Кіріспе
Жағалауды қорғау құрылымы
Толқынқырғыш – жағалау аймағында таяп су, ағыстар, толқындар және дауылдық желдерден қорғау үшін салынған тұрақты құрылым. Толқынқырғыштар ежелгі заманнан бері кемелерді жел қуатын толқындар сияқты теңіз қауіптерінен оқшаулап, бекіністерді қорғау үшін салынған. Толқынқырғыш, кейбір жағдайларда пирс немесе Моль деп те аталады, құрлыққа жалғастырылуы немесе жеке тұруы мүмкін, сондай-ақ көлік құралдары үшін жаяу жол немесе жолмен жабдылуы мүмкін. Жағалауды басқару жүйесінің бір бөлігі ретінде толқынқырғыштар жағалауға параллель орнатылып, тозуды азайтуға көмектеседі. Жағалау бойындағы ағын жағалау материалдарының тозу қаупін тудыратын жағажайларда, әдетте су жиегіне перпендикуляр орналасқан кішірек құрылымдар орнатылуы мүмкін. Олардың толқындар мен ағыстарға тигізетін әсері жағалау ағынын баяулатуға және жағалау материалдарын жылжытудан сақтауға бағытталған. Осы мақсатта қолданылғанда олар көбінесе жамбас деп аталады.
Мақсаттары
Су бұрандалары жағалау суларындағы толқындардың күшін азайтып, қауіпсіз бейіттейді. Су бұрандалары жағалау эрозиясын азайту үшін көлбеу жағалауды қорғауға арналған кішкентай құрылымдар да болуы мүмкін; олар салыстырмалы түрде шалшық суға орналастырылады. Түсіргіш жай ғана кемелерді күшті толқындардан қорғайтын үлкен құрылымның арқасында қорғалғанда ғана қауіпсіз болады. Табиғи бейіттер мүйістер немесе рифтер сияқты тосқауылдардың нәтижесінде пайда болады. Жасанды бейіттер су бұрандаларының көмегімен жасалуы мүмкін. D-Day Mulberry сияқты жылдам бейіттер орнына жеткізіліп, су бұрандасы ретінде жұмыс істеді. Плимут шығанағы, Портленд және Шербург сияқты кейбір табиғи бейіттер тастан жасалған су бұрандаларымен күшейтілді немесе кеңейтілді.
Түрлері
Су бұрандаларының түрлері: тік қабырғалы су бұрандасы, үйінді су бұрандасы және үйінділі немесе композиттік су бұрандасы. Су бұрандасының құрылымы, оған келетін толқындардың энергиясын масса арқылы (мысалы, каизонды пайдалану арқылы) немесе реверменттік еңіс арқылы (мысалы, тас немесе бетон қапталдарымен) сіңіруге арналған. Жағалау инженериясында ревермент – құрлыққа тіреулі құрылым, ал су бұрандасы – теңізге тіреулі құрылым (яғни екі жағынан да сумен қоршалған).
Қалдықтар
Қалқан-талқан су бұрандалары толқын энергиясын тарату үшін құрылымдық бос кеңістіктерді пайдаланады. Қалқан-талқан су бұрандалары бірлік салмағы бойынша шамалы сұрыпталған тас үйінділерінен тұрады: кіші тастар өзегі үшін, ал үлкен тастар толқындардан өзекті қорғайтын броньдық қабат ретінде қолданылады. Құрылымның сыртындағы тас немесе бетоннан жасалған броньдық элементтер энергияның көп бөлігін сіңіреді, ал қиыршық тас немесе құм толқын энергиясының су бұрандасының өзегі арқылы өтуіне кедергі келтіреді. Қаптаманың беткей бұрышы қолданылатын материалдарға байланысты әдетте 1:1 және 1:2 аралығында болады. Шағын сулардағы су бұрандалары көбінесе салыстырмалы түрде арзан болады. Су тереңдеген сайын материалға қажеттілік – және оған байланысты шығындар – айтарлықтай өседі.
