На береговых отмелях внутренних водоемов выделяют три качественно различных режима движения влекомых наносов: ри-фельный, грядовый и гладкий.[ ...]
На береговых отмелях с подводным валом или с горизонтальной подводной террасой зона максимального перемещения наносов располагается на расстоянии от уреза, равном 0,1ВКр. Над гребнем подводного вала элементарные расходы наносов при этом составляют 20—40 % максимальных значений, а в первой ложбине и над подводной террасой — всего 5—20 % максимальных значений при любых конкретных условиях.[ ...]
На широких береговых отмелях Азовского моря, Ладожского и Онежского озер при вдольбереговых течениях возникали гряды длиной до нескольких десятков метров и высотой до 0,2—0,3 м. Чаще всего их удавалось наблюдать на выпуклых в плане участках берега, где вдольбереговые течения при косом подходе волн получали наибольшее развитие. Крупные трехмерные гряды на широких отмелях нередко сохранялись, частично трансформируясь, в течение нескольких штормов сравнительно небольшой силы. Сильные штормы вызывали коренную перестройку рельефа береговой отмели и меняли режим движения наносов. В условиях преобладания-постепенной трансформации волн и вдольбереговых течений на отмелях водоемов со сложным строением донного рельефа (рис. 7.3) наблюдалось сочетание двух и даже трех режимов движения наносов. Наиболее отчетливо при этом были выражены грядовый и рифельные режимы.[ ...]
Побережье и береговую отмель часто объединяют в одну зону — прибрежную, называемую по аналогии с делением морского дна литоралью.[ ...]
Механический состав грунтов отмели при определении мутности можио учесть гидравлической крупностью каждой фракции и процентным содержанием фракций. Таким образом, среднюю мутность р на береговой отмели можно представить как функцию следующих величин: высоты волны /г, средней глубины ср, ширины береговой отмели В, гидравлической крупности шг и содержания частиц р в грунтах отмели, т. е.[ ...]
| Формы донного рельефа береговой отмели, характерные для условий бокового подхода плавно трансформирующихся волн. |  |
Гладкий режим движения наносов на береговых отмелях внутренних водоемов наблюдается при сильных штормах и большой скорости вдольбереговых течений. На береговых отмелях, сформированных у приглубого берега, благоприятные условия для такого режима движения наносов создаются в случаях, когда штормовые волны почти полностью разрушаются у бровки отмели. Вдольбе-реговое течение при этом периодически, но незначительно, нарушается потоками наката, не искажающими существенно поступательного перемещения воды и наносов. Концентрация твердых частиц в придонном слое в таких условиях достигает больших значений, что и создает впечатление о движении наносов в виде слоя. В действительности, как показывают наблюдения, под слоем взвешенных и сальтирующих частиц высокой концентрации донные отложения находятся в неподвижном состоянии.[ ...]
Вдольбереговые перемещения наносов на береговых отмелях внутренних водоемов могут изменяться, как показывают выполненные в ГГИ расчеты, от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч тонн за год. Наименьшие объемы перемещений наносов получены для сравнительно небольшого по размерам (11,0X Х7,0 км2) озера Большое Яровое. Общий перенос наносов в северной части этого озера составил 1,80 тыс. т/год, а результирующий (к востоку) — 1,36 тыс. т/год. Наибольшие перемещения наносов определены на западном берегу Казантипского залива Азовского моря. Общий перенос на этом участке составил 294 тыс. т/год, а результирующий в северо-западном направлении — 226,8 тыс.[ ...]
Для расчетов распределения мутности на вертикалях береговой отмели А. В. Караушев [13, 15] предложил использовать метод, разработанный им применительно к русловым потокам, но с учетом действия волнения. Мутность в этом методе представлена в функции нескольких определяющих факторов: состава донных отложений, гидравлической крупности твердых частиц, скорости переносного течения, волновых орбитальных скоростей, глубины, степени шероховатости дна и др. Поскольку часть перечисленных факторов не может быть установлена для конкретных условий с большой точностью, рассчитанные значения мутности отличаются иногда от измеренных значений в несколько раз [227]. Такие расхождения представляются вполне приемлемыми для решения многих задач в случаях отсутствия данных натурных наблюдений, особенно с учетом того обстоятельства, что измеренные абсолютные значения средней мутности и характеристики распределения ее по вертикали нередко различаются в 1,5—2,0 раза и, следовательно, не позволяют надежно оценить погрешности расчетного метода.[ ...]
