RU2310708C2 - Device to decrease destructive tsunami action - Google Patents

Device to decrease destructive tsunami action Download PDF

Info

Publication number
RU2310708C2
RU2310708C2 RU2005138651/03A RU2005138651A RU2310708C2 RU 2310708 C2 RU2310708 C2 RU 2310708C2 RU 2005138651/03 A RU2005138651/03 A RU 2005138651/03A RU 2005138651 A RU2005138651 A RU 2005138651A RU 2310708 C2 RU2310708 C2 RU 2310708C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tunnel
tunnels
parts
tsunami
embankments
Prior art date
Application number
RU2005138651/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005138651A (en
Inventor
Валерий Иванович Одиноков (RU)
Валерий Иванович Одиноков
Виктор Михайлович Козин (RU)
Виктор Михайлович Козин
Вадим Леонидович Колмагоров (RU)
Вадим Леонидович Колмагоров
Эдуард Степанович Горкунов (RU)
Эдуард Степанович Горкунов
Original Assignee
Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН filed Critical Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority to RU2005138651/03A priority Critical patent/RU2310708C2/en
Publication of RU2005138651A publication Critical patent/RU2005138651A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2310708C2 publication Critical patent/RU2310708C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Revetment (AREA)

Abstract

FIELD: structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts or harbours.
SUBSTANCE: device comprises shore structure made as embankments and
Figure 00000003
-shaped tunnels arranged inside the embankments. The tunnels are directed so that inlet and outlet orifices thereof are transversal and face the shore line. Lower tunnel parts have lengths and cross-sectional areas exceeding that of upper tunnel parts. Lower tunnel parts are located at sea level, upper ones project over lower tunnel parts. Tunnels have curvatures providing 180° rotation of velocity vector of liquid stream entering into lower tunnel part as liquid flows via the tunnel to tunnel outlet.
EFFECT: decreased damage caused by tsunami reaching island and continent shore line.
2 cl, 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области защиты жизнедеятельности человека и преимущественно может быть использовано для снижения разрушительного действия цунами.The invention relates to the field of protection of human life and can mainly be used to reduce the destructive effect of the tsunami.

Общеизвестно, что единственным методом защиты от цунами в настоящее время является предупреждение населения о приближающемся цунами с целью эвакуации людей из зон, которых он может достигнуть, при этом сами районы, на которые обрушилось цунами, остаются незащищенными от его разрушительного воздействия.It is well known that the only method of protection against tsunamis at present is to warn the population of an approaching tsunami in order to evacuate people from the zones that it can reach, while the areas themselves affected by the tsunami remain unprotected from its destructive impact.

В уровне техники не выявлено источников, в которых содержатся сведения об устройствах для снижения разрушительного действия цунами.In the prior art, no sources have been identified that contain information about devices to reduce the destructive effect of the tsunami.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства для гашения интенсивности цунами, т.е. его высоты.The essence of the invention lies in the development of a device for damping the intensity of a tsunami, i.e. its heights.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении вредных последствий, возникающих в результате разрушительного действия цунами при его достижении береговой линии островов и материков.The technical result obtained by the implementation of the invention is to reduce the harmful effects resulting from the destructive action of the tsunami when it reaches the coastline of islands and continents.

Общеизвестно, что, в соответствии с законом сохранения импульса или количества движения, импульс

Figure 00000004
механической системы равен векторной сумме импульсов всех n материальных точек системыIt is well known that, in accordance with the law of conservation of momentum or momentum, momentum
Figure 00000004
of a mechanical system is equal to the vector sum of momenta of all n material points of the system

Figure 00000005
Figure 00000005

где mi - масса i-ой материальной точки;where m i is the mass of the i-th material point;

Figure 00000006
- вектор скорости i-ой материальной точки, а также произведению массы mc всей системы на скорость
Figure 00000007
ее центра инерции
Figure 00000008
Поскольку
Figure 00000006
is the velocity vector of the i-th material point, as well as the product of the mass m c of the entire system by the speed
Figure 00000007
its center of inertia
Figure 00000008
Insofar as

