inbureИзвестия вузов. Инвестиции. Строительство. НедвижимостьIzvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost2227-29172500-154XIrkutsk National Research Technical University10.21285/2227-2917-2024-3-580-591RBCPJAinbure-256Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONВлияние литодинамики береговой зоны на безопасность эксплуатации железнодорожного полотна на участке Туапсе–Адлер Северо-Кавказской железной дорогиInfluence of lithodynamics of coastal area on the safety of railway operation on the Tuapse-Adler section of the North Caucasus Railwayhttps://orcid.org/0000-0003-4083-9014ТлявлинаГ. В.TlyavlinaG. V.

Тлявлина Галина Вячеславовна, к.т.н., заведующий лабораторией моделирования, расчетов и нормирования в гидротехническом строительстве, докторант кафедры мосты и тоннели

Author ID: 604630 

354002, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, 1 

354002, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, 1 

Galina V. Tlyavlina, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Modeling, Calculations and Standardization in Hydraulic Engineering

Author ID: 604630 

1, Yana Fabritciusa St., Sochi 354002 

9 building, 9 Obraztsova St., Moscow 127994 

TlyavlinaGV@Tsniis.comhttps://orcid.org/0000-0002-8648-0492ТлявлинР. М.TlyavlinR. M.

Тлявлин Роман Маратович, к.т.н., заместитель генерального директора;  руководитель 

Author ID: 123325 

354002, г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, 1 

Roman M. Tlyavlin, Cand. Sci. (Eng.), Head of the R&D Centre

Author ID: 123325 

1, Yana Fabritciusa St., Sochi 354002 

TlyavlinRM@Tsniis.comАшпизЕ. С.AshpizE. S.

Ашпиз Евгений Самуилович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой путь и путевое хозяйство

Author ID: 169354 

127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, ст. 9 

Evgenij S. Ashpiz, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department Railway Track and Facilities

Author ID: 169354 

9, B. 9 Obraztsova St., Moscow 127994 

geonika@inbox.ruЦентральный научно-исследовательский институт транспортного строительства, Обособленное подразделение «Научно-исследовательский центр “Морские берега”» ; Российский университет транспорта (МИИТ)РоссияCentral Research institute of Transport Construction, R&D Centre «Morskie berega» ; Russian University of Transport (MIIT)Russian FederationЦентральный научно-исследовательский институт транспортного строительства, Обособленное подразделение «Научно-исследовательский центр “Морские берега”»РоссияCentral Research institute of Transport Construction, R&D Centre «Morskie berega»Russian FederationРоссийский университет транспорта (МИИТ)РоссияRussian University of Transport (MIIT)Russian Federation202404102024143580591Copyright © Тлявлина Г.В., Тлявлин Р.М., Ашпиз Е.С., 20242024Тлявлина Г.В., Тлявлин Р.М., Ашпиз Е.С.Tlyavlina G.V., Tlyavlin R.M., Ashpiz E.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inbure.elpub.ru/jour/article/view/256

В настоящей работе рассмотрена проблема защиты от размыва волнами железнодорожного полотна на участке Туапсе–Адлер Северо-Кавказской железной дороги (побережье Черного моря). Целью данной работы является оценка влияния литодинамики береговой зоны на безопасность эксплуатации железнодорожного полотна на данном участке. Описываются литодинамические процессы в береговой зоне моря. На примере конкретного участка берега (1907–1910 км) показано влияние строительства берегозащитных сооружений на литодинамику в целом, и на смежные участки. Представлен ретроспективный анализ поэтапного строительства наносоудерживающих сооружений, морских бун, без полноценной отсыпки пляжеобразующего материала в межбунные отсеки. По результатам обследования и анализа спутниковых снимков участка берега от 1907 км до 1910 км в пределах перегона Водопадный–Лазаревское были сделаны выводы о том, что интенсивное строительство берегозащитных сооружений на участке, которое велось без должного учета процессов литодинамики, привело к размывам пляжа и аварийному состоянию подпорно-волноотбойных стен от 1909 км до 1910 км. Предлагаемые рекомендации позволят выполнять строительство сооружений инженерной защиты железнодорожного полотна с учетом литодинамических процессов, что повысит безопасность эксплуатации железнодорожного пути.