Қайың
Кейсонды бұрандалар әдетте тік беткейлі болады және көбінесе бұранданың ішкі жағында бір немесе бірнеше кемені тоқтату қажет болған жерлерде салынады. Олар кейсонның салмағы мен ішіндегі толтыру арқылы толқындардың соққысынан туындайтын құлау күштеріне қарсы тұрады. Оларның құрылысы көбінесе шалшық суларда қымбатқа түседі, бірақ терең суларда реветментті бұрандаларға қарағанда айтарлықтай үнемді болуы мүмкін. Толқын энергиясын жұту және тік қабырғаға түсетін толқынның шағылысуын және көлденең қысымын азайту үшін кейде тік құрылымның алдына қосымша үйінділер салынады. Мұндай конструкция теңіз жағынан қосымша қорғаныс пен бұранданың ішкі жағындағы тұраққа жағалау қабырғасын қамтамасыз етеді, бірақ толқындардың үстінен ағып өту мүмкіндігін арттыруы мүмкін.
Толқынды сіңіретін кассион
Бұған ұқсас, бірақ күрделірек ұғым – толқынды сіңіретін кассион, оның алдыңғы қабырғасында әртүрлі перфорациялар бар. Мұндай құрылымдар мұнай өнеркәсібінде, әсіресе теңізде, және жағалау жобаларында, мысалы, Бейрут пен Монакодағыдай, теңіз көрінісі маңызды болатын қалалық серуендеу жолдарында сәтті қолданылған. Соңғысында Anse du Portier шағын аумағында 18 толқынды сіңіретін биік кассиондарды қамтитын жоба жүргізілуде.
Толқынның әлсіретуі
Толқынның әлсіретушілері жағалауға параллель сызық бойымен орналастырылған, су бетінен бір фут тереңдікте көлденең орналастырылған бетон элементтерден тұрады. Толқынның әлсіретушілері теңізге қараған төрт плитадан, бір тік плитадан және құрлыққа қараған екі плитадан тұрады; әр плита бір-бірінен бөлінген. Теңізге қараған төрт және құрлыққа қараған екі плитаның қатары, плиталардың астындағы су көлемінің әсерінен сыртқы толқындарды кері шағылыстырады, бұл су көлемі түсетін толқынның әсерінен тербеліске түсіп, плиталардың артында түсетін толқынға қарсы фазадағы толқындарды жасайды.
Мембраналық су бұрандалары
Су астындағы икемді дөңес толқынқорғау құрылысын, қалыпты қатаң су астындағы конструкцияларға қарағанда, жай суларда толқындарды бақылау үшін жетілдірілген балама ретінде қолдануға болады. Бұған қоса, су астындағы икемді дөңес толқынқорғау құрылысын салу құны, қалыпты су астындағы толқынқорғау құрылыстарына қарағанда арзан, және егер олар жеткілікті терең болса, кемелер мен теңіз жануарлары одан өте алады. Бұл теңіз құрылыстары толқындардың соқтығысқан энергиясын азайтып, тұрқыма толқындардың пайда болуын болдырмайды.
Брейк-вода броньды қондырғылары
Толқын биіктігі артқан сайын, құламалы су бұрғыштар толқын күштеріне қарсы тұру үшін ірі бронь бірліктерін қажет етеді. Бұл бронь бірліктері бетоннан немесе табиғи тас жыныстарынан жасалуы мүмкін. CIRIA 683 "The Rock Manual" еңбегінде көрсетілген тас бронь бірліктерінің ең ірі стандарттық өлшемі 10–15 тоннаны құрайды. Ірі өлшемдер де қолжетімді болуы мүмкін, бірақ нақты жағдайда олардың мөлшері жергілікті тас жыныстарының табиғи сыну қасиеттерімен шектеледі. Пішінді бетон бронь бірліктері (мысалы, Dolos, Xbloc, Tetrapod және т.б.) құю/қатыру кезінде өз салмағынан, толқынның әсерінен және күрделі пішіндердің жылудан жарылуынан зақымдануға ұшырамас бұрын шамамен 40 тоннаға дейін (мысалы, Мароккодағы Jorf Lasfar) жасалуы мүмкін. Ең терең сулардағы ең қиын жағдайлар үшін ең ірі бронь бірліктері көбінесе бетон кубтардан жасалады, олар Испаниядағы Ла-Корунья қаласының жанындағы Пунта-Лангостейра су бұрғышының ұшында ~195 тоннаға дейін қолданылған. Бронь бірліктерінің алдын ала жобалау кезінде көбінесе Хадсон теңдеуі, Ван дер Меер және соңғы кезде Ван Гент және авторлар жұмыстары қолданылады; бұл әдістердің барлығы CIRIA 683 "The Rock Manual" және АҚШ Армиясының Инженерлік корпусының Жағалау инженерлік нұсқаулығында (тегін онлайн қолжетімді) және басқа да материалдарда сипатталған. Нақты жобалау үшін масштабталған физикалық гидравликалық модельдерді пайдалану осы күрделі құрылымдардың нақты өмірдегі қызметін болжаудың ең сенімді тәсілі болып табылады.
