Профіль динамічної рівноваги берегового схилу

Профіль динамічної рівноваги

Розвиток надводної та підводної частин берега здійснюється завдяки єдиному потоку енергії хвиль. Звідси й виникло поняття про деякий початковий профіль берегового схилу.
Сучасні береги морів почали формуватися після післяльодовикової трансгресії Світового океану, коли затоплені водою прибережні поверхні суші стали тими первинними поверхнями, які потім були перероблені морем й унаслідок цієї переробки перетворились у підводний береговий схил. Інтенсивність і стадія, якої досяг цей процес сьогодні, залежать від багатьох чинників, а саме – від сили і напряму хвилювання, від геологічної будови поверхні, від кліматичних та інших фізико-географічних умов території, від особливостей рельєфу первинної поверхні, а найбільше – від величини похилу цієї поверхні. Адже крутість підводного берегового схилу в межах мілководдя визначає характер розподілу енергії хвиль. Залежно від цього берег може розвиватися як акумулятивний, або Ж як абразійний.
Класична постановка питання щодо профілю динамічної рівноваги підводного берегового схилу випливає із концепції нейтральної (нульової) лінії, створеної П. Корналья. Основою для створення такої концепції слугувало дослідження щодо відмінності швидкостей і тривалості прямого (до берега) і зворотного (в море) руху води під дією хвиль. У подальших дослідженнях концепцію доповнено експериментальними дослідами В.П. Зенковича. Рівновагу розглянуто як суму дії протилежно направлених чинників. Один із них – асиметрія хвильових швидкостей, що обумовлює переміщення наносів у бік до берега, інший – складова сили тяжіння, яка зумовлює зміщення наносів вниз по схилу (рис. 3.5). Зрівноваженою вважають ту ділянку схилу, на якій рух частин наносів у бік берега компенсується зворотним переміщенням, отож підсумкове транспортування наносів дорівнює нулю.

Рис. 3.5. Профіль динамічної рівноваги підводного берегового схилу, складеного наносами однакової крупності (за В.П. Зенковичем)

Під дією хвиль на підводний схил частини наносів у верхній його ділянці потраплятимуть на берег, а в нижній – у бік водойми. Ці два відрізки схилу розділені між собою нейтральною лінією (зоною), положення якої залишається незмінним для повного профілю схилу (похил схилу, крутість відкладів) і певного режиму хвилювання. Частини наносів у цій зоні зазнають коливальних рухів, однак не переміщуються. Нейтральна лінія – лінія на підводному береговому схилі з постійним похилом, на якій за даних хвильових умов концентруються наноси певної крупності. Поняття «нейтральної лінії» ввів П. Корналья (1881). Згодом своїми дослідженнями Н. Фенкеман (1902) і В.П. Зенкович (1946) довели, що механізм утворення нейтральної лінії спричинює на схилах, складених пухкими породами, до зміни рельєфу схилу. Завдяки цьому процесу формуються відносно широкі нейтральні зони для частин наносів різної крупності.
Положення нейтральної лінії залежить від трьох чинників: розмірів частин наносів, похилу схилу і параметрів хвиль. На крутих схилах нейтральна лінія розміщується дуже близько до берега; частини наносів тут переважно рухаються вниз по схилу – берег руйнується і розвивається як абразійний. Біля пологих берегів вона розміщується на значній віддалі, а частини наносів рухаються у бік берега – берег намивається, збільшується і розвивається як акумулятивний.
Переформування профілю продовжується доти, доки за існуючої сили хвилювання частинки відкладів не досягнуть стійкого положення. Стійкість профілю визначається тим, що частини наносів припиняють переміщення до берега або вглиб дна, хоч і залишаються в русі. Такий перетворений у єдину нейтральну зону профіль називають профілем динамічної рівноваги. В кожній точці цього профілю похил схилу відповідає ступеню деформації хвилі. Загальна стійкість профілю рівноваги поєднується у цьому випадку з безперервним рухом наносів і подрібненням їхніх частин. Процес формування профілю динамічної рівноваги для найтиповіших умов підводного берегового схилу сформульовано А. Боуеном (Bowen, 1980).

Профіль динамічної рівноваги утворюється як на акумулятивних, так і на абразійних берегах. Проте формуються вони по-різному.