Карпенко H.I.
Рельєф морських берегів

Енергія хвиль

2.8. Енергія хвиль

Найбільша частка загальної енергії, що надходить у берегову зону, пов’язана з вітровими поверхневими хвилями. Енергія хвилі складається із двох видів – кінетичної (гідродинамічної) і потенціальної (гідростатичної). Кінетична (гідростатична) енергія хвиль складається з енергії частинок, що рухаються по орбітах (по колу). Потенціальна (гідростатична) – енергія маси води, піднятої над рівнем моря (океану), що залежить від перевищення гребеня хвилі над середнім рівнем моря. Теорія засвідчує, що ці два види енергії рівні, а разом пропорційні квадрату висоти і довжини хвилі, тобто приблизно кубу її лінійних розмірів. Формула складається із числового коефіцієнта, питомої ваги води і прискорення сили тяжіння. Отже, повну енергію хвилі записують формулою:

Формула (доступно при скачуванні повної версії книжки)

де ? – густина води, g – прискорення сили земного тяжіння, h – висота хвилі, ? – довжина хвилі.

Хвиля висотою 3 м переносить приблизно 100 кВт енергії на 1 м лінії гребеня. Розрахунки загального потоку хвильової енергії до берегів Світового океану, виконані В.П. Зенковичем (1980), засвідчують, що мінімальна його величина становить близька 3,1109 кВт. За обчисленнями Г.О. Саф’янова (1996) ця величина становить 4,7109 кВт. Другим за значенням джерелом енергії для гідродинамічних процесів, а також для переміщення наносів є припливні хвилі. Розсіювання їхньої енергії відбувається здебільшого в межах мілководдя. Розрахунки потоків припливної енергії біля океанічних берегів дають величину 2,7109 кВт. Постійні океанічні течії розсіюють на мілководді близько 0,2 109 кВт енергії. Інші джерела енергії виконують порівняно незначну роль у прибережних водах. Навіть найефективніші хвилі цунамі малозначимі, оскільки потужні цунамі з енергією в 5 1015 Дж трапляються 5 разів упродовж століття. Значно очевиднішою останніми роками стала роль краєвих та інфрагравітаційних хвиль, хоча можливість їхньої оцінки відсутня. Загальна оцінка розсіювання механічної енергії на мілководдя океану, на думку Г.О. Саф’янова (1996), становить 6109 кВт. Наведені наближені цифри яскраво засвідчують великі енергетичні ресурси берегової зони, яку сьогодні майже не використовують.

Контрольні питання

1. Що є головним джерелом енергії прибережної зони?
2. Назвіть головні чинники руху води в береговій зоні.
3. Який процес руху води називають хвилями?
4. Назвіть головні морфометричні і морфологічні параметри водних хвиль.
5. Назвіть головні чинники зміни розмірів хвиль.
6. Назвіть головні аспекти вивчення морського хвилювання.
7. Що таке прибійний потік? Умови його формування.
8. На які складові поділяють берегову зону за характером руху води і переміщенням наносів?
9. Назвіть головні хвильові течії берегової зони і чинники, що їх зумовлюють.
10. Чим зумовлені згінно-нагінні явища?
11. Назвіть головні вітрові течії берегової зони і вкажіть чинники, що їх зумовлюють.
12. Чим зумовлені припливно-відпливні явища?
13. Як поділяються припливні хвилі за протяжністю періодів?
14. Що таке рефракція хвиль?
15. Дайте визначення понять: гідродинаміка, хвиля, висота хвилі, довжина хвилі, період хвилі, діючий розгін хвилі, рефракція хвиль, сизигійний приплив, квадратурний приплив, конвергенція, дивергенція, реверсний характер хвилювання, забурювання, цунамі, хвильові течії, штормові хвилі, поророка, сулой, морські брижі.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом