Карпенко H.I.
Рельєф морських берегів

Рух і переміщення відкладів у береговій зоні

3.3. Рух і переміщення відкладів у береговій зоні

Характерною ознакою берегової зони є взаємодія води, що рухається, і донного матеріалу з нерухомим дном. Як вважає В.В.Лонгінов, при розгляді реальних природних процесів, що відбуваються на дні океану, відразу постає питання щодо взаємодії двох граничних меж, а не щодо одностороннього впливу твердої речовини на динаміку рідини. Така взаємодія не передбачає проведення чіткої межі між матеріалом дна і водною товщею.
Енергія хвиль у береговій зоні витрачається на безпосереднє руйнування основи берегового кліфу ударами прибою, на руйнування корінних порід, що утворюють підводний береговий схил, і на рух, переміщення та шліфування уламкового матеріалу на підводному схилі та в зоні прибою. Рух і переміщення відкладів у береговій зоні досить детально досліджено В.П. Зенковичем.
Будь-яка частинка наносів у береговій зоні здійснює свій рух під дією двох сил – хвилювання і сили тяжіння. Можна розрізняти декілька видів руху уламкових частин у хвильовому полі. Частинки можуть проходити рівні відрізки шляху в двох протилежних напрямах від будь-якої точки, в цьому випадку здійснюватиметься коливальний рух частин. Проте найчастіше відрізки шляху, які долають частинки наносів у протилежних напрямах, не однакові між собою. Тут вже йдеться не тільки про рух, але й про переміщення частин. Залежно від крупності частин, похилу поверхні підводного берегового схилу і сили хвилювання частини наносів можуть рухатися на дні шляхом перекочування, волочіння або ж сальтації чи в завислому стані у водному потоці. Отже, хвильові рухи води, прибійний потік сприяють рухові наносів. Здавалося б, що завдяки силі тяжіння наноси в процесі ритмічних зворотно-поступальних коливань повинні скочуватися по похилій поверхні берегового схилу все далі і далі в море, а біля берега залишатимуться тільки досить великі брили, які хвилі не в стані зрушити з місця. Проте і пісок, і галька залишаються на місці. Вперше асиметрію хвильового потоку помітив П. Корналья (1891) – до берега хвиля рухається швидше і за короткий проміжок часу, а від берега, навпаки, – повільніше і довше. Отже, хвилі до берега здатні принести крупніші частинки, ніж зкочувати назад.

Взаємодію води, що знаходиться у стані хвильового руху, на поверхню шару відкладів, що встеляють дно водойми, можна розглядати з позиції взаємодії двох середовищ, що рухаються, тобто взаємодії хвильового потоку з поверхнею наносів, що здатні переміщатися. Досліджуючи рух потоку наносів, Б.А. Шуляк (1971) виділяє три критичні швидкості руху:
?1крпочаткова зрушуюча швидкість, під час дії якої частинки наносів здатні розпочати свій рух, тобто відірватися від дна;
?2кршвидкість коливального руху частинок відкладів, під час дії якої частинки відриваються від дна, проте не переміщуються, а лише здійснюють коливальні рухи;
?3кршвидкість масового переміщення відкладів на дні в напівзавислому або ж у завислому стані.

За швидкості потоку, що ледь перевищує ?1кр, процес взаємодії ще дуже слабовиражений. Він значно помітніший при наближенні до ?2кр. Для частин відкладів з медіальним діаметром 0,25 мм і густиною 2,7 г/см3 критична швидкість ?1кр становить 18-20 см/с, а ?2кр – 40 см/с. Щодо цього значна кількість частин набуває коливального руху, що спричинює до виникнення мікроформ рельєфу, відомих під назвою рифелів або знаків брижів. Утворення зародків рифелів у вигляді мікрозон змулювання створює умови для виникнення вихрових збурень і, в свою чергу, сприяє формуваннню рифелів (рис. 3.2). Третя критична швидкість ?3кр, яка приблизно вдвічі вища ніж друга, відповідає такому характеру взаємодії, за якого форми, що виникли на попередньому етапі деформації поверхні у вигляді брижів, стираються, і в рух переходить увесь поверхневий шар відкладів.

Рис. 3.2. Схема руху піщаних частинок на дні та обчислення потоку частинок (за Б.А. Шуляком) (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Отже, рух відкладів у береговій зоні залежатиме від таких головних чинників: 1) гідродинамічних умов; 2) крутості підводного берегового схилу; 3) механічного і мінералогічного складу відкладів, що рухаються. Власне переміщення відкладів залежить від різниці величини і тривалості дії прямих і зворотних орбітальних хвильових придонних швидкостей, зумовлених трансформацією хвилі і переносом води хвильовим потоком (асиметрією хвильового потоку).
Чергування хвилювання різної сили обумовлює переміщення наносів у межах тих чи інших глибин, на які проникає сила хвилі, що рухає відклади – наносорухаюча сила хвиль. Напрям цього переміщення визначається здебільшого двома умовами – напрямом поширення хвиль і похилом підводного берегового схилу.
Якщо хвилі поширюватимуться під прямим кутом до берега і цей напрям збігатиметься з напрямом похилу підводного берегового схилу, то частинки наносів зазнаватимуть поперечного переміщення щодо берегової лінії. Якщо ж хвилі поширюватимуться під гострим кутом до берегової лінії, то в напрямі переміщення наносів завжди можна розрізнити поперечну і поздовжню складові, а в підсумку такі частинки здійснюватимуть поздовжнє переміщення. Здебільшого поперечне і поздовжнє переміщення наносів комбінуються одне з одним, хоча кожне з них може відбуватися й окремо. Дослідженнями, виконаними Г.О. Саф’яновим, встановлено, що відмінності поздовжнього і поперечного переміщення відкладів є кількісними, а не якісними, і стосуються, передусім, ширини зони впливу хвилювання на дно.

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