ГЛАВА 14. ВОЛНЫ В ОКЕАНАХ И МОРЯХ

Волн, Волнолом, Море, Побережье
Изображение Dimitris Vetsikas с сайта Pixabay

§ 56. Распространение ветровых волн в прибрежной зоне

При распространении волн из открытой части моря к побережью они подвергаются деформации и сопровождаются явлением рефракции в зависимости от изменений глубины моря, характера и направления набегающих волн относительно берегов. У приглубых берегов отраженные волны интерферируют с набегающими, в результате чего возникают стоячие колебания, высота которых в пучностях равна примерно удвоенной высоте набегающей волны. Силу удара при этом, т. е. давление воды, приближенно можно определить по формуле

Сила удара, т. е. давление воды

Так как у берегов затруднительно определять высоту h и длину волн λ, Шулейкиным предложена формула для определения давления по периоду

p=0,09τ т/м2.

Сила удара на океаническом побережье

На океаническом побережье сила удара увеличивается до 38 т/м2 в морях, особенно внутренних,— до 15—10 т/м2. Обрушиваясь на изрезанный скалистый берег, волны разрушаются, затрачивая свою энергию на абразию берега, а при набегании на пологие берега  разрушаются раньше, чем достигают его. Наиболее интенсивно волны деформируются при переходе на мелководье.

Несимметричность профиля волны

При продвижении волн по мелководью наблюдается несимметричность профиля волны, что определяется неодинаковой фазовой скоростью перемещения гребня и подошвы. Гребень движется быстрее, догоняя подошву предшествующей волны, передний склон ее делается более крутым и обрушивается. Гребни опрокидываются, когда скорость движения частиц на вершине волны превышает ее фазовую скорость. Опрокидывание гребней в Прибрежной зоне происходит с глубины Hкр= 1,3h.

При переходе волн в прибрежную мелководную зону их скорость и длина уменьшаются, высота крупных волн несколько уменьшается, а мелких увеличивается.

Перед разрушением длина убывает пропорционально √H (глубине моря), скорость — пропорционально √H, а период становится больше и высота возрастает обратно пропорционально √H.

При уменьшении длины и одновременном увеличении высоты увеличивается крутизна, при достижении критического значения которой αкр и происходит разрушение гребней и образование прибоя (рис. 27).

Рис. 27. Схема образования прибоя.
Рис. 27. Схема образования прибоя.

При продвижении волн по мелководью трение частиц о дно задерживает их движение; скорость перемещения верхних слоев становится больше, чем нижних, они сдвигаются, гребень волны опрокидывается и рассыпается пеной. Так возникает прибой. При подходе к мелководью на некотором расстоянии от берега, на полосе отмели или у рифов, это явление называют буруном. Прибой имеет различный характер в зависимости от особенностей берега. На отмелом берегу глубины уменьшаются постепенно, поэтому и прибой здесь более спокоен. У крутых приглубых берегов возникает обратная волна, несколько уменьшающая силу удара следующей за ней волны. При ударе волн о крутые берега образуются взбросы, достигающие у приглубых берегов высоты 50—60 м и более.

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973