Figure 00000009
Figure 00000009

где

Figure 00000010
- главный вектор всех внешних сил, которые приложены к системе со стороны тел, не входящих в систему (См. Политехнический словарь. (Гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский. - П 50 2-е изд. - М.: Советская Энциклопедия, 1980. - 656 с. илл.), то с уменьшением импульса, что в большей степени происходит при противоположной ориентации векторов
Figure 00000011
и
Figure 00000012
масс взаимодействующих систем mi и mc, соответственно уменьшается главный вектор сил
Figure 00000010
, действующих на тела (на береговые сооружения), не входящие в систему.Where
Figure 00000010
- the main vector of all external forces that are applied to the system by bodies not included in the system (See Polytechnical Dictionary. (Ch. ed. by Acad. A.Yu. Ishlinsky. - P 50 2nd ed. - M .: Soviet Encyclopedia, 1980. - 656 pp. Ill.), Then with a decrease in momentum, which occurs to a greater extent with the opposite orientation of the vectors
Figure 00000011
and
Figure 00000012
masses of interacting systems m i and m c , respectively, decreases the main vector of forces
Figure 00000010
acting on bodies (on shore structures) that are not part of the system.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, включающее в себя береговое сооружение в виде насыпей, внутри которых выполнены туннели ⊃-образной формы, входными и выходными отверстиями ориентированные перпендикулярно в сторону береговой линии, причем длина нижних частей туннелей и площадь их сечения превышает соответствующие параметры верхних частей, нижняя часть туннелей расположена на уровне моря, а верхняя - возвышается над ним, при этом кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости входящего в его нижнюю часть потока жидкости на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля.A device to reduce the destructive effect of the tsunami, including a coastal structure in the form of embankments, inside which tunnels are of ⊃-shape, with inlet and outlet openings oriented perpendicular to the coastline, the length of the lower parts of the tunnels and their cross-sectional area exceeding the corresponding parameters of the upper parts , the lower part of the tunnels is located at sea level, and the upper one rises above it, while the curvature of the shape of the tunnel ensures the rotation of the velocity vector entering its lower Yu portion of the liquid stream at 180 ° outlet flow through the upper part of the tunnel.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан вид сверху на устройство; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a top view of the device; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 is a view of B in figure 2.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

Вблизи населенных пунктов 1, которых может достичь цунами, вдоль береговой линии 2 возводят береговое сооружение в виде насыпей 3, в которых выполнены туннели ⊃-образной формы 4 (см. фиг.1, 2). Входы 5 и выходы 6 (см. фиг.1, 2) ориентированы перпендикулярно в сторону береговой линии 2. Площадь сечения входов S0 превышает соответствующие S1 верхней части (см. фиг.3), при этом нижняя часть туннеля 7 расположена на уровне моря, а верхняя 8 - возвышается над ним (см. фиг.3). Кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости

Figure 00000013
входящего в его нижнюю часть потока жидкости от надвигающегося фронта цунами 9 (см. фиг.2) на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля с вектором скорости
Figure 00000014
и уменьшение площади поперечного сечения с S0 до S1.Near the settlements 1, which can be reached by the tsunami, a coastal structure in the form of embankments 3 is erected along the coastline 2, in which tunnels of the ⊃-shaped form 4 are made (see Figs. 1, 2). Inputs 5 and outputs 6 (see Figs. 1, 2) are oriented perpendicular to the coastline 2. The cross-sectional area of the inputs S 0 exceeds the corresponding S 1 of the upper part (see Fig. 3), while the lower part of the tunnel 7 is located at the level sea, and the top 8 - rises above it (see figure 3). The curvature of the shape of the tunnel provides a rotation of the velocity vector
Figure 00000013
180 ° entering the lower part of the fluid flow from the impending front of the tsunami 9 (see Fig. 2) when the flow exits through the upper part of the tunnel with the velocity vector
Figure 00000014
and reducing the cross-sectional area from S 0 to S 1 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подходе фронта волны к береговой линии вода будет сначала входить в сечение S0 нижней части туннеля со скоростью υ0. Так как сечение туннеля изменяется, уменьшаясь к выходу до S1(S1<<S0), то скорость напора воды в сечении S1 увеличится до υ11>>υ0). Это следует из того, что секундный объем воды, проходящий через любое сечение туннеля, будет неизменен за счет постоянного гидростатического давления, приходящегося на его нижнюю часть. ЗначитWhen the wave front approaches the coastline, water will first enter the section S 0 of the lower part of the tunnel at a speed of υ 0 . Since the section of the tunnel changes, decreasing towards the exit to S 1 (S 1 << S 0 ), then the water head velocity in the section S 1 will increase to υ 11 >> υ 0 ). This follows from the fact that the second volume of water passing through any section of the tunnel will be unchanged due to the constant hydrostatic pressure falling on its lower part. Means

Figure 00000015
Figure 00000015

Следовательно, поток воды, проходящий по туннелю будет ускоряться, одновременно изменяя свое направление на 180°, и обрушится на надвигающийся гребень волны (9), уменьшая тем самым его энергию. Для реализации этого события необходимо выполнить геометрические размеры туннеля (4) (S0, S1, l0, l1) такими, чтобы обратный выход воды из сечения S1, произошел раньше, чем гребень волны подойдет к верхнему сечению туннеля.Consequently, the flow of water passing through the tunnel will accelerate, at the same time changing its direction by 180 °, and will fall upon the impending crest of the wave (9), thereby reducing its energy. To realize this event, it is necessary to fulfill the geometric dimensions of the tunnel (4) (S 0 , S 1 , l 0 , l 1 ) such that the water returns from the section S 1 before the wave crest approaches the upper section of the tunnel.

