Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.4.2: Поперечно-береговий профіль

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    1665

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    2021-10-11 8.06.45
    Малюнок 1.2: Поперечно-берегові профілі в Egmond aan Zee (RSP 7004125) з давньорічного набору даних Jarkus (JARKUS, n.d.), який містить профілі всього голландського узбережжя, виміряного в наступні літа. На верхній панелі показано два миттєвих профілі, тоді як на нижній панелі відображаються тимчасові зміни 1970—2015 рр. Крос-берегова координата відносно місцевого пляжного полюса або Rijksstrandpaal (RSP) голландською мовою. Висота відносно голландського еталонного рівня NAP.

    Верхня панель рис. 1.2 показує форму поперечного перерізу (званого поперечно-береговим pro- напилком), виміряного перпендикулярно піщаному узбережжю в два моменти часу. На нижній панелі відображаються зміни в часі навколо середнього профілю. Зверніть увагу, що вертикальні і горизонтальні масштаби ділянки досить різні. Дюни, пляж і частина так званої берегової поверхні можна розрізнити. Фактичний нахил грані дюни становить від 1:3 до 1:4. Ухил пляжу зменшується від верхньої частини пляжу біля підніжжя дюн (1:20) у бік моря; біля ватерлінії схил приблизно 1:50. На береговій поверхні присутні деякі (переривні) бруски. Середній ухил дна стає більш рівним з більшою віддаленістю від ватерлінії. У морському кінці ділянки (глибина води: MSL −10 м) схил приблизно 1:125.

    Рівень води, вказаний на рис. 1.2, відображає Середній рівень моря (MSL). Це рівень моря, усереднений протягом певного періоду часу, такого як місяць або рік, таким чином, що періодичні зміни рівня моря, наприклад, через хвилі та припливи, усереднюються. У Нідерландах MSL приблизно дорівнює голландському еталонному рівню під назвою NAP (Normaal Amsterdams Peil голландською мовою) 1. Морське дно складається з піