и устьевых участков рек.

Из всех метеорологических факторов наибольшее значение для портостроения, эксплуатации портов и судоходства имеют: ветер, туманы, осадки, влажность и температура воздуха, температура воды.

Ветер. Ветровой режим характеризуется направлением, ско­ростью, продолжительностью и повторяемостью. Знание ветрово­го режима особенно важно при строительстве портов на морях и водохранилищах. От ветра зависят направление и интенсивность волнения, которые определяют компоновку внешних устройств порта, их конструкцию и направление водных подходов к порту. Господствующее направление ветра должно также учитываться при взаимном расположении причалов с разными грузами.

При фронтальном действии ветра образуется нагон, дополняе­мый перемещением воды вследствие волнения. Скапливающиеся у берега массы воды в отдельных местах узкими потоками перио­дически прорывают поток, образуя течения с большими скоростя­ми. Если ветер действует под углом к линии берега, то образуют­ся течения вдоль берега, затухающие по мере прекращения штор­ма. Скорость таких течений достигает иногда 1 м/с и больше. Не представляя опасности для судоходства и сооружений, эти те­чения нередко являются причиной заносимости подходных кана­лов и акваторий портов.

Приливно-отливные течения, почти не заметные в море, могут достигать значительных скоростей в проливах и устьях рек. Такие явления происходят, например, в горле Белого моря и в устье ре­ки Мезени, где максимальные скорости достигают нескольких мет­ров в секунду.

Ледовый режим.

Реки и их различные участки, в зависимости от географического положения, замерзают в разные сроки. Про­должительность ледостава весьма различна - от нескольких дней до нескольких месяцев, а некоторые северные реки бывают покрыты льдом больше половины года. Желательно по возможности избегать участков берега, подвергающихся интенсивному воздей­ствию льда во время ледохода. При всех условиях необходимо знать уровни воды во время ледохода и учитывать опасную зону действия движущегося льда на сооружения. В отдельных случаях необходимо прибегать к устройству специальных льдозащитных сооружений, устраняющих или ослабляющих воздействие льда на основные причальные сооружения порта. Для устранения влияния термического воздействия льда на сооружения рекомендуется уст­ройство полыней. С этой целью используют специальные ледорезные машины или пневматические установки, стимулирующие тая­ние льда благодаря подъему глубинных более теплых масс воды.

Замерзание водохранилищ в зоне подпора ввиду отсутствия течений происходит в более ранние сроки, чем на участках свобод­ных рек; освобождение ото льда водохранилищ происходит с за­позданием. Разница в сроках нередко достигает 10 - 15 дней. Ле­доход отсутствует - лед тает на месте. Так же спокойно происхо­дит образование льда и у морских побережий. Можно лишь отме­тить, что замерзание морской воды вследствие ее солености про­исходит медленнее, чем пресной, а морской лед отличается боль­шей вязкостью и пластичностью.

Вскрытие и замерзание отдельных участков реки, в зависимо­сти от географического их положения, может происходить в сроки, отличающиеся до месяца (например, участки р. Волги у Астраха­ни и у Нижнего Новгорода). Неодновременно происходят эти явления и на различных участках у морского побережья. Даты конца весеннего ледохода и начала осеннего определяют физическую длительность навигации. К сожалению, физическая длительность навигации весьма подвержена изменениям, и поэтому для правильного выбо­ра расчетной ее величины необходимы данные многолетних на­блюдений. По этим данным составляют графики обеспеченности длительности навигации и по ним назначают расчетную длитель­ность, используемую в процессе проектирования портов. Чем боль­ше навигационный период, тем большее количество грузов может быть перевезено по водному пути.