Карпенко H.I.
Рельєф морських берегів

Поперечне переміщення наносів

Поперечне переміщення наносів

Основні закономірності поперечного переміщення вперше описані В.П. Зенковичем. Поперечне переміщення наносів (transverse sediment drifting) – переміщення наносів по нормалі до берега під впливом придонних хвильових швидкостей. Головними чинниками інтенсивності переміщення є вихідні параметри хвиль на зовнішній межі берегової зони, рельєф підводного берегового схилу, склад прибережно-морських наносів, режим хвилювання, вплив нехвильових течій тощо. Наслідками поперечного переміщення наносів є сортування (диференціація) відкладів на береговому схилі та профіль динамічної рівноваги (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Хвильове сортування наносів (за В.П. Зенковичем): (доступно при скачуванні повної версії книжки)
а – нормальне хвильове сортування за крупністю частин; б – характер руху крупних, середніх і дрібних частин на підводному схилі (дрібні мають тенденцію зрушуватися вниз по схилу, крупні – тільки вверх по схилу, середні можуть переміщуватися вверх і вниз по схилу); в – графік вмісту (в умовних одиницях) зерен різного мінерального складу у різних фракціях механічного складу: 1 – полімінеральні уламки, 2 – кварц, 3 – важкі мінерали першої підгрупи, 4 – важкі мінерали другої підгрупи, 5 – глинисті мінерали

Рух частин на дні відбувається по-різному залежно від їхньої крупності. Валуни перекочуються, не відриваючись від дна, а вже галька може зависати у воді залежно від сили прибою. Пісок і гравій зависають порівняно легко, а найдрібніші частинки (мули-алеврити, що не перевищують у діаметрі 0,1 мм), перебувають здебільшого у завислому стані. Дрібні частинки наносів можуть рухатися за малих швидкостей водної маси і на чималих глибинах, де асиметрія слабовиражена. Хоча навіть за слабовираженої асиметрії швидкостей вже простежується переважання прямих швидкостей над зворотними, проте такі частинки ще не рухатимуться до берега. Адже ці частинки залягають на похилому береговому дні і, виведені зі стану спокою, намагатимуться під дією сили тяжіння зайняти попереднє місце. Завдяки силі тяжіння вони отримують перевагу над прямими хвильовими рухами лише на мить, але загалом перевищують їх у швидкостях, отож ці частинки в підсумку рухаються вниз по схилу. Крупніші частинки можуть рухатися вже при значних хвильових швидкостях, які виникають унаслідок деформації хвиль. Щодо цього прямі швидкості значно перевищуватимуть зворотні і частинки рухатимуться вперед до берега. Якщо вага частинок незначна, то рухаючись на малих глибинах, вони можуть перейти у завислий стан під дією значних хвильових швидкостей; якщо частинки не встигли осісти на дно, то під дією протитечії їх у завислому стані знову віднесе в бік моря.
Найкрупніші наноси, що мають значну вагу, рухаються лише за значних хвильових швидкостей, спричинених сильною деформацією хвиль. У цьому випадку прямі швидкості водного потоку значно перевищують зворотні і частинки наносів рухаються до берега. Отож частинки різних фракцій прибережно-морських відкладів можуть рухатися по-різному – як до берега, так і від берега. Отже, під час кожного хвилювання відбувається сортування частин наносів за крупністю і формування профілю дна. Якщо б сортування наносів у береговій зоні залежало тільки від хвилювання, то в результаті ми б спостерігали таку ідеальну картину. Валуни (10 см - 1 м) лежать у межах пляжу, галькою (1-10 см) сформовано основну масу пляжу і вона простежується до глибини 1,5-2 м. Нижче лежить гравій (1 мм - 1 см), пісок (0,1-1 мм), а далі – алеврит або пил (0,1-0,01 мм) і мули – 0,01-0,001 мм. Такий розподіл наносів на береговому схилі характерний для берегів безприпливних морів (наприклад, Чорного моря). Втім дослідженнями підтверджено, що на сортування відкладів впливає як географічна зональність, так і географічна ситуація в межах берегової зони.
Процес сортування відкладів уздовж берегового схилу В.П. Зенкович називає поперечним переміщенням наносів щодо берегової лінії. Крива профілю дна і її похили в кожній точці залежатимуть від розмірів хвиль і крупності відкладів. Чим хвилі крупніші, тим профіль в одному і тому ж місці пологіший. Отож у сильний шторм пляж і прибережна частина дна піддається розмиву, берег відступає, а на дні, починаючи з деякої глибини, водночас відкладається змитий матеріал наносів. Якщо хвилювання заспокоюється повільно, то доштормовий профіль інколи знову відновлюється – пісок та галька знову переміщуються до берега і формують на пляжі декілька «берегових валів», що свідчать про фази загасання шторму. За певних умов крива дна зрівнюється, внаслідок чого поперечне переміщення наносів припиняється і профіль стабілізується; утворюється «профіль рівноваги». Наноси по такому профілю продовжують перекочуватися вперед і назад. Вони нікуди не переміщуються, доки хвилі зберігають постійну силу. Зі зміною хвилювання профіль рівноваги руйнується, а за умови стабілізації – знову відновлюється. Оскільки частинки весь час переміщуються вперед-назад, то відбувається шліфування (відсортовування) морських прибережних наносів. Шліфування наносів відбувається доволі швидко, особливо коли частинки відкладів досить великі і не надто міцні. Наприклад: вапняковий щебінь перетворюється в гальку вже через декілька місяців, зерна гравію відшліфовуються досить повільно.
Похили і форма профілю залежать також і від крупності наносів. Галечниково-валунний пляж має в прибережній частині похили до 20°, які з глибиною виположуються. Там, де галька раптово змінюється піском, похил схилу різко виположується. Профіль піщаного дна досить пологий і його форма часто ускладнюється підводними піщаними валами. Отже, під час поперечного переміщення відкладів на підводному береговому схилі відбувається утворення профілю динамічної рівноваги і водночас – хвильове сортування матеріалу за крупністю і питомою вагою (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Сортування матеріалу на пляжі, за В.П. Зенковичем: (доступно при скачуванні повної версії книжки)
а – звичайний розподіл матеріалу за крупністю вздовж профілю пляжу (стрілками позначено швидкості прямого прибійного потоку); б – концентрація крупних чи важких частинок на гребені валу (заплески звичайних (середніх) хвиль не можуть досягти крупних чи важких частинок, що закидаються на гребінь великими хвилями)

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