Динамическая геоморфология - Ананьев Г.С.
ISBN 5-211-01618-1
Скачать (прямая ссылка):
386
личных параметров волн. В процессе сравнительного 'анализа многих равновесных профилей было установлено несколько характерных точек (рис. 78,а): А - вершина гребня штормового вала (верхний предел самых мощных заплесков); В -* пересечение уровня спокойной воды и поверхности профиля пляжа. Введение координатной системы (ж, у), своей для каждого волнения, не препятствует их объединению в одну систему через длину 6, равную горизонтальному смещению линии уреза; С - бровка намывной ступени (вершины подводного вала), соответствующая линиям разрушения волн; D - выклинивание бермы пляжа, соответствующее началу деформации профиля со стороны моря.
Элементы равновесного поперечного профиля между этими характерными точками чаще всего определяются в виде линий AB - вогнутой, ВС - прямой, CD - прямой или вогнутой.
В процессе определения координат выделенных характерных точек было проверено большое число безразмерных параметров. Изменения рельефа получены как функция ограниченного набора параметров: характеристики группы волн, рельефа и материала пляжа.
Основные результаты построения корреляционных зависимостей показаны на рис. 78,?,e. В качестве примера приводятся координаты точки А (ха, уа). Аналогичный характер имеют зависимости для точек С и D., В среднем координаты характерных точек выражаются следующими соотношениями
где ха, хс, Xd - горизонтальные расстояния до характерных точек от начала координат; уа, ус, yd - глубины от уровня спокойной воды; ар - угол подхода волны к зоне разрушения; h„i% - высота волны по линии обрушения 1%-ной обеспеченности (в системе).
При использовании единой системы координат вводятся параметры: b - определяющий смещение уреза в процессе волнения до равновесного состояния, ±AS - площадь размыва в верхней или аккумуляции в нижней части профиля. Параметры выражаются через координаты характерных точек и 6, при этом 4•AS = | — Д5|, исходя из условия сохранения массы. Решение имеет следующий вид:
Уа
хс = -ха; yc = -0,5/1Я1%; xd = 2хс; yd = -1,5Лр1%;
6= г
3 d°>5
cosa,
387
Используя приведенные выше зависимости, можно прийти к заключению, что уклоны равновесного поперечного профиля на галечном пляже определяются отношением крупности частиц к глубине разрушения волн. При постоянстве гранулометрического состава наносов и изменении глубины разрушения волн, что может быть вызвано изменением параметров волн, происходит перестройка рельефа, связанная с массовым перемещением наносов. Достижение некоторых критических уклонов делает невозможным дальнейшее движение галечного материала. В сходном случае движение наносов на песчаных берегах продолжается при действии вдольбереговых течений.
Расход галечного материала по ширине потока имеет максимум в зоне наката, убывая к зоне разрушения. Совершенно аналогичные результаты дают и наблюдения на песчаных пляжах (Долотов, Жаромскис, Кирлис, 1982; рис. 79).
Зона действия потока 1 и I заплеска Волн
i 3 Г
у*
«и
Рис. 79. Морфодинамические подзоны пляжа (А) и схема распределения скоростей потока заплеска волн (м/с), общего расхода рыхлого материала (г/с) и материала различной крупности (Md) на морском склоне пляжа при конкретном волновом режиме (Б): а - прибрежный вал (бар); 6-приурезовая ложбина; в - л ля же вал ступень; г — приурезовыЙ валик; д - уступ размыва; с - морской склон пляжевого вала; ою- его вершина; э- береговой склон; I -зона окончательного разрушения волны (взмучивания песка); // - зона максимальных скоростей потока заплеска (транзита рыхлого материала); III -зона уменьшения энергии потока заплеска (отложения материала); 1 - величины скоростей обратного потока; 2 - значения скоростей прямого потока; 3 - песок; 4 ~ гравий; 5 - галька
388
Основные особенности морфодинамику пляжа применительно к галечным наносам установлены для интервалов времени порядка длительности штормов. Однако они хорошо соответствуют и известным сведениям о сезонных изменениях на пляжах. Известно, что сезонные изменения профилей пляжей связаны с сезонным изменением волнового режима. Различают так называемые штормовые (зимние) профили, характеризующиеся уменьшением уклонов в зоне пляжа и наличием аккумулятивных подводных песчаных валов, и так называемые нормальные (летние) профили с крутыми уклонами пляжей и отсутствием подводных валов. Полевые и лабораторные исследования показывают, что штормовые и нормальные профили соответствуют сезонным изменениям крутизны волн. Зимние штормовые волны были круче и размывали пляж, мористее, и за счет поступлений сверху возникал подводный вал. Летние волны меньшей крутизны подают наносы к берегу и восстанавливают пляж полного профиля. Значение крутизны волн, отделяющее формирование зимних и летних профилей, приблизительно равно 0,025. Японские исследователи нашли, что отношение высоты волны к медианному диаметру наносов - важный фактор, определяющий величину переходного значения крутизны волн.
Наличие вдольбереговой компоненты скоростей обусловливает развитие вдольберегового перемещения наносов. Вдольберего-вая компонента может быть создана проекцией стоксова переноса на контур берега. Естественно поэтому ожидать зависимости ее величины от угла подхода волн. Однако вдольбереговое перемещение наносов может происходить, когда угол подхода волн к берегу равен нулю. В этом случае оно определяется наличием дополнительных скоростей, имеющих вдольбереговое направление и не связанных с действием волн. В этом случае возникает суперпозиция (сложение) волнового поля с полем скоростей, например, постоянного течения. Такое же сложение, очевидно, может иметь место и для случая, когда ветровые волны подходят под косым углом к берегу.
