Кратко и по сути — что могло вызвать изменение глубин, как оценить риск и какие исследования нужны для обоснования проектных решений.
1) Естественные процессы (пояснения)
- Осадконакопление из реки или прибрежной зоной: увеличение толщины донных отложений вследствие потока и приноса осадков.
- Перераспределение морских наносов (миграция рифтов, баров, подводных отмелей) под действием приливно-волновых течений и штормов.
- Штормовые события и циклы (бури, нагоны), вызывающие резкое заиливание или, наоборот, размыв.
- Изменение уровня моря и климата (прибрежная гидродинамика).
- Вертикальные движения земной коры: опускание (субсидиция) или поднятие (тектоника).
2) Антропогенные процессы
- Предыдущие дноуглубительные работы, насыпные и репозиционные работы (рекультивация, отсыпка причалов).
- Строительство гидротехнических сооружений (волноломы, молы, причалы), изменяющих течения и зоны осадконакопления.
- Изменение речного стока (регулирование, плотины) — снижение/увеличение подачи наносов.
- Эксплуатация (буксиры, частое судоходство) — индуцированное перемещение наносов; дноуглубительные работы для других целей.
- Выемка грунта (карьеры, драгирование) и удаление донных масс.
3) Как оценить риск для судоходства — алгоритм и ключевые формулы
- Сравнить существующие глубины с требуемой глубиной для судов:
пусть требуемая проектная глубина
$$D_{req}=D_v+C_u+S+D_{safety},$$ где $D_v$ — осадка судна, $C_u$ — требуемый underkeel clearance (обычно $0.3\text{–}1.0\mathrm{m}$ для малых судов, больше для больших), $S$ — запас на динамические эффекты (своп, крен, эфект «squat»), $D_{safety}$ — конструктивный запас (рекомендуется минимум $0.5\text{–}1.0\mathrm{m}$ в зависимости от неопределённости).
- Оценить текущую и прогнозную глубину: измерить изменение глубины $\Delta h$ и скорость осадконакопления
$$r=\frac{\Delta h}{\Delta t}.$$ - Оценить объём возможного заиливания (для планирования дноуглубления)
$$V=A\cdot \Delta h,$$ где $A$ — площадь акватории или участка канала.
- Учитывать приливно-волновую вариацию и экстремумы (штормовые нагоны): анализ суточных/сезонных уровней и вероятностных штормовых сценариев.
- Рассчитать вероятность потери требуемого запаса за проектный период $T$: на основе статистики $r$ и дисперсии изменения глубин (или морфодинамической модели) определить вероятность $P(\text{D}<D_{req}\text{за}T)$.
- Критерии риска:
- Низкий: $P<0.05$ или прогнозируемая потеря запаса $<$ проектного запаса за срок обслуживания.
- Средний: $0.05\le P<0.2$ — требует мониторинга и планового дноуглубления.
- Высокий: $P\ge 0.2$ — требуется корректировка проектных глубин/инженерных решений.
4) Необходимые геодезические и геологические исследования (план)
- Гидрографические работы (как минимум однократно, затем периодически): высокоточная многолучевая эхолокация (MBES) с SBET/PPK и привязкой к фиксированной высотной системе. Рекомендуемая плотность: для подходного канала разрешение сетки звуковых точек до $\le 1\mathrm{m}$; в акватории порта — $\le 5\mathrm{m}$.
- Точные вертикальные контрольные точки и мареограф (приливная станция, непрерывный GNSS) для контроля за уровнем моря и вертикальными перемещениями. GNSS-континуум для измерения субсидиции (рекомендуется не реже чем непрерывно).
- Повторные кампании (baseline + мониторинг): сезонно и после штормов в первый год, затем ежегодно/полугодно в зависимости от динамики.
- Сейсмо-акустические исследования: суб-батиметрический профилер (SBP) / профайлер донных слоев для картирования мощности осадков и выявления донной структуры.
- Боковой сканер (SSS) — для обнаружения аномалий и морфологических объектов.
- Геотехнические работы: керны (виброкерн, тарельчатый/штоковый) по сетке вдоль причалов и канала; CPT/CPTu и отбор проб грунта для определения гранулометрии, плотности, коэрцитивности, прочности, коэффициента фильтрации, консолидации. Рекомендуемая шаг-расположение: вдоль линии причала и по трассе канала через $\sim 25\text{–}100\mathrm{m}$ в зависимости от неоднородности.
- Лабораторные испытания: гранулометрия, плотность, влажность, влажнокоеф, пределы текучести, консолидационные и сдвиговые испытания, удельная тяжесть.
- Анализ исторических материалов: старые карты, журналы дноуглублений, аэрофотоснимки и спутниковые снимки для оценки тренда береговой линии и источников наносов.
- Морфодинамическое моделирование (Delft3D, Mike21, TELEMAC и др.) с валидацией на наблюдениях для прогноза осадконакопления и эффекта от строительства молов/причалов, а также сценариев штормов и изменения уровня моря.
- Геодезическая привязка и контроль качества: проверка тидальной привязки (приведение батиметрии к уровню Н0), оценка погрешностей MBES, звукопроводности, ветер, влажность.
5) Практические выводы и рекомендации для проектного решения
- Срочно выполнить высокоточный повторный MBES + суб-баундинг (SBP) и отобрать керны в ключевых местах (канал, зоны несоответствия).
- Оценить скорость заиления $r$ и рассчитать требуемые интервалы дноуглубления и объёмы по формуле $V=A\Delta h$.
- Пересчитать проектные глубины с учётом: вертикальной субсидиции (из GNSS/InSAR), прогноза осадконакопления за жизненный цикл порта и изменения уровня моря; заложить дополнительный запас $D_{safety}$.
- Если модель/наблюдения показывают устойчивое нарастание наносов — предусмотреть инженерные меры: регулярное дноуглубление, перераспределение осадков (sediment bypass), изменение конфигурации молов/волноломов, или перенос причалов в более стабильную зону.
- Включить в техзадание требования по мониторингу (MBES ежегодно/после штормов; мареограф и GNSS непрерывно; геотех; отчетные пороговые значения для вмешательства).
6) Небольшой чек-лист для начала (порядок действий)
- Провести разовую высокоточную гидрографию MBES и SBP с PPK/SBET.
- Поставить мареограф и/или подключить к существующим GNSS для вертикального контроля.
- Отобрать керны и CPT в местах расхождений.
- Запустить морфодинамическое моделирование с проверкой на наблюдениях.
- На основе данных оценить $D_{req}$, объёмы дноуглубления $V$ и интервал работ.
Если надо, могу расчитать примерный объём дноуглубления и прогноз заиливания при предоставлении: текущих глубин по профилям, площади акватории, исторических изменений глубин и желаемого проектного периода $T$.