The present paper considers the railroad bed on the Tuapse-Adler section of the North Caucasus Railway (Black Sea coast) in terms of its protection from wave scouring. Aim. To evaluate the influence of coastal lithodynamics on the safety of the railway operation on the section under consideration. The paper describes lithodynamic processes in the sea coastal zone and demonstrates the influence of coastal protection structures produced on lithodynamics in general and on adjacent sections, as exemplified by a specific section of the coast (1907–1910 km). The study involves a retrospective analysis of the step-by-step construction of trapping structures, and sea groins without full-fledged dumping of beach-forming material into the inter-groin compartments. The investigation and analysis of satellite images of 1907–1910 km coast within the Vodopadny-Lazarevskoye section indicate that lithodynamic processes remained unconsidered during the intensive construction of bank protection structures, which led to the beach erosion and the emergency condition of the seawalls along 1909–1910 km section. The paper provides recommendations for considering lithodynamic processes in the construction of railway protection structures, thereby increasing the safety of the railway operation.

берегозащитные сооруженияжелезнодорожный путьземляное полотноинженерная защиталитодинамические процессыобследованиеcoastal protection structuresengineering protectioninspectionlithodynamic processesrailway trackroadbedReferencesAshpiz E., Savin A., Tlyavlin R., Tlyavlina G. Urgent Issues of Anti-Deformation Measures to Protect Coastal Railways // Proceedings of the 14th MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation (Marmaris, 22–26 October 2019). Marmaris, 2019. Vol. 2. p. 841–852. EDN: JWHEBE.Ashpiz E., Savin A., Tlyavlin R., Tlyavlina G. Urgent Issues of Anti-Deformation Measures to Protect Coastal Railways. In: Proceedings of the 14th MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation. 22–26 October 2019, Marmaris. Marmaris; 2019. Vol. 2. p. 841–852. EDN: JWHEBE.Тлявлина Г.В. Научное обоснование нормативной базы по проектированию защиты транспортных сооружений от гидродинамических воздействий естественной водной среды. М.: Экон-Информ, 2023. 173 с. EDN: IMBNHK.Tlyavlina G.V. Scientific Justification of the Regulatory Framework for The Design of Protection of Transport Structures from Hydrodynamic Effects of the Maritime Environment. Moscow: Ekon-Inform, 2023. 173 p. (In Russ.). EDN: IMBNHK.Powell E.J., Tyrrell M.C., Milliken A., Tirpak J.M., Staudinger M.D. A Review of Coastal Management Approaches to Support the Integration of Ecological and Human Community Planning for Climate Change // Journal of Coastal Conservation. 2019. Vol. 23. Iss. 1. P. 1–18. https://doi.org/10.1007/s11852-018-0632-y.Powell E.J., Tyrrell M.C., Milliken A., Tirpak J.M., Staudinger M.D. A Review of Coastal Management Approaches to Support the Integration of Ecological and Human Community Planning for Climate Change. Journal of Coastal Conservation. 2019;23(1):1-18. https://doi.org/10.1007/s11852-018-0632-y.Rangel-Buitrago N., Neal W.J., De Jonge V.N. Risk Assessment as Tool for Coastal Erosion Management // Ocean and Coastal Management. 2020. Vol. 186. P. 105088–105099. https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2020.105099.Rangel-Buitrago N., Neal W.J., De Jonge V.N. Risk Assessment as Tool for Coastal Erosion Management. Ocean and Coastal Management. 2020;186:105088-105099. https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2020.105099.Тлявлина Г.В. Лабораторные и натурные исследования в обеспечение развития нормативной базы и безопасности транспортных сооружений в условиях волнового воздействия // Транспортные сооружения. 2022. Т. 9. № 4. С. 1–19. https://doi.org/10.15862/10SATS422. EDN: JVREME.Tlyavlina G.V. Laboratory and Field Studies to Ensure the Regulatory Framework Development and The Transport Facilities' Safety in The Wave Effect Conditions. Russian Journal of Transport Engineering. 2022;9(4):1-19. (In Russ.). https://doi.org/10.15862/10SATS422. EDN: JVREME.Stokes K., Poate T., Masselink G., King E., Saulter A., Ely N. Forecasting Coastal Overtopping at Engineered and Naturally Defended Coastlines // Coastal Engineering. 