Қаламаған салдарлар
Қатты дауылдар кезінде толқынқорғағыштар зақымдануға және су шашуға ұшырайды. Кейбіреулері серфингшілерді қызықтыратын ерекше толқындардың пайда болуына себеп болуы мүмкін, мысалы, Ньюпорттағы The Wedge толқыны.
Седимент әсерлері
Энергияның таралуы және толқындардың тынышталған аймағындағы судың салыстырмалы ажарлы болуы шөгінділердің жиналуына көмектеседі (толқынқорғағыш схемасының жобаланған принципіне сәйкес). Дегенмен, бұл артық шығыңқылықтың қалыптасуына алып келуі мүмкін, нәтижесінде томболо пайда болады, бұл толқынқорғағыштардың жағалауға қарайғы ағысын азайтады. Бұл шөгінділердің тұтқындалуы толқынқорғағыштардың төменгі жағындағы жағдайға кері әсер етеді, жағажай шөгінділерінің жетіспеуіне және жағалау эрозиясының күшеюіне әкеледі. Бұл, өз кезегінде, толқынқорғағыш құрылысының төменгі жағында қосымша инженерлік қорғау қажеттігіне ұшыратады. Толқынқорғағыштардың маңында шөгінділердің жиналуы тереңдігі азайған жазық аймақтардың пайда болуына себеп болады, бұл теңіз түбінің топографиялық бедерін өзгертеді. Толқынқорғағыштардың нәтижесінде пайда болатын шығыңқылықтардың қалыптасуы толқынқорғағыштардың жағалаудан қашықтығына, толқындардың толқынқорғағышқа соққан бағытына және толқынқорғағыш құрылысының бұрышына (жағалауға қатысты) байланысты. Осы үш фактордың ішінде толқынқорғағыш құрылысының бұрышы ең маңыздысы болып табылады. Толқынқорғағыш құрылысының бұрышы толқындардың жаңа бағытын анықтайды (толқынқорғағышқа соққаннан кейін), ал одан кейін шөгінділер ағып, уақыт өте жиналатын бағытты анықтайды.
Қоршаған ортаға әсері
Теңіз түбі ландшафтындағы әртүрліліктің төмендеуі, волнорезаторлардың салдарынан, айналасындағы экожүйелердегі түрлердің саны мен әртүрлілігінің азаюына алып келуі мүмкін. Волнорезаторлардың шөгінділердің жиналуынан туындаған әртүрліліктің және тереңдіктің азаюы нәтижесінде, қоршаған сулардағы ультракүлгін сәулелену және температураның жоғарылауы, айналасындағы экожүйелерді бұзуы мүмкін.
Бөлшекті бұрандалар құрылысы
Жағалаудағы бұрандалардың екі негізгі түрі бар (оларды жеке бұрандалар деп те атайды): бір және бірнеше. Бір бұранда, атауынан көрінетіндей, үздірілмейтін бір кедергіден тұрады, ал бірнеше бұранда (екіден жиырмаға дейін) араларында саңылаулармен орналастырылады. Саңылаудың ұзындығы көбінесе өзара әсерлесетін толқын ұзындықтарымен анықталады. Бұрандалар бекітілген немесе су бетінде жүзетін болуы мүмкін, сондай-ақ шөгінділердің құрылыстардың жағалауына қарай жылжуына мүмкіндік беретін өткізбейтін немесе өткізгіш болуы мүмкін, мұндай таңдау судың толқынының амплитудасы мен су тереңдігіне байланысты жасалады. Олар әдетте әрқайсысының салмағы 10–15 тоннаға дейін жететін үлкен тау жыныстарынан (граниттен) немесе қиыршық тастан тұрады. Олардың жобалануы толқынның келбет бұрышы және басқа да қоршаған орта факторларына байланысты. Бұрандалардың құрылысы жағалау талаптарына сәйкес, жағалауға параллель немесе перпендикуляр болып салынды.