Коротко и по делу.
1) Возможные процессы — геодезические
- Горизонтальные/вертикальные движения дна и берегов: тектонические смещения, дифференциальная осадка/компакция грунтов, поднятие/проседание при грунтовых работах или добыче — приводят к изменению абсолютных отметок дна. Рекомендуется мониторить вертикальные смещения через GNSS/RTK и InSAR.
- Изменение уровня моря/прибойно-ливневые эффекты (климатические/морские тренды) — долгосрочное смещение линии приливов и глубинного профиля. Указывать прогноз: $\Delta h_{SLR}$.
2) Гидрологические процессы
- Изменения расхода и режимов стока (усреднённый Q, пиковые паводки) меняют энергетику потока и способность переносить наносы: уравнение сохранения объёма $\frac{\partial A}{\partial t}+\frac{\partial Q}{\partial x}=0$.
- Изменение скоростей и распределения течения (приливно-волновые, штормовые, ледовые условия) — перераспределение наносов и смещение фарватера.
- Седиментация/эрозия: местный баланс наносов описывается уравнением Экснера $\frac{\partial \eta }{\partial t}+\frac{1}{1-p}\nabla \cdot {\mathbf{q}}_s=0$ (где $\eta$ — уровень дна, $p$ — пористость, ${\mathbf{q}}_s$ — поток седимента).
- Изменение состава наносов и транспортных характеристик (гранулометрия, вязкость пылеватых фракций) — влияет на скорость осаждения и реосадацию; можно оценивать через параметр Шилдса $\theta =\frac{{\tau }_b}{({\rho }_s-\rho )gd}$.
3) Антропогенные факторы
- Добыча, осушение, свалки, намывы, берегозащита, судоходная активность — изменение распределения наносов и скоростей.
- Дамбы, оросительные/осушительные сооружения и извлечения воды снижают/увеличивают подачу наносов.
- Погрузочно-разгрузочные и дноуглубительные работы (дренажные каналы, причалы, молы, волноломы) — перераспределяют поток и создают локальные накопления/эрозию.
- Изменение судоходства (более крупные суда) увеличивает волновую и судовую эрозию.
4) Какие дополнительные измерения и наблюдения нужны
- Повторные высокоточн. батиметрические съёмки (мультиизлучный эхолот, разрешение <1 м по плану, вертикальная точность см/десетки см) с контролем ТВД и привязкой к геодезической сети GNSS/RTK.
- Потоковые измерения: ADCP профили скоростей и расхода в узлах и в межпаводковые периоды; измерения при приливах/отливах и штормовых событиях.
- Мониторинг приливов/уровня моря (приливомеры, GPS-буи), метеоданные (штормовые ветры).
- Седиментационные наблюдения: SSC (концентрация взвешенных), отбор и анализ проб по гранулометрии, вертикальные профили осадков, седиментационные ловушки, виброкоринг для долгосрочной истории осадконакопления.
- Боковые обследования берегов (LIDAR/фото для береговой линии), наблюдение за эрозией/аккрецией.
- Геотехнические испытания дна (коэффициент фильтрации, плотность, пробоотборы), прочность осадков.
- Исторические данные: карты, аэроснимки, записи дноуглублений и судоходства, планы портовых работ.
- Наблюдение вертикальных перемещений (GNSS, InSAR) и контроль осадки грунтов.
- Частота: батиметрия ежегодно или после значимых гидролог. событий; ADCP — сезонно + во время пиков; седименты — ежеквартально/после паводков.
5) Как учесть изменения при проектировании судоходного канала
- Исходные данные: использовать обновлённые батиметрические карты, гидродинамич. и морфодинамич. моделирование (например, решатели струй/приливов + морфо: Delft3D/Mike21/TELEMAC) с учётом: прогнозов уровня моря $\Delta h_{SLR}$, изменения подачи наносов $q_s(t)$ и возможных будущих антропогенных вмешательств.
- Проектная глубина и допуски: закладывать обеспеченность по вероятности (например, проектный уровень 95%/99% доступности) и запас на осадку/снос; требуемый расчёт под килевую очистку $\text{UKC}$ (under keel clearance). Пример: если ожидаемое уменьшение глубины $\Delta d$ за $T$ лет, проектную глубину брать с запасом $\ge \Delta d$.
- Тренировочные и защитные сооружения: молы/волноломы, каменные/бетонные стенки, направляющие дамбы и гребни для стабилизации фарватера; проектировать с расчётом концентрации переноса наносов и их перекрытия.
- Активное управление наносами: система регулярного дноуглубления по расписанию (план техобслуживания), перенаправление наносов (sediment bypass), пассивные решения (барьеры, перегородки) или динамическая адаптация конфигурации канала.
- Экономика: просчитать суммарные затраты на строительство и ежегодное обслуживание (дноуглубление) и сопоставить с альтернативами (перенос/продление канала).
- Проектирование с адаптивностью: моделировать сценарии (минимум/средний/максимум изменений), закладывать возможности коррекции трассы/углубления без значительных перестроек.
- Безопасность навигации: ввести навигационные зоны, буевое обозначение, допуск при плохой видимости и предупреждения о перемещении фарватера в режиме реального времени (инструменты навигационной гидрографии).
- Экология и нормативы: учесть экологические ограничения при дноуглублениях и перенаправлении наносов, получить разрешения.
6) Рекомендуемые расчёты и модели (минимум)
- Гидродинамика (скорости, уровни): решатель приливно-штормовых режимов.
- Морфодинамика: решать уравнение Экснера совместно с моделью потоков для прогноза миграции фарватера.
- Транспорт наносов: оценить донный перенос через формулы (например, Мейер-Питер — Мюллер для безразмерного потока: $\Phi =8(\theta -{\theta }_c{)}^{3/2}$, где $\theta$ — Шилдс).
- Сценарный анализ по крайним событиям (штормы, засухи) и по тренду уровня моря $\Delta h_{SLR}$.
Короткий итог: сочетание геодезического контроля, регулярной батиметрии, гидродинамических и седиментационных наблюдений + морфодинамического моделирования и адаптивного проектирования (структуры + план обслуживания) позволит учесть выявленные изменения и обеспечить безопасный долгосрочный судоходный канал.