Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов - Ржевский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Отсюда следует, что скорость приливного течения будет наибольшей при полной или малой воде, когда cos (nt— kx) — 1. При этом скорости при малой и полной воде равны между собой, но направлены в противоположные стороны. Когда уровень занимает среднее положение Z = 0, то скорость течения также равна 0 [66].
В отличие от этого, максимальная скорость течения при стоячей волне, видимые формы которой не перемещаются в простран-
1 3
стве, будет наблюдаться при / = -|-т и t = ~^х (где т — период
волны), т. е. в моменты, когда уровень моря займет среднее положение.
Представление о скоростях приливных течений и масштабе перемещения частиц воды при этом за время полупериода волны при величине прилива 100 см, дают цифры, приведенные в табл. 2.5.
На скорость приливных течений большое влияние оказывает ширина акватории, в связи с чем наибольшие скорости можно наблюдать в узких проливах. Скорости 1,5—3 узла в подобных местах не являются редким исключением. При этом скорость в центральной части пролива бывает больше на 1/3 средней скорости для всего сечения.
Таблица 2.5
Максимальные скорости течения и смещения частиц в приливной волне (по Н. И. Егорову [17])
Скорость течения Глубина, м
100 500 1000 2000 4000
Максимальная скорость те 0,61 0,27 0,19 0,14 0,10
чения, узлы *
Максимальное смещение ча 4,4 2,0 1,4 1,0 0,7
стиц, км
* Скорость в 1 узел равна 1 852 м/ч.
Зо
Расчеты показывают, что при фронте волны, параллельном прямолинейному берегу, скорость течения зависит от отношения расстояния рассматриваемой точки до берега к глубине моря. Это отношение оказывается наибольшим на границе материковой отмели, где и можно ожидать наибольших скоростей приливных течений [17].
В мелководной акватории на приливные течения значительное влияние имеет трение о дно. Это влияние сказывается в нижнем слое трения, толщина которого зависит от периода прилива и величины коэффициента турбулентного трения.
Если выше слоя трения вектор течения направлен в направлении распространения волны, то в слое трения для северного полушария он направлен вправо относительно движения волны и сказывается на всей толще воды при глубине, равной или меньшей глубины трения.
В настоящее время теория приливных течений разработана далеко не полностью. Для практических расчетов как величины прилива, так и скоростей, пользуются довольно сложной и трудоемкой операцией обработки непосредственных натурных наблюдений. Полная формула расчета высоты прилива содержит 93 составляющих. На практике используют упрощенные варианты расчетов, что позволяет произвести предвычисление приливов и приливных течений практически на любой заданный срок для конкретного географического пункта с достаточной точностью.
Особенности береговой зоны. Прибрежная часть шельфа выделяется по своим характерным особенностям в самостоятельную береговую зону. Береговая зона характеризуется малыми глубинами воды, повышенным уклоном дна и нахождением в ее пределах уреза воды, т. е. перехода дна моря в поверхность суши. 'Все это влечет за собой существенное изменение параметров течений и волнения, образованных в глубоководной части моря.'
Глубина воды, значительно меньшая по величине мощности слоя трения, определяет развитие как дрейфовых, так и градиентных течений во всей толще последней. При этом, направление дрейфового течения приближается к направлению ветра, а градиентного — к наибольшему наклону поверхности моря. Приливное течение в результате взаимодействия с контуром берега и рельефом дна приобретает сложный, дифференцированный характер. В результате взаимодействия различных течений возникает суммарное прибрежное течение. При этом скорость течений у берега, по сравнению с открытым морем, увеличивается. Так, например, зависимость скорости градиентного течения на мелководье (Угр) от скорости дрейфового потока в открытом море (У0) изменяется по формуле
Кгр= КоК'г cosp, (2.9)
где р — угол между линией берега и направлением ветра [52]. Отсюда, при изменении угла р от 90 до 0° скорость течения возра-
стает. Скорость суммарного течения возрастает по более сложному закону и достигает максимума при р = 13°, составляя при этом ~2,ЗУ0.
При сгонных или нагонных ветрам образуется устойчивая, поперечная по отношению к берегу циркуляция. Непосредственно у берега, между урезом и зоной разрушения волн, возникает сложное энергетическое течение, направленное вдоль берега, и образование нагона воды у уреза. Скорость энергетического течения зависит от скорости частиц в волне, и поэтому максимальная скорость наблюдается в зоне разрушения волн, резко затухая в сторону моря и постепенно — к берегу.
При равномерном уклоне дна и установившемся режиме волн скорость энергетического течения можно рассчитать по приближенной формуле
= (2.10)
где
2,61i?ipCosa . i/~n по г ~