Для расчетов распределения мутности на вертикалях береговой отмели А. В. Караушев [13, 15] предложил использовать метод, разработанный им применительно к русловым потокам, но с учетом действия волнения. Мутность в этом методе представлена в функции нескольких определяющих факторов: состава донных отложений, гидравлической крупности твердых частиц, скорости переносного течения, волновых орбитальных скоростей, глубины, степени шероховатости дна и др. Поскольку часть перечисленных факторов не может быть установлена для конкретных условий с большой точностью, рассчитанные значения мутности отличаются иногда от измеренных значений в несколько раз [227]. Такие расхождения представляются вполне приемлемыми для решения многих задач в случаях отсутствия данных натурных наблюдений, особенно с учетом того обстоятельства, что измеренные абсолютные значения средней мутности и характеристики распределения ее по вертикали нередко различаются в 1,5—2,0 раза и, следовательно, не позволяют надежно оценить погрешности расчетного метода.[ ...]
На основании данных по заносимости одной из прорезей на береговой отмели Каховского водохранилища Е. С. Цайтц ввел в выражение (7.12) коэффициент 1,12.[ ...]
Тип II — максимум мутности располагается в центральной части отмели или даже смещен к ее бровке. В соседних частях отмели мутность в 1,5—2,0 раза меньше, чем в зоне максимума, и плавно уменьшается по направлению к урезу и бровке береговой отмели. Чаще всего наблюдается на пологих отмелях небольшой ширины при совмещении зоны максимума скорости вдольберегового течения с зоной сосредоточенного разбивания волн.[ ...]
Наблюдениями уже давно установлено, что объемы перемещений наносов на береговых отмелях озер и водохранилищ заметно меньше, чем на морях. Действительно, если, например, объемы перемещений гравия и гальки на сочинском побережье Черного моря составляют 32 тыс. м3 в год [47, 52], а перемещения песка на Балтийском побережье — около 500 тыс. м3 в год и достигают в отдельные годы 1 млн м3 [6, 52, 85, 109], то перемещения илисто-песчаных наносов на береговых отмелях водохранилищ составляют 5—15 тыс. м3 в год [167, 190, 229], а на крупных озерах достигают, по приближенным оценкам, около 50—80 тыс. м3/год [52, 97, 186].[ ...]
| Изменение по годам вдольбереговых перемещений ианосов через створ береговой отмели Каховского водохранилища. |  |
Формулой (6.15) можно пользоваться для расчета скорости вдольберегового течения на береговых отмелях шириной до 80— 100 м. Она обеспечивает лучшую сходимость с данными натурных измерений, чем формула Института гидромеханики АН СССР [141, 142] и формула А. Я. Шварцман [218, 219].[ ...]
На основании изложенного можно заключить, что скорость вдольберегового течения на отмели необходимо рассматривать в виде суммы скоростей трех видов течений: энергетического; ветрового, возникающего на отмели; дрейфового или градиентного, проникающего на береговую отмель из зоны прибрежного мелководья.[ ...]
По данным этих исследований [170] вычислены осредненные значения элементов волн, частично приведенные на рис. 1.11. Трансформацию длины волны характеризует, как упомянуто выше, кривая 2, расположенная несколько выше верхней огибающей кривой СНиП [166].[ ...]
| Основные типы пространственной циркуляции вод в зоне прибрежного мелководья и на береговых отмелях при ветрах разных направлений относительно берега. |  |
Наиболее простое распределение скорости вдольберегового течения наблюдается на пологих отмелях в условиях постепенной трансформации волн, а наиболее сложное—на береговых отмелях с одиночными подводными валами и крупными грядами при выраженной неравномерности трансформации волн.[ ...]
Поскольку получение обобщенного распределения перемещения взвешенных наносов по ширине береговой отмели имеет важное практическое значение, то попытки решить этот вопрос с использованием данных наблюдений и путем разработки расчетных методов не прекращаются до настоящего времени. Из расчетных методов, разработанных для береговых отмелей, по-прежнему наиболее приемлемым остается метод А. В. Караушева [73, 75], уточнявшийся и апробировавшийся А. Я. Шварцман [218, 219].[ ...]
Из данных табл. 7.1 видно, что пределы изменения осреднен-ных значений мутности по вертикали на береговых отмелях, сложенных песчаными грунтами с включениями илистых частиц, меньше, чем на береговых отмелях, сложенных только разнозернистыми песками. Приведенной таблицей можно пользоваться для ориентировочной оценки распределения мутности по вертикали при решении некоторых инженерных задач.[ ...]