2021. Vol. 164. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2020.103827.Stokes K., Poate T., Masselink G., King E., Saulter A., Ely N. Forecasting Coastal Overtopping at Engineered and Naturally Defended Coastlines. Coastal Engineering. 2021;164:1-17. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2020.103827.Sancho F. Evaluation of Coastal Protection Strategies at Costa da Caparica (Portugal): Nourishments and Structural Interventions // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11. Iss. 6. P. 1–23. https://doi.org/10.3390/jmse11061159.Sancho F. Evaluation of Coastal Protection Strategies at Costa da Caparica (Portugal): Nourishments and Structural Interventions. Journal of Marine Science and Engineering. 2023;11(6):1-23. https://doi.org/10.3390/jmse11061159.Saengsupavanich Ch. Flaws in Coastal Erosion Vulnerability Assessment: Physical and Geomorphological Parameters // Arabian Journal of Geosciences. 2021. Vol. 15. Iss. 57. https://doi.org/10.1007/s12517-021-09368-2.Saengsupavanich Ch. Flaws in Coastal Erosion Vulnerability Assessment: Physical and Geomorphological Parameters. Arabian Journal of Geosciences. 2021;15(57). https://doi.org/10.1007/s12517-021-09368-2.Шелушинин Ю.А., Петров В.А. Мониторинг береговых процессов на Черноморском побережье Краснодарского края между Туапсе и Адлером // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Геоинформационные технологии и космический мониторинг. 2019. № 4. С. 181–185. https://doi.org/10.23885/2500-123X-2019-2-4-181-185. EDN: NRDFML.Shelushinin Yu.A., Petrov V.A. Monitoring The Condition of Beaches at The Black Sea Coast of Krasnodar Region. Ekologiya. Ekonomika. Informatika. Seriya: Geoinformatsionnye tekhnologii i kosmicheskii monitoring. 2019;4:181-185. (In Russ.). https://doi.org/10.23885/2500-123X-2019-2-4-181-185. EDN: NRDFML.Петров В.А. Волногасящие галечные пляжи. М.: Экон-Информ, 2021. 295 с. EDN: NSTOJW.Petrov V.A. Wave Dampening Pebble Beaches. Moscow: Ekon-Inform, 2021. 295 p. (In Russ.). EDN: NSTOJW.Петров В.А., Ярославцев Н.А. Сток влекомых наносов рек Черноморского побережья Краснодарского края // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2021. № 3. С. 19–28. https://doi.org/10.31857/S0869780921030073. EDN: SEKVOT.Petrov V.A., Yaroslavtsev N.A. Runoff of Carried River Sediments at The Black Sea Coast, Krasnodar Region. Geoekologiya. Inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya. 2021;3:19-28. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0869780921030073. EDN: SEKVOT.Шелушинин Ю.А., Петров В.А. Динамика пляжей участка Черноморского побережья России 1956– 2018 гг. // Закономерности формирования и воздействия морских, атмосферных опасных явлений и катастроф на прибрежную зону РФ в условиях глобальных климатических и индустриальных вызовов(«Опасные явления»): материалы Междунар. науч. конф. (г. Ростов-на-Дону, 13–23 июня 2019 г.). Ростов-на-Дону, 2019. С. 217–221. EDN: WTBAEQ.Shelushinin Yu.A., Petrov V.A. Dynamics of Beaches of the Black Sea Coast of Russia Over The 1956– 2018. In: Zakonomernosti formirovaniya i vozdeistviya morskikh, atmosfernykh opasnykh yavlenii i katastrof na pribrezhnuyu zonu RF v usloviyakh global'nykh klimaticheskikh i industrial'nykh vyzovov («Opasnye yavleniya»): materialy Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii = Patterns of Formation and Impact of Marine, Atmospheric Hazardous Phenomena and Disasters on The Coastal Zone of The Russian Federation in The Context of Global Climatic and Industrial Challenges (“Hazardous Phenomena”): Materials of The International Scientific Conference. 13–23 June 2019, Rostov-on-Don. Rostov-on-Don; 2019. p. 217–221. (In Russ.). EDN: WTBAEQ.Петров В.А., Ярославцев Н.А. Оценка величины вдольберегового потока наносов в литодинамических системах (на примере участка берега между Туапсе и Адлером) // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2020. № 4. С. 60–67. https://doi.org/10.31857/S0869780920040074. EDN: XZJJYA.Petrov V.A., Yaroslavtsev N.A. Evaluation of Longshore Transport of Sediments in Lithodynamic Systems (By The Example of the Coast Section Between Tuapse and Adler). Geoekologiya. Inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya. 2020;4:60-67. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0869780920040074. EDN: XZJJYA.Lira-Loarca A., Cáceres-Euse A., De-Leo F., Besio G. Wave Modeling with Unstructured Mesh for Hindcast, Forecast and Wave Hazard Applications in The Mediterranean Sea // Applied Ocean Research. 2022. Vol. 122. P. 103110–103118. https://doi.org/10.1016/j.apor.2022.103118.Lira-Loarca A., Cáceres-Euse A., De-Leo F., Besio G. Wave Modeling with Unstructured Mesh for Hindcast, Forecast and Wave Hazard Applications in The Mediterranean Sea. Applied Ocean Research. 2022;122:103110-103118. https://doi.org/10.1016/j.apor.2022.103118.De Finis S., Romano A., Bellotti G. Numerical and Laboratory Analysis of Post-Overtopping Wave Impacts On a Storm Wall for A Dike-Promenade Structure // Coastal Engineering. 2020. Vol. 155. P. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2019.103598.De Finis S., Romano A., Bellotti G. Numerical and Laboratory Analysis of Post-Overtopping Wave Impacts On a Storm Wall for A Dike-Promenade Structure. Coastal Engineering. 2020;155:1-13. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2019.103598.Weiqiu Chen, Marconi A., van Gent M.R.A., Warmink J.J., Hulscher S.J.M.H. Experimental Study on the Influence of Berms and Roughness on Wave Overtopping at Rock-Armoured Dikes // Journal of Marine Science and Engineering. 2020. Vol. 8. Iss. 6. P. 1–21. https://doi.org/10.3390/jmse8060446.Weiqiu Chen, Marconi A., van Gent M.R.A., Warmink J.J., Hulscher S.J.M.H. Experimental Study on the In-fluence of Berms and Roughness on Wave Overtopping at Rock-Armoured Dikes. Journal of Marine Science and Engineering. 2020;8(6):1-21. https://doi.org/10.3390/jmse8060446.Финагенов О.М., Штильман В.Б., Шульман С.Г., Юделевич А.М. Развитие методов оценки надежности гидротехнических сооружений // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. 2021. Т. 300. С. 7–20. EDN: IANMJK.Finagenov O.M., Shtilman V.B., Shulman S.G., Yudelevich A.M. Development of Methods for Assessing the Reliability of Hydraulic Structures. Izvestiya Vserossiiskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta gidrotekhniki im. B.E. Vedeneeva. 2021;300:7-20. (In Russ.). EDN: IANMJK.Седнев В.А. Оценка факторов, влияющих на организацию защиты населения в зонах возможного катастрофического затопления // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2021. № 1. С. 73– 82. https://doi.org/10.36535/0869-4176-2021-01-10. EDN: RLTTOA.Sednev V.A. Assessment of Factors That Affect the Organization Protection of the Population in Areas of Possible Catastrophic Flooding. Problemy bezopasnosti i chrezvychainykh situatsii. 2021;1:73-82. (In Russ.). https://doi.org/10.36535/0869-4176-2021-01-10. EDN: RLTTOA.Qin Chen, Lixia Wang, Haihong Zhao, Douglass S.L. Prediction of Storm Surges and Wind Waves on Coastal Highways in Hurricane-Prone Areas // Journal of Coastal Research. 2007. Vol. 95. Iss. 5. P. 1304– 1317. https://doi.org/10.2112/05-0465.1.Qin Chen, Lixia Wang, Haihong Zhao, Douglass S.L. Prediction of Storm Surges and Wind Waves on Coastal Highways in Hurricane-Prone Areas. Journal of Coastal Research. 2007;95(5):1304-1317. https://doi.org/10.2112/05-0465.1.Тлявлин Р.М. Оценка технического состояния волногасящих сооружений инженерной защиты земляного полотна от волнового воздействия // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2020. Т. 17. № 2. С. 198–209. https://doi.org/10.20295/1815-588X-2020-2-198-209. EDN: TWPLCB.Tlyavlin R.M. Assessment of The Technical Condition of Wave Canceling Structures for Engineering Protection of Roadbeds from Wave Exposure. Proceedings of Petersburg Transport University. 2020;17(2):198-209. (In Russ.). https://doi.org/10.20295/1815-588X-2020-2-198-209. EDN: TWPLCB.Leont’yev I.O. Artificial Beach as A Structure for Protecting a Seacoast from Storm Surge Impact (Based On the Example of the Eastern Gulf of Finland) // Oceanology. 2019. Vol. 59. Iss. 2. P. 267–275. https://doi.org/10.1134/S0001437019020115.Leont’yev I.O. Artificial Beach as A Structure for Protecting a Seacoast from Storm Surge Impact (Based On the Example of the Eastern Gulf of Finland). Oceanology. 