Такое встречное взаимодействие потоков уменьшит интенсивность цунами, т.е. приведет к его гашению, что позволит достичь заявленный технический результат.Such a counter interaction of flows will reduce the tsunami intensity, i.e. will extinguish it, which will achieve the claimed technical result.

Промышленная применяемость заявляемого устройства подтверждается расчетами.Industrial applicability of the claimed device is confirmed by calculations.

На входе примем сечение туннеля в виде сегмента (фиг.1) радиусом R0, на выходе - R1, угол α не меняется. Параметры hi и ai определяются из соотношений

Figure 00000016
Figure 00000017
At the input, we take a section of the tunnel in the form of a segment (Fig. 1) with a radius R 0 , at the output, R 1 , the angle α does not change. The parameters h i and a i are determined from the relations
Figure 00000016
Figure 00000017

где: hi - высота туннелей;where: h i - the height of the tunnels;

ai - ширина отверстия туннелей.a i - the width of the holes of the tunnels.

Полная длина туннеля (l*) определяется, какThe total length of the tunnel (l * ) is defined as

Figure 00000018
Figure 00000018

где l0 - длина прямолинейного участка входной части туннеля,where l 0 is the length of the rectilinear section of the inlet of the tunnel,

l1 - длина прямолинейного участка выходной части туннеля.l 1 - the length of the straight section of the output part of the tunnel.

Пусть радиус сегмента изменяется по линейной зависимостиLet the radius of the segment vary linearly

Figure 00000019
Figure 00000019

Из равенства секундных объемов следуетFrom the equality of second volumes follows

υS=υ0S01S1,υS = υ 0 S 0 = υ 1 S 1 ,

где площадь сегментаwhere is the area of the segment

Figure 00000020
Figure 00000020

ОтсюдаFrom here

Figure 00000021
Figure 00000021

Пусть τ - текущее время прохождения волны по туннелю. Тогда

Figure 00000022
и
Figure 00000023
при х=l*, имеем после интегрированияLet τ be the current wave propagation time through the tunnel. Then
Figure 00000022
and
Figure 00000023
for x = l * , we have after integration

Figure 00000024
- полное время прохождения воды по туннелю.
Figure 00000024
- total time of passage of water through the tunnel.

Для того чтобы был встречный напор, необходимо, чтобыIn order to meet the oncoming pressure, it is necessary that

τ0*,τ 0 > τ * ,

где τ0 - время подхода волны к сечению II-II,where τ 0 is the time of approach of the wave to the section II-II,

Figure 00000025
Figure 00000025

Наибольший эффект будет достигаться, когда τ0>(k+1)τ*,The greatest effect will be achieved when τ 0 > (k + 1) τ * ,

где kτ* - время, в течение которого напор воды будет выходить из сечения II-II до встречи с фронтом надвигающейся волны, или это показатель количества объема воды, выходящего из сечения II-II, относительно объема воды в туннеле;where kτ * is the time during which the water pressure will leave section II-II before meeting the impending wave front, or it is an indicator of the amount of water leaving the section II-II, relative to the volume of water in the tunnel;

k - коэффициент, определяющий время действия встречного напора.k is a coefficient that determines the duration of the oncoming head.

Таким образом, получимThus, we obtain

Figure 00000026
Figure 00000026

После преобразований получимAfter the transformations we get

Figure 00000027
Figure 00000027

Пример:Example:

Возьмем R0=30 м, R1=15 м, Н=3 м, α=60°, l1=2 м, k=0.5We take R 0 = 30 m, R 1 = 15 m, H = 3 m, α = 60 °, l 1 = 2 m, k = 0.5

Тогда a0=30 м, h0=4 м, a1=15 м, h1=2 м, υ1=4υ0 Then a 0 = 30 m, h 0 = 4 m, a 1 = 15 m, h 1 = 2 m, υ 1 = 4υ 0

l0>61 м.l 0 > 61 m.

