Проблема нагонных наводнений в С. Петербурге.  Ч.4.

Состояние до строительства КЗС.

Анализ рельефа дна Финского залива, Невской губы и физической модели подсказывает вероятные направления временных течений и позволяет сделать следующие выводы:

• что направления временных течений примерно соответствует рис.1,
• глубина временных течений 3-7 м,
• фронт волны имеет среднюю скорость при образовании 1-2,5 км/час,
• фронт волны в дельте р.Невы имеет максимальную скорость до 3-7 м/сек,
• на время формирования фронта волны у о. Котлин она «закупоривает» узости и обеспечивает заполнение Невской губы,
• отток незначителен, через углубленный морской канал,
• для обнаружения предвестника наводнений необходим постоянный мониторинг течений в узкой части Финского залива.

Рис.1

При возникновении препятствия отток возможен как в горизонтальной плоскости, (см. рис.1, севернее о. Котлин) в направлении наименьшего давления (больших глубин), аналогично обтеканию преграды водным потоком. А в вертикальной плоскости в придонных слоях при глубине вблизи препятствия больше глубины течения см.рис.2.

Рис.2

После строительства КЗС.

Примененное для защиты С.Петербурга от наводнений решение это строительство КЗС. Его характеристики описаны в части 1.

Поскольку временное течение (ВТ) образованное устойчивыми западными ветрами и приходящее из Финского залива после строительства дамбы все так же существует, то теперь его энергия должна расходоваться в районе дамбы КЗС.

Набросок сечения дамбы показан на рис.3. Теперь на ней проявляются все явления происходившие в Невской губе. Они проявляются в виде периодических (волнообразных) подтоках к дамбе ВТ с подъемом до уровня моря плюс h. Придонные оттоки должны вызывать размыв основания дамбы. Для предотвращения которых дамба на глубину более 2H должна быть защищена конструкциями предотвращающими размыв.

Рис.3

Возможный ход течений после строительства дамбы показан на рис.4.

Рис.4

Вы наверно обратили внимание на глубины в северной части Финского залива? Естественный отток в этой части существовал и до строительства КЗС. Этот отток и поддерживал существующие глубины, смывая придонными течениями избыточные отложения.

Теперь после строительства КЗС с высокой вероятностью возможно образование, во время существования ВТ, течения вдоль южного берега Финского залива. А учитывая, что береговая линия, в отличии от северного берега, практически не имеет скальных пород - возможен ее размыв в данной ситуации.

Известно, свойство струй и потоков обтекания преград, Потоки могут огибать препятствие и изменять направление, подобно течениям, проходящим севернее острова Котлин и уходить по участкам Финского залива, где течения отсутствуют.

Как уже отмечалось выше, при падении на препятствие расположенное на глубинах больше 2H перед препятствием происходит небольшой подъем уровня воды, чем создается избыточное давление, и эта масса воды стремится переместиться в направлении меньшего давления. И огибает препятствие в горизонтальной плоскости или создается глубинное обратное течение, тем самым, обеспечивая отток.

Подтверждение данной теории можно получит не ходя далеко. Севернее о.Котлин существует залив, в котором как и в Выборгском заливе отсутствуют явления присущие описанные ниже и характерные для Невской губы.

Влияние КЗС на природную среду Невской губы.

Защитив Невскую губу и р. Неву от подтоплений КЗС мы получили множество отрицательных явлений.

1. нарушена естественная циркуляция вод в Финском заливе, поскольку при подтоплениях осуществлялась его промывка уходящими подтапливающими водами. Подобный режим не способен обеспечить естественный отток через водопропускные сооружения КЗС.

• нарушена естественная циркуляция вод в Финском заливе, поскольку водопропускные сооружения не обеспечивают пропуск вод бассейна Невской губы (не говоря уже о необходимом 50-100% запасе),
• Это приводит к снижению солености вод Невской губы и со временем превращения ее в пресное озеро со всеми вытекающими последствиями,

Можно прогнозировать дальнейшую судьбу Невской губы:

• Усиленное отложение донных осадков,
• Зарастание на доступных глубинах растительностью характерной для пресных водоемов,
• При повышенных температурах увеличение роста водорослей характерных для застойных пресных водоемов с большим уровнем стоков от промышленных и жилых зон.
• Подтопления данное решение полностью не исключают. На рис.4 в Невской губе показаны стрелками возможные временные течения которые могут возникать в ней во время сильных западных ветров. Но путь взаимодействия воздушных масс и водной среды короткий, поэтому энергия запасенная ВТ мала. Подтопления будут существовать только в русле р.Невы за счет блокирования ее стока временным течением.

Налицо отрицательное влияние Бывшей Невской губы на экологию региона.

Напрашивается выход, который наверное имели за скобками (в виду) голландские проектировщики. У себя они такие территории осушают, засыпают и осваивают.

Как можно решить проблемы подтопления Невской губы и г. С.Питербурга?

Физика процессов в Невской губе подразумевает и физическое решение проблемы.

Сейчас оно уже чисто гипотетическое, поскольку никто не будет разбирать построенные за огромные миллиарды объекты КЗС.

Физика подсказывает, что необходимо обеспечить отток поступающих с ВТ вод. Для этого необходимо довести глубины Невской губы до более 2H по крайней мере в 30-50% ее сечения. Тогда придонные течения оттока будут уносить отложения и даже выполнять чистку от донных отложений накопленных между подтоплениями.

Если строить защитные сооружение, то исходя из поверхностного характера ВТ, то эти сооружения надо ориентировать на именно на гашение ВТ и на глубину 1-1,5H и его надводную часть высотой 1-1,5h. В основании такого сооружения по всей его протяженности будет водопропускная система. Пропускная способность которой будет многократно превышать пропускную способность существующих пропускных сооружений. А за счет эффекта подсоса (инжекции) придонные течения оттока будут стимулировать отток воды из Невской губы.

Думаю может существовать еще множество решений этой проблемы.

Интересно? Думайте, ищите!

Может быть если вовремя и грамотно обдумали это решение, можно было избежать не только избыточных затрат, но и нежелательных последствий.

Литература:

1. Знаменский В.А. Экологическая безопасность водной системы Санкт-Петербурга. СПб 2000. 120с.

2. Управления по строительству сооружений защиты Санкт-Петербурга от наводнений, http://www.morzashita.spb.ru/flood1.html,

3. Экологическая база данных, http://enet.spb.ru/lew/base1/html/map.html.

1. Проблема нагонных наводненийв С. Петербурге. Ч.1, Формирование водных потоков.
2. Проблема нагонных наводненийв С. Петербурге. Ч.2, Краткая характеристика, справка.
3. Проблема нагонных наводненийв С. Петербурге. Ч.3, Движение водных потоков в сужающихся сечениях.
4. Проблема нагонных наводненийв С. Петербурге. Ч.4, Физика наводнений.

1. Проблема нагонных наводнений в С. Петербурге.  Ч.5. Другие ситуации варианты ее решения.