Расходы донных наносов увеличиваются при прочих равных условиях также с увеличением размеров береговых отмелей. Например, при средней скорости вдольберегового течения 0,3 м/с расход донных наносов на Кайраккумском водохранилище (В = 5...26 м) составлял 20,5 т/сут, а на Кременчугском (В = 60. .. 90 м) 95 т/сут.[ ...]
Каждый из выделенных типов распределения элементарных расходов наиболее часто наблюдается на береговых отмелях, имеющих специфичную форму профиля.[ ...]
На физико-географических картах обозначаются следующие элементы эрозионно-гидрографической сети: береговая линия в межень, береговые отмели, перекаты, осыхающие берега (песчаные, скалистые, обрывистые), водопады, пороги, скалы надводные и подводные, канавы и каналы с направлением и скоростью течения, плотины, водохранилища, постоянные и временные водотоки, переправы, броды.[ ...]
Зависимостью (7.26) можно пользоваться и для определения количества наносов, переносимых через створ береговой отмели в течение безледоставного периода или отдельных сезонов. Для этого необходимо располагать сведениями о повторяемости или продолжительности действия ветров различных градаций скорости по направлениям, которые можно взять из «Справочника по климату СССР», получить путем обработки лент анеморумбографа или метеорологических таблиц. Основные элементы ветровых волн для расчетного створа вычисляются в соответствии с требованиями СНиП 2.06.04—82 [166], а углы подхода волн к берегу принимаются равными углам между направлениями распространения волн и нормалью к линии берега. Параметры береговой отмели В и ср определяются По данным натурных наблюдений, а состав донных отложений — по данным лабораторных анализов грунтов береговой отмели. Продолжительность действия волнения каждого диапазона и каждого направления принимается равной продолжительности действия соответствующего им ветра [144, 198].[ ...]
Эта формула обеспечивала хорошую сходимость измеренных и вычисленных значений скорости при ширине отмели от 5 и примерно до 50 м. Эмпирическим коэффициентом k здесь частично учитывалось влияние морфологических особенностей береговых отмелей, на которых проводились измерения течений.[ ...]
| Основные типы распределения относительной поверхностной скорости вдольберегового течения на береговых отмелях с различной формой профиля дна. |  |
| Основные типы распределения относительных элементарных расходов взвешенных наносов по ширине береговой отмели водоема. |  |
По этим материалам определено относительная мутность (pf/Pcp) на вертикали для трех различных по составу грунтов береговых отмелей (табл. 7.1). Анализу были подвергнуты данные измерений на вертикалях с глубиной преимущественно от 0,4 до 1,5 м и относительной глубиной h/H от 0,3 до 0,8.[ ...]
Аналогичные сведения можно получить, используя номограмму, построенную на основании измеренных расходов наносов в створе береговой отмели участка водоема при различной скорости и направлении ветра. Пример такой номограммы, построенной по данным измерений расходов наносов на одном из участков Каховского водохранилища, дан в работе [175].[ ...]
Скорость течения влияет не только на общий расход донных наносов, но и на распределение перемещения донных наносов по ширине береговой отмели. Максимум переноса этих наносов чаще всего располагается в приурезовой зоне или у зоны разбивания волн, если к ней приурочен максимум скорости течения [144, 190, 229]. В тех случаях, когда скорость течения в пределах береговой отмели практически одинакова, обычно отмечается плавное увеличение переноса донных наносов по направлению от зоны забуру-нивания волн к урезу, что обусловливается, по-видимому, увеличением скорости волновых движений и переносного течения в придонном слое в связи с уменьшением глубины.[ ...]
Несмотря на это, в волновом потоке, как и в русловом, наблюдается три вида перемещения твердых частиц: во взвешенном состоянии, сальтацией и влечением. Однако каждый из этих видов движений отличается большей сложностью и разнообразием, чем в русловом потоке.[ ...]
По нашему мнению, к объяснению причин возникновения вдольбереговых течений необходимо подходить дифференцированно, с учетом следующих факторов: общей ширины береговой отмели и ее рельефа, скорости ветра и его направления по отношению к линии берега, элементов волн на глубокой воде и в зоне ограниченной глубины, а также с учетом процесса трансформации волн.[ ...]