Claims (2)

1. Устройство для уменьшения разрушительного действия цунами, включающее береговое сооружение в виде насыпей, внутри которых выполнены туннели
Figure 00000028
-образной формы, входными и выходными отверстиями ориентированные перпендикулярно в сторону береговой линии, причем длина нижних частей туннелей и площадь их сечения превышает соответствующие параметры верхних частей, нижняя часть туннелей расположена на уровне моря, а верхняя возвышается над ним, при этом кривизна формы туннеля обеспечивает поворот вектора скорости входящего в его нижнюю часть потока жидкости на 180° при выходе потока через верхнюю часть туннеля.
1. A device to reduce the destructive effect of the tsunami, including a coastal structure in the form of embankments, inside of which tunnels are made
Figure 00000028
-shaped, inlet and outlet openings oriented perpendicular to the coastline, with the length of the lower parts of the tunnels and their cross-sectional area exceeding the corresponding parameters of the upper parts, the lower part of the tunnels located at sea level and the upper one rising above it, while the curvature of the shape of the tunnel provides rotation of the velocity vector of the fluid flow entering its lower part by 180 ° when the flow exits through the upper part of the tunnel.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что геометрические параметры устройства должны соответствовать неравенству2. The device according to claim 1, characterized in that the geometric parameters of the device must correspond to the inequality
Figure 00000029
Figure 00000029
где R0, R1 - соответственно радиусы входа и выхода в туннель;where R 0 , R 1 - respectively, the radii of the entrance and exit to the tunnel; l0 - длина прямолинейной части туннеля на входе;l 0 - the length of the rectilinear part of the tunnel at the entrance; l1 - длина прямолинейной части туннеля на выходе;l 1 - the length of the rectilinear part of the tunnel at the exit; Н - высота между верхом нижней части и выходом верхней части туннеля;H is the height between the top of the lower part and the exit of the upper part of the tunnel; k - коэффициент, характеризующий время истечения воды из выходной части туннеля до подхода к ней фронта волны.k is a coefficient characterizing the time of water outflow from the outlet of the tunnel to the approach of the wave front.
RU2005138651/03A 2005-12-12 2005-12-12 Device to decrease destructive tsunami action RU2310708C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005138651/03A RU2310708C2 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Device to decrease destructive tsunami action

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005138651/03A RU2310708C2 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Device to decrease destructive tsunami action

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005138651A RU2005138651A (en) 2007-06-20
RU2310708C2 true RU2310708C2 (en) 2007-11-20

Family

ID=38314000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005138651/03A RU2310708C2 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Device to decrease destructive tsunami action

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2310708C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459032C1 (en) * 2011-05-25 2012-08-20 Лев Николаевич Бурков Anti-tsunami device
RU2524814C1 (en) * 2013-02-05 2014-08-10 Николай Васильевич Ясаков Tsunami damper
US11072900B2 (en) 2019-10-22 2021-07-27 Pepsy M. Kettavong Smart breakwall diversion system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459032C1 (en) * 2011-05-25 2012-08-20 Лев Николаевич Бурков Anti-tsunami device
RU2524814C1 (en) * 2013-02-05 2014-08-10 Николай Васильевич Ясаков Tsunami damper
US11072900B2 (en) 2019-10-22 2021-07-27 Pepsy M. Kettavong Smart breakwall diversion system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005138651A (en) 2007-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brunner et al. Combined 1D and 2D hydraulic modeling within HEC-RAS
RU2310708C2 (en) Device to decrease destructive tsunami action
CN107918716B (en) Method for determining anti-collision field of rectangular bridge pier in straight channel
Dey et al. 3D flow field in a scour hole at a wing-wall abutment
Yu Breaking of waves by an opposing current
RU2310707C2 (en) Method to decrease destructive tsunami action
Leng et al. Unsteady turbulence during the upstream propagation of undular and breaking tidal bores: An experimental investigation
Bourne et al. Cavity collapse in a liquid with solid particles
Meireles et al. Flow characteristics along a USBR type III stilling basin downstream of steep stepped spillways
DAO et al. Sensitivity analysis of shore-parallel canal for tsunami wave energy reduction
Azimi et al. Numerical simulation of the effects of downstream obstacles on malpasset dam break pattern
Nohani An Experimental study on the effect of vortex breakers on discharge coefficient for the shaft spillways with sharp edge and wide edge
Huang et al. Wave attenuation mechanism of cross-plates applied in landslide-induced tsunami in river course
RU2524814C1 (en) Tsunami damper
RU2522318C2 (en) Method for protection against wave action of single hydraulic structure, and device for its implementation
Ranjbar-Zahedani et al. Flow structures around a circular bridge pier with a submerged prism at upstream
Haspolat Determination of critical submergence depth at horizontal intakes
Zhuang et al. Modelling of wave overtopping over breakwater
Aleyasin et al. Comprehensive study of the hydrodynamic effects of weirs installed in the bypass of bar rack systems to better guide downstream migrating fish
Badpa et al. The Experimental Study of the Flow Pattern and Bed Topography Changes due to Variations in the Angle of the Gabion Spur Dike in the Open Channel with Erodible Bed
Peregrine et al. Jet formation at a free surface
Yang et al. Responses of live-bed scour at instream structures to fluvial bedform migration
Gulliver Prediction of total dissolved gas below overthrough spillways
Shi et al. Turbulent mixing and turbulent events in breaking bores
Tritthart et al. Structural measures to optimize sediment management downstream a chain of reservoirs at the Danube River

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071213