Динамическая геоморфология - Ананьев Г.С.
ISBN 5-211-01618-1
Скачать (прямая ссылка):
Рефракция волн может быть вызвана не только рельефом дна, но и внешним по отношению к волнам полем скорости течений, например на приустьевом взморье реки при действии сточного течения или на постоянном течении со сдвигом ско.рости.
В водной толще при волнении происходит знакопеременное движение частиц.жидкости по орбите. Характерно, что на мелководье орбита движения частицы за время действия одной волны разомкнута. Таким образом, в течение каждого периода волны происходит небольшое смещение жидкости в направлении луча волны. Скорость такого смещения, названная стоксовой, невелика (примерно на порядок величины меньше орбитальной скорости движения). Однако значение ее во всех процессах гидр о- и литодинамического характера огромно. Без понимания ее роли невозможно познать закономерности движения наносов и формирования рельефа подводного берегового склона.
При экспериментальных наблюдениях в природных условиях и экслабораториях было установлено, что в фазу гребня волны орбитальные скорости, направленные по лучу волны, почти не отличаются от теоретических, даваемых, например, линейной теорией гравитационных волн малой амплитуды, тогда как в фазу прохождения ложбины орбитальные скорости, направленные против луча волны, имеют существенно меньшие значения. Явление неравенства волновых орбитальных скоростей получило название асимметрии волновых скоростей, характеризующейся преоблада-
384
нием скоростей, направленных к берегу (точнее, по лучу волны), над скоростями жидкости, направленными от берега (против луча волны). Вследствие существования стоксова переноса жидкости меняется и время действия орбитальных скоростей по лучу волны и обратно: время действия скоростей к берегу меньше времени действия орбитальных скоростей от берега.
Волновой (стоксов) перенос жидкости сопровождается появлением нагона (повышения уровня) у береговой черты. Уровень вблизи уреза может расти только до определенного предела, а затем начнется компенсация его повышения за счет действия так называемых компенсационных противотечений. Обычно они распространяются в средней части водной толщи, но при определенных условиях могут захватывать на отдельных участках берега всю водную толщу. Наиболее ярко выражение компенсационные течения получают при благоприятных геоморфологических условиях, например, при наличии подводных каньонов. В последнем случае часто такого рода течения достигают крайне резкого выражения, захватывая придонный слой, а иногда и всю толщу, - они получили название разрывных течений. Разрывные течения нередко отличаются стационарностью проявления во время штормов и приуроченностью их к понижениям подводного берегового склона. Они действительно прорывают полосу бурунов (зону разрушения волн), к которой постоянно "накачивается" вода за счет волнового переноса. Геоморфологическая роль разрывных течений по выносу в сторону моря наносов может быть очень существенной.
Однако асимметрия волновых скоростей сама сопровождается значительными лито динамическими последствиями. В частности для относительно крупных частиц в береговой зоне существуют условия, благоприятствующие их движению в сторону берега, тогда как для относительно мелких создаются условия, благоприятствующие их движению в море. Движение частиц разной крупности (плотности) в противоположных направлениях при действии волнения представляет собой наиболее специфичное явление литодинамики береговой зоны.
Компенсация переноса жидкости в сторону берега может осуществляться не только за счет ее стока в сторону моря, но и вдоль берега. В этом случае принято говорить о вдольбереговых энергетических течениях, источником энергии для появления которых служит вдольбереговая составляющая потока волновой энергии.
Если волны одних и тех же параметров действуют на берег достаточно долго, подходя к нему по нормали1, то наносы различной крупности на подводном береговом склоне и пляже занимают такое положение, что в итоге их направленного смещения не про
исходит (они совершают лишь колебательное движение) - формируется профиль динамического равновесия. По экспериментам в волновых лотках и бассейнах было установлено (Катков, Петров, Сафьянов, 1984), что период релаксации - период времени, по прошествии которого направленные изменения профиля пляжа, сложенного гравийно-галечным материалом, отсутствуют:
Г«9 104 (^j ,
где T - период релаксации, d - медианный диаметр частиц пляжа, д - ускорение свободного падения.
W *
W1
—-*ф
44в
&_
*•
I W в-
д
V ¦ л
«г
+5
70
h*p.i%/d
го2
'50%
РИС. 78. Деформация поперечного профиля галечного пляжа во время шторма до равновесного состояния и его характерные точки (Катков и др., 1984): / - натура; 2 - бассейн, ^50% ^ 3 мм; 3 - лоток, ^50% ^ 3 мм; 4 ~ бассейн, лоток, (I5Qy0 ^ 3 мм; 5 - натура (П. Кемп, 1963); 6 - бассейн, с(50% ^ 3 мм (Е. Ван Хьюм, 1976)
Выделение характерных точек пляжа позволяет связать в едит ной системе их профили, которые формируются при действии раз