2019;59(2):267-275. https://doi.org/10.1134/S0001437019020115.Divinsky B.V., Kosyan R.D. Bottom Sediment Suspension under Irregular Surface Wave Conditions // Oceanology. 2019. Vol. 59. Iss. 4. P. 482–490. https://doi.org/10.1134/S0001437019040039.Divinsky B.V., Kosyan R.D. Bottom Sediment Suspension under Irregular Surface Wave Conditions. Oceanology. 2019;59(4):482-490. https://doi.org/10.1134/S0001437019040039.Süme V. Shoreline Changes in Three Groin Fields On the Eastern Black Sea Coast // Fresenius Environmental Bulletin. 2018. Vol. 27. Iss. 1. P. 125–131.Süme V. Shoreline Changes in Three Groin Fields On the Eastern Black Sea Coast. Fresenius Environmental Bulletin. 2018;27(1):125-131.Кантаржи И.Г., Леонтьев И.О., Куприн А.В. Аналитические исследования динамики «карманного пляжа» // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2023. Т. 16. № 3. С. 93–105. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2023.16(3)-7. EDN: SPDWAI.Kantarzhi I.G., Leont'ev I.O., Kuprin A.V. Analytical Studies of the Dynamics of Pocket Beach. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2023;16(3):93-105. (In Russ.). https://doi.org/10.59887/2073-6673.2023.16(3)-7. EDN: SPDWAI.Dolgopolova E.N. Mechanism for Sediment Transport at Tidal Estuaries Under Bore Formation // Processes in GeoMedia. Springer Geology. Springer: Cham, 2020. Vol. 1. P. 231–241. https://doi.org/10.1007/978-3-030-38177-6_25.Dolgopolova E.N. Mechanism for Sediment Transport at Tidal Estuaries Under Bore Formation. In: Processes in GeoMedia. Springer Geology. Springer: Cham, 2020. Vol. 1. p. 231–241. https://doi.org/10.1007/978-3-030-38177-6_25.Fomin V.V., Goryachkin Yu.N. Accounting for the Local Wave and Morphodynamic Processes in Coastal Hydraulic Engineering // Physical Oceanography. 2022. Vol. 29. Iss. 3. P. 271–290. https://doi.org/10.22449/1573-160X-2022-3-271-290. EDN: WKTMVO.Fomin V.V., Goryachkin Yu.N. Accounting for the Local Wave and Morphodynamic Processes in Coastal Hydraulic Engineering. Physical Oceanography. 2022;29(3):271-290. https://doi.org/10.22449/1573-160X-2022-3-271-290. EDN: WKTMVO.Mathew R., Winterwerp J.C. Sediment Dynamics and Transport Regimes in A Narrow Microtidal Estuary // Ocean Dynamics. 2020. Vol. 70. Iss. 4. P. 435–462. https://doi.org/10.1007/s10236-020-01345-9.Mathew R., Winterwerp J.C. Sediment Dynamics and Transport Regimes in A Narrow Microtidal Estuary. Ocean Dynamics. 2020;70(4):435-462. https://doi.org/10.1007/s10236-020-01345-9.Tlyavlina G.V., Vyalyi, E.A. The Use of Natural Stone in Marine Hydraulic Engineering Construction // Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. 2022. Iss. 2. P. 53–69. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2022-2-53-69. EDN: AEFXHI.Tlyavlina G.V., Vyalyi, E.A. The Use of Natural Stone in Marine Hydraulic Engineering Construction. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea. 2022;2:53-69. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2022-2-53-69. EDN: AEFXHI.Осипова О.С. Анализ и оценка риска возникновения гидродинамических аварий // Биотехнологии и безопасность в техносфере: сб. материалов II Национальной науч. конф. студентов и молодых ученых (г. Санкт-Петербург, 02–03 марта 2022 г.). СПб, 2022. Т. 2. С. 33–36. EDN: KNZWKW.Osipova O.S. Analysis and Assessment of the Risk of Hydrodynamic Accidents. In: Biotekhnologii i bezopasnost' v tekhnosfere: sbornik materialov II Natsional'noi nauchnoi konferentsii studentov i molodykh uchenykh = Biotechnology and Safety in The Technosphere: Collection of Materials of The II National Scientific Conference of Students and Young Scientists. 02–03 March 2022, Saint Petersburg. Saint Petersburg; 2022. Vol. 2. p. 33–36. (In Russ.). EDN: KNZWKW.Савушкин С.А., Искоростинский А.И., Лемешкова А.В. Климатические причины железнодорожных аварий // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2023. № 2 (21). С. 19–24. https://doi.org/10.47501/ITNOU.2023.2.19-24. EDN: FGLGGH.Savushkin S.A., Iskorostinsky A.I., Lemiashkova A.V. Climate Causes of Railway Accidents. ITNOU: Informatsionnye tekhnologii v nauke, obrazovanii i upravlenii. 2023;2(21):19-24. (In Russ.). https://doi.org/10.47501/ITNOU.2023.2.19-24. EDN: FGLGGH.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.