ПРОДОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ

При подходе волн под косым углом к берегу возникает продоль­ное, или вдольбереговое, перемещение наносов. Принципиальная схема этого процесса такова (рис. 105). Представим себе участок подводного склона с однородным уклоном, сложенный наносами одинаковой крупности. Волны подходят к берегу под косым углом. При прохождении гребня волны над частицей наноса последняя должна смещаться вверх по склону по направлению распростране­ния волн. Но из-за наклона дна в действительности частица пере­местится по равнодействующей волнового импульса и силы тяже­сти. При прохождении ложбины волны частица должна сместиться в противоположном направлении, но теперь уже по равнодействую­щей обратного волнового импульса и силы тяжести. Так, от одного» волнового колебания к другому частица совершит путь по зигзагообразной траектории,

 

Рис. 105. Схема продольного пе­ремещения наносов (по В. П. Зенковичу):

/ — направление уклона дна; 2 — на­правление действия «прямой волновой скорости»; 3 — направление действия-«обратной волновой скорости»; 4 — на­правление распространения волны. ABCDE — траектория движения обло­мочной частицы

 

в итоге пройдя некоторое расстояние вдоль берега (переместится из точки А в точку D, (рис. 105).

При косом подходе волн частицы наносов будут совершать вдольбереговое перемещение « в зоне пляжа. Прибойный поток, взбегая на пляж, первоначально сохраняет направление движения породившей его волны, но по мере приближения к вершине заплеска все больше отклоняется от этого направления под действием силы тяжести. Обратный поток сбегает по направлению наибольшего уклона. Таким образом, прибойный поток описывает на пляже асимметричную траекторию, напоминающую параболу, а вместе-с ним по такой же траектории по пляжу вдоль береговой линии пе­ремещается обломочная частица, подхваченная потоком. Новый прибойный поток заставит переместиться ее вдоль берега еще даль­ше и т. д., и в итоге за какой-то отрезок времени она пройдет опре­деленный путь вдоль берега.

Величина пути частицы, как и величина продольного перемеще­ния по подводному склону, за определенный отрезок времени или» скорость продольного перемещения зависит от величины угла под­хода волны к берегу. Если угол подхода равен 90°, скорость про­дольного перемещения равна нулю. Казалось бы, чем меньше угол подхода, тем скорость продольного перемещения должна быть больше. Однако на самом деле это не так, поскольку при малом угле подхода волна должна будет пройти большее расстояние над мелководьем, а это приведет к большей потере энергии и потере наносодвижущей способности. Оптимальная величина угла подхо­да— угол в 45° или близкий к этой величине. В работах, посвященных исследованию вдольберегового перемещения наносов, опти­мальный угол обозначается буквой φ.

До сих пор мы говорили о перемещении элементарной частицы. Но совершенно очевидно, что охарактеризованные закономерности присущи перемещению множества частиц и что при благоприятных условиях на пляже и на подводном береговом склоне происходит массовое перемещение наносов. Массовое перемещение наносов вдоль берега в одном направлении за длительный отрезок времени, например за год, получило название потока наносов.

Поток наносов характеризуется мощностью, емкостью и насы­щенностью. Для понимания процессов размыва и аккумуляции важ­но также учитывать интенсивность поступления материала, питаю­щего поток наносов. Источники поступления могут быть различны­ми: материал, образующийся в результате разрушения волнами какого-либо участка берега, материал, поступающий с верхней час­ти берегового уступа за счет склоновых процессов, биогенный мате­риал и т. д.

Мощность потока — это то количество наносов, которое реально перемещается вдоль берега за год. Емкостью называется то коли­чество наносов, которое волны способны перемещать. Если мощ­ность равна емкости, то это значит, что вся энергия волн или при­боя затрачивается только на транспорт. Тогда говорят, что поток наносов насыщен. Ни размыва берега, ни отложения наносов при этом не происходит.