Волны, особенно штормовые, интенсивно размывают коренные-склоны котловины в первую стадию формирования берега. В эту стадию (по А. В. Караушеву) преобладает нормальный к береговой линии перенос продуктов разрушения и формирования береговой отмели. Во вторую стадию, после образования береговой отмели, происходит выравнивание береговой линии, обычно вначале весьма расчлененной. Большую роль в формировании берега в этой стадий, помимо волнения, выполняют вдольбереговые течения. Обладая хорошей транспортирующей способностью вследствие больших скоростей и высокой турбулентности, эти течения перемещают продукты разрушения от зон размыва (обычно мысов) к зонам аккумуляции (заливы, бухты), где появляются бары и косы.[ ...]
Тип I характеризуется приуроченностью отчетливо выраженного максимума мутности к приурезовой зоне и плавным уменьшением мутности от внешней границы приурезовой зоны к бровке отмели. Мутность в приурезовой зоне значительно (иногда до 5— 15 раз) больше, чем над центральной частью береговой отмели, что обусловлено приуроченностью места разбивания волн и места размещения максимума скорости вдольберегового течения к этой зоне, а также действием потоков наката-отката волн при малой глубине.[ ...]
Специфической особенностью берегов водохранилищ является ступенчатость их поперечного профиля (рис. 145). Она создается в силу искусственного регулирования уровней в пределах большой амплитуды. Береговые отмели, формирующиеся при высоком стоянии уровней, подвергаются размыву при его снижении (сработке). Материал разрушения при этом откладывается на более низком уровне склона. Это обстоятельство замедляет выработку устойчивого профиля берега и расширяет зону размыва.[ ...]
Для измерений расходов донных наносов использовались ловушки [167], которые заглублялись до уровня дна и поэтому не вызывали заметных нарушений потока и перемещения наносов.[ ...]
Менее 5 % эпюр скорости не удалось отнести ни к одному из рассмотренных типов. В их число вошли эпюры с тремя-четырьмя зонами повышенной скорости, а также эпюры с резким изменением скорости в какой-либо части береговой отмели.[ ...]
Весь объем океанических вод называют пелагиалью, которая подразделяется на части - поверхностную (эпипелагиаль), среднюю (батипелагиаль) и придонную (аббисопелагиалъ). Площадь морского дна также делится на части: береговая отмель называется литоралью, за ней следуют шельфовая зона и область резкого увеличения глубин (материковый склон, или батиаль). Дно глубоководной части называется абиссалью. На долю последней приходится 75 % площади океанического дна. Воды над литоралью и шельфом называют неритическими, а над батиалью и абиссалью - океаническими (рис. 1.9).[ ...]
Отклонения вычисленных по зависимости (7.10) значений мутности от осредненных измеренных на водных объектах не превышает преимущественно 15 % (табл. 7.3). Только для одного из участков Кайраккумского водохранилища, где ширина береговых отмелей составляла около 6,5 м и во время волнения наблюдались обрушения суглинистых грунтов берега, измеренные значения мутности превысили вычисленные почти в 2 раза. На основании этого можно заключить, что зависимость (7.Ю) вполне приемлема для расчетов мутности воды на береговых отмелях внутренних водоемов.[ ...]
Максимальная скорость течения, как и в типе I, обычно превышает среднюю скорость в 2—4 раза, что является свидетельством основного вклада волновой энергии в процессы возникновения и поддержания вдольберегового течения на береговой отмели. К типу II отнесено 15,7 % эпюр скорости.[ ...]
Наиболее значительное увеличение скорости течения за счет влияния ветра наблюдалось на озерах Ладожском и Большом Яровом, а также на Азовском море. Из этого следует, что для расчета скорости вдольберегового течения на пологих береговых отмелях большой ширины (более 80—100 м), наряду с составляющей волновой энергии, необходимо учитывать непосредственное воздействие ветра на водную поверхность. Для расчета скорости вдольбереговых течений на узких отмелях (до 80—100 м) достаточно учитывать волновую составляющую энергии, так как влияние ветра и градиентов уровня проявляется на них слабо.[ ...]
Действие водного потока на донные отложения в прибойной зоне определяется в. основном, как отмечено выше, волновыми колебательными движениями, высота которых в придониом слое зависит от размеров волн и глубины воды, а также от параметров береговой отмели, определяющих процессы трансформации волн.[ ...]
В работах [190, 229] представлены результаты сопоставления многочисленных измеренных расходов взвешенных наносов с рассчитанными по зависимости указанных выше зарубежных исследователей и по зависимостям (7.12) и (7.14). К сопоставлению привлечены данные измерений на узких (5—26 м) отмелях Кайраккумского водохранилища, на отмелях средней ширины (60— 90 м) Каховского и Кременчугского водохранилищ и на отмелях значительной ширины (100—300 м) Азовского моря и Ладожского озера. Данные сопоставлений показали, что ни одна из существующих расчетных зависимостей не является универсальной, хотя при некоторых условиях и обеспечивает вполне удовлетворительную сходимость с измеренными по единой методике расходами наносов. Так, например, расходы наносов, вычисленные по зависимостям (7.11) и (7.12), в большинстве случаев оказались завышенными в 3—5, а иногда и в 7—10 раз по сравнению с измеренными расходами. Многие расходы наносов, вычисленные по зависимости (7.14), оказались близкими к измеренным на Кременчугском водохранилище, но в несколько раз превышали расходы, измеренные на широких береговых отмелях Азовского моря.[ ...]
Спиннингист вероятнее всего встретит морскую кумжу в мелких местах недалеко от берега. Весной сразу после таяния льда кумжа приходит на мелководье, предпочитает близость к большим островам и суше. Наилучшее время для ловли кумжи наступает сразу после сильных ветров, когда волны еще бушуют в береговых отмелях и среди камней. По этой причине спиннингистов — охотников на кумжу называют ловцами бурунов, хотя буруны и не обязательны.[ ...]
Значительное внимание в монографии уделено классификации и типизации рассматривающихся сложных природных процессов и явлений, а также разработкам на эмпирической основе инженерных методов определения количественных характеристик динамических явлений и процессов: ветровых и сейшевых течений, вдоль-береговых течений в зоне прибрежного мелководья и на береговых отмелях, мутности воды, перемещения вдоль берега взвешенных и донных наносов, вертикальной турбулентной вязкости и многого другого. Детальному рассмотрению подвергнуты полученные в результате многочисленных лабораторных и обширных натурных исследований, выполненных под руководством или при непосредственном участии автора, сведения о сложной структуре вихревого и циркуляционного движения, начиная с волновых траекторий отдельных частиц жидкости и кончая макроциркуляциями, охватывающими значительные по площади участки акватории, береговую зону или весь водоем.[ ...]
Коэффициенты увеличиваются с увеличением крупности донных отложений и с уменьшением содержания мелкозернистых включений. Так, например, коэффициент перехода от поверхностной к средней мутиости по данным измерений на Каховском водохранилище, где ¿Ср менялось в пределах 0,12—0,26 мм, за 1970 г. оказался равным 2,64, а за 1971 г. — 2,02. На Кременчугском водохранилище, где йср менялось в пределах 0,02—0,15 мм, коэффициент перехода за 1972 г. оказался равным 2,27, а за 1973 г., когда береговая отмель была частично прикрыта илистыми грунтами,—1,10.[ ...]
Результаты последующего анализа имевшихся ранее и новых данных натурных измерений показали, что изменение величины ¡(а) ив пределах углов 0—90° не соответствует закону синуса. Наибольшие отклонения значений /(а) от соответствующих закону синуса обнаруживаются при малых (10—30°) углах а. Поэтому по данным измерений составлена табл. 6.5 осредненных значений ¡(а), охватывающая весь диапазон изменений углов а, при которых возможно формирование вдольберегового течения на береговых отмелях прямолинейных, вогнутых и выпуклых в плане участках берега.[ ...]
Волновые колебательные движения жидкости в придонном слое прибойной зоны вызывают, как отмечалось выше, подвижки донных отложений и способствуют не только взмучиванию твердых частиц, но и их перекатыванию или сальтации. Под действием волновых колебательных движений возможен чисто волновой перенос донных частиц. Волновой перенос донных частиц обычно уменьшается с увеличением ширины прибойной зоны, что обусловлено увеличением степени рефракции трансформирующихся и разбивающихся на отмели волн. Однако только на узких отмелях при условии подхода волн под острым углом вплоть до уреза волновой перенос донных частиц вдоль берега в результате их движения по циклоидальным траекториям может быть весьма существенным по отношению к общему переносу твердого материала вдоль берега. На широких береговых отмелях вдольбереговой перенос донных наносов обусловливается вдольбереговыми течениями, поскольку штормовые волны в пределах между зоной разбивания и урезом движутся преимущественно по нормали к линии берега и не могут вызывать перенос наносов за счет волновых движений.[ ...]