Динамическая геоморфология - Ананьев Г.С.
ISBN 5-211-01618-1
Скачать (прямая ссылка):
Изменение высоты волны в процессе развития и затухания шторма часто приводит к тому, что пляж не успевает перестроиться, время изменения волновых условий меньше периода релаксаций. По этой причине при косом подходе волн наблюдаются переходные формы типа фестонов и гряд, которые медленно перемещаются в направлении вдольберегового транспорта наносов, происходят резкие пульсации расходов наносов.
Во вдольбереговом направлении в период перестройки рельефа от начальных условий происходит параллельный перенос площади поперечного сечения активной толщи AS на некоторое расстояние вдоль берега AL Таким образом, перенос волновой энергии в отличие от ситуации на песчаных пляжах не всегда сопро-
392
B%3 I нщйВмтш(ж)
ц-ж)*~--мтрийттш
?oMm8@am жтмтм
Bpmmt
¦ Рис, Si. Трехмерная модель механизма вдольберегового переноса пля-жеобразующих наносов (по CA, Каткову): а - общий перенос за период штормового цикла; 6 - изменение вдольбереговых расходов во время переходного (фазы развития и затухания волнения) и равновесного (фазы стабилизации) состояний
вождается переносом массы наносов.
Развитие трехмерной модели морфодинамики галечного пляжа (рис. 81), учитывающей прерывистый характер вдольберегового перемещения наносов, вызванный стадией волнения и формированием равновесного профиля и волнообразного (фестончатого) контура берега в плане, проведенное на основе значительного объема экспериментального материала, позволило определить средний объем вдольберегового транспорта пляжеобразую-щих наносов за период единичного штормового цикла (Катков, 1987):
AQ = 21,Zh2pf%g°>*fsm<*р cos ар I 1 + 0,0326
393
Приведенная зависимость при учете статистики штормов может служить для целей инженерных расчетов на берегах с галечным составом наносов.
Важно отметить, что периодическое изменение параметров волн, воздействующих на берега, может быть связано не только с их взаимодействием с накатом, как это было проиллюстрировано выше. Периодические формы рельефа широко распространены на берегах - это и пляжевые фестоны, и мегафестоны, и серповидные бары (подводные валы), и некоторые другие ритмические формы рельефа. Названные формы рельефа, как и появление периодических прибрежных циркуляции, западные исследователи в последние годы связывают с действием краевых волн.
Краевые волны представляют собой особую разновидность поверхностных волн, которые распространяются вдоль берега. Взаимодействие поверхностных ветровых волн, распространяющихся обычно по нормали к берегу, с краевыми волнами, движущимися вдоль контура берега, приводят к появлению зон низких и высоких суммарных волн. При этом из-за постоянного волнового переноса жидкости в сторону берега происходит компенсация притока воды в виде разрывных течений, направленных в сторону моря. Разрывные течения располагаются в областях, где отток в сторону моря облегчен, т.е. в зонах относительно низких волн. Действие разрывных течений, имеющих большую скорость и существенную локализацию в пространстве, приводит к формированию четко выраженных "факелов" выноса мелкодисперсной взвеси в сторону моря. Эти облака мелкодисперсной взвеси обычно хорошо выражены на космических и аэрофотоснимках. Расстояние между разрывными течениями, которое определяет вдольбереговой размер ячеек, названо длиной краевых волн.
Краевые волны могут перехватываться различными типами шельфа и вследствие особенностей подводного берегового склона. Известно также, что краевые волны могут возбуждаться группами падающих на берег волн. В этом случае, в связи со значительным периодом прибойных биений, соответствующих групповому строению поля волн, и краевые волны имеют относительно большой период. Возбуждение краевых длиннопериодных волн группами падающих ветровых волн и перехват краевых волн подводными каньонами на береговом склоне доказано Д. Инманом с соавторами. Эффективный перехват краевых волн происходит в тех случаях, когда размеры шельфа по нормали к берегу оказываются по крайней мере порядка длины краевой волны.
Несмотря на усложнение подхода, связанное с учетом суперпозиции ветровых и краевых волн, в указанных выражениях не учтена рефракция волн. В дополнение к сказанному приведем выражение, связывающее поток энергии волн на глубокой воде с иммерсионным весом транспортируемого песка, учитывающее
394
рефракцию волн на мелководье до зоны разрушения
Ii = К (ECnS)0(^ sva а • cos а).
'Pj
где о и р относятся соответственно к глубокой воде или к зоне разрушения; S - коэффициент рефракции волн. Эта форма представления величины расхода вдольберегового потока песчаных наносов более удобна, если волновые данные имеются для глубокой воды, и они приведены к зоне разрушения с помощью рефракционных планов (Inman et а!., 1976).
Для геомо р ф о логических целей гораздо удобнее выразить вдольбереговой транспорт не через иммерсионный вес, а через скорость объемного транспорта Qi:
в котором Ps и р - плотности частиц наносов и воды соответственно, a N0 - объемная концентрация песка.