Следовательно, насыщенностью потока следует называть отно­шение мощности к емкости. Если это отношение меньше 1, поток ненасыщен. Какая-то доля волновой энергии свободна от работы по переносу материала и будет преобразована в работу по размыву берега.

Если емкость потока падает или она меньше, чем поступление наносов на данный участок, можно говорить о превышении интенсивности поступления наносов над емкостью потока наносов. В ре­зультате часть материала прекращает движение и отлагается, об­разуется аккумулятивная форма.

ОБРАЗОВАНИЕ АККУМУЛЯТИВНЫХ ФОРМ ЛРИ ПРОДОЛЬНОМ ПЕРЕМЕЩЕНИИ НАНОСОВ

Из сказанного выше очевидно, что максимальная емкость пото­ка наносов достигается при подходе волн к берегу под углом, близким к 45°. Если вследствие изменения контура берега происхо­дит изменение угла подхода, емкость потока понижается, интенсивность поступления материала оказывается избыточной по отноше­нию к ней и начинается аккумуляция материала. Такой случай возможен, например, если контур берега образует входящий угол abc (рис. 106, А). Тогда за точкой перегиба контура Ь угол под­хода становится ближе к 90°, скорость перемещения резко сокраща­ется, а со стороны а материал продолжает поступать с прежней интенсивностью. Начинается аккумуляция материала, образуется аккумулятивная форма заполнения входящего угла контура берега. Поскольку форма на всем своем внутреннем периметре примыкает к берегу, ее называют примкнувшей. К этой категории относятся

 

Рис. 106. Схема образования простейших береговых аккумулятивных форм (по В. П. Зенковичу): А — заполнение входящего угла контура берега, Б — огибание выступа берега, В — внешняя блокировка

 

многочисленные аккумулятивные террасы в вершинах заливов, перед молами портов и др.

Рис. 107. Остров Габо и формиру­ющаяся в его волновой тени перейма (по Bird, 1976): 1 — коренная суша; 2 — надводная ак­кумулятивная форма; 3 — ее подвод­ное продолжение

Падение емкости потока может иметь место и при огибании по­током наносов выступа контура берега (рис. 106, Б). При этом в точке Ъ и за ней угол подхода волн резко уменьшается, а при еще большем отклонении берет-вой линии за выступом волны данного направления смогут по­дойти к берегу на этом участке только в результате дифракции — огибания фронтом волны высту­па. При дифракции же происхо­дит растяжение фронта волны и понижение ее удельной энергии. И в том и в другом случае ем­кость потока падает, образуется аккумулятивная форма — коса. Она причленяется к берегу только своей корневой частью, а расту­щее ее окончание (дистальное) остается свободным, поэтому ко­са называется свободной аккуму­лятивной формой.

Уменьшение емкости потока наносов может быть вызвано ос­лаблением волнения на участке берега, защищенном со стороны моря каким-либо препятствием, например островом (рис. 106, В). Тогда в «волновой тени» начинается аккумуляция. Образуется ак­кумулятивная форма, которая в ходе своего роста может полностью перегородить пролив и причлениться дистальным концом к острову. Ее называют томболо или переймой (рис. 107). Такая форма мо­жет быть названа также замыкающей.

Другой тип замыкающей формы может образоваться, если бе­рег защищен со стороны моря, далеко выступающим мысом. Тогда у входа в залив образуется замыкающая форма — пересыпь. Бере­говые бары, если они присоединены в одной или нескольких точках к выступам береговой линии, также становятся замыкающими ак­кумулятивными формами. Замыкающая форма может также обра­зоваться, если коса, возникшая перед входом в залив, в ходе роста достигает противоположного берега залива.

Существующие в природе аккумулятивные береговые формы большей частью представляют собой либо усложненные варианты рассмотренных здесь случаев, либо комбинацию нескольких из них.

АБРАЗИЯ

До сих пор речь шла о транспортирующей и аккумулятивной деятельности морских волн и прибоя. Но эти же факторы нередко вызывают и разрушение берега. Разрушительная работа моря на­зывается абразией. Различают три вида абразии — механическую, химическую и термическую.

Механическая абразия — разрушение пород, слагающих берега, под действием ударов волн и прибоя и бомбардировки обломочным материалом, переносимым волнами и прибоем. Это основной вид абразионной работы моря, который всегда присутствует при химической и термической абразии.

Химическая абразия — разрушение коренных пород, слагающих берег и подводный береговой склон в результате растворения этих пород морской водой. Основным условием проявления химической абразии, подобно карсту, является растворимость пород, слагаю­щих берег.

Термическая абразия — разрушение берегов, сложенных мерз­лыми породами или льдом, в результате отепляющего действия морской воды на лед, содержащийся в мерзлой породе или слагаю­щий прибрежные ледники.

Мы уже знаем, что концентрация волновой энергии у мысов из­резанного берега и недонасыщение береговой зоны наносами спо­собствует возникновению абразионного процесса. Важнейшей пред­посылкой развития абразионного берега является достаточно кру­той уклон исходного профиля подводного берегового склона. При этом условии расход энергии волны при прохождении ее над подводным береговым склоном происходит лишь в пределах узкой зоны дна и к береговой линии волны приходят с достаточно большими запасами энергии. При разрушении волн, т. е. при прибое, который в данных условиях имеет особенно бурный характер, максимальное механическое воздействие на слагающие берег породы приходится на участок, непосредственно прилегающий к береговой линии. В результате здесь образуется выемка — волноприбойная ниша. Дальнейшее углубление ниши приводит к обрушению нависающего над ней карниза. В зону прибоя поступает масса обломков породы. Они служат теперь материалом, при помощи которого при­бой, бомбардируя ими образовавшийся уступ, еще интенсивнее разрушает берег.

Процесс выработки волноприбойной ниши и обрушения нависающего над ней карниза повторяется неоднократно. Постепенно вырабатывается вертикальный или почти вертикальный уступ — абразионный обрыв, или клиф. По мере отступания клифа под ударами волн и прибоя перед его подножьем вырабатывается слабо наклоненная в сторону моря площадка, называемая бенчем. Бенч начинается у самого подножья клифа, т. е. у волноприбойной ниши, и продолжается также ниже уровня моря (рис. 1.08).

 

Рис. 108. Схема развития и основные элементы абразионного берега:

/, //, /// — стадии отступания берега; 1 —-клиф; 2 — волноприбойная ниша; 3 — пляж; 4 — бенч; 5 — прислоненная подвод­ная аккумулятивная терраса

 

Чем больше идет отступание клифа, т. е. чем дольше и интенсивнее работает абразия, тем положе становится та часть бенча, которая прилегает к клифу. Благодаря этому профиль абразионно­го берега постепенно приобретает вид выпуклой кверху кривой. Выположенная верхняя часть профиля становится все шире, и со вре­менем волнам, для того чтобы достигнуть берега, приходится пре­одолевать очень широкую полосу образовавшегося мелководья. Большая затрата волновой энергии при прохождении над мелко­водьем приводит в конечном счете к затуханию и затем к полному прекращению абразии. Таким образом, абразия сама, по мере своего развития, создает условия, которые ставят предел абразион­ному процессу.

Скорость абразии оценивается величиной отступания бровки или подножья клифа за отрезок времени, например за год. Бес­спорно, что она будет зависеть от параметров волн, но есть и ряд других условий, ее определяющих. Так, высокие берега отступают медленнее, чем низкие. Берега, сложенные более прочными породами, разрушаются медленнее, чем берега, сложенные рыхлыми или слабосцементированными породами. Замечено, например, что бере­га, сложенные мелкокристаллическими изверженными породами, в ряде случаев вообще не обнаруживают сколько-нибудь заметных признаков отступания. Берега же, сложенные глинами, мергелями, суглинками, песками или слабосцементированными песчаниками, отступают очень быстро, нередко на несколько метров в год.

⇐ Предыдущая23242526272829303132Следующая ⇒

Поделиться: