Элементы гидрологического режима

Уровень моря. Для морского гидротехнического строитель­ства необходимо знать основные характеристики уровня, отра­жающие средний или преобладающий режим, а также распреде­ление величин колебания уровня во времени. Наибольшее зна­чение имеет определение суммарных уровенных колебаний в конкретных физико-географических условиях.

Под средним уровнем в данном пункте обычно понимается среднеарифметическое значение высот уровней в рассматрива­емом пункте над принятым нулем поста, зафиксированных за определенный период времени. В зависимости от периода осреднения различают среднесуточные, среднемесячные, средне­годовые, средние за навигационный период и средние многолет­ние уровни. Исходные материалы для вычисления средних уров­ней – ежечасные или срочные наблюдения высот уровня над нулем поста, которые оформляются в виде хронологических таб­лиц, помещаемых в ежемесячнике или хранящихся в фондах. По наблюдаемым значениям уровней вычисляются среднесуточные уровни, среднемесячные – по среднесуточным, среднегодовые – по среднемесячным, средние навигационные – из среднемесяч­ных и среднесуточных за период отсутствия льда.

За многолетний период осредняются среднегодовые и сред­ние навигационные уровни. Методики вычисления уровней приведены в Руководстве по расчету элементов гидрологического режима в прибрежной зоне морей и в устье рек при инженер­ных изысканиях.

Рис. 1. Профиль и элементы волны: 1 - вершина волны; 2 - гребень волны; 3 - средняя волновая линия; 4 - подошва волны; 5 - ложби­на волны; 6 - расчетный уровень; h - высота волны; - длина волны; - превышение вершины вол­ны над расчетным уровнем; - понижение подошвы волны от расчетного уровня

Волнение. В соответствии с нормативным документом принята следующая терминология (СНиП II-57-75).

Гравитационные волны ветровые – вызванные ветром волны, в формировании которых основную роль играет сила тяжести. Элементы волны (основные) - высота, длина и период. Нере­гулярные волны – волны, элементы которых изменяются слу­чайным образом. Регулярные волны – волны, элементы которых не изменяются.

Поступательные (бегущие) волны – волны, видимая форма которых перемещается в пространстве.

Стоячие волны – волны, видимая форма которых в простран­стве не перемещается.

Система волн – последовательные волны, имеющие одно происхождение.

Профиль волны (главный) – линия пересечения взволнован­ной поверхности с вертикальной плоскостью в направлении луча волн (рис.1).

Средняя волновая линия – линия, пересекающая запись вол­новых колебаний так, что суммарные площади выше и ниже этой линии одинаковы.

Для регулярной волны – горизонтальная линия, проведенная на уровне полусуммы отметок ее вершины и подошвы.

Гребень волны – часть волны, расположенная выше средней волновой линии.

Вершина волны – наивысшая точка гребня волны.

Ложбина волны – часть волны, расположенная ниже сред­ней волновой линии.

Подошва волны – наинизшая точка ложбины волны.

Длина волны – горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле.

Высота волны – превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле.

Период волны – интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль.

Фронт волны – линия на плане взволнованной поверхности гребня данной волны.

Луч волны – линия, перпендикулярная к фронту волны.

Скорость волны – скорость перемещения гребня волны в на­правлении ее распространения.

Расчетный шторм – шторм, наблюдающийся 1 раз в течение заданного ряда лет (25, 50 и 100 лет), со скоростью, направ­лением, разгоном и продолжительностью действия ветра, при которых в расчетной точке формируются волны с максималь­ными за этот ряд ее элементами.

Расчетная скорость ветра (при определении элементов волн) – скорость ветра при высоте 10 м над уровнем воды.

Расчетный уровень воды – уровень, назначаемый с учетом сезонных и годовых колебаний, ветрового нагона воды, прили­вов, отливов.

Разгон волн – протяженность охваченной ветром акватории, измеренная по направлению ветра до расчетной точки.

Акватории, в пределах которых дно не влияет на развитие волн, называются глубоководными.

Акватории, в пределах которых дно влияет на развитие волн, именуются мелководными.

Глубоководные акватории – с глубинами Н > 0,65 , где - средняя длина волн, которая могла бы наблюдаться на бесконечной глубине. При этом условии дно бассейна не влияет на средние высоты и длины волн.

Мелководные акватории – с глубинами Н < 0,65 и укло­нами 0,001 (практически горизонтальное дно) или же с про­извольными уклонами дна, если глубина воды в направлении распространения волн увеличивается.

Прибрежная полоса воды мелководных и глубоководных акваторий делится на четыре зоны.

Первая зона – глубоковод­ная (если акватория глубоководная) или мелководная (если акватория мелководная). Вторая зона – зона трансформации волн, распространяющихся от первой зоны в сторону уменьша­ющихся глубин (трансформация волн структуры и статистиче­ских характеристик волн с уменьшением глубины). Третья зона – (зона прибоя) с глубиной , где . В этой зоне происходит обрушение наиболее крупных, а затем, по мере уменьшения глубин,- все более мелких волн. Четвертая зона – зона наката с глубинами ; в этой зоне образуется накат – возвратно-поступательный поток воды, набегающей на береговой откос.

Если статистические характеристики волнения не изменяются во времени, что бывает, когда скорость направления ветра по­стоянна во времени и продолжительность действия ветра ве­лика, то волнение называется установившимся, в противном случае - развивающимся или затухающим, когда средние вы­соты волн увеличиваются или уменьшаются. При расчете волн

исходными данными служат: относительный разгон и продолжительность (относительная) действия ветра , где – разгон, км;

– время действия, ч; – скорость ветра, м/с (принята постоянной для разгона).

Причины возникновения волн разнообразны. Наиболее рас­пространены ветровые волны, которые после прекращения ветра переходят в так называемые волны зыби.

Приливные волны возникают под действием сил взаимодей­ствия масс воды, луны и солнца. Барические волны образуются в результате колебания атмосферного давления. Сейсмические волны связаны с тектоническими явлениями. Волны корабельные возникают при движении судна. Крупные океанские ветровые волны движутся с большой скоростью (15-20 м/с и более). Для изучения волн необходимы знания гидростатики и гидро­динамики.

В табл. 1 приведена шкала степени волнения.

Таблица 1

Дата добавления: 2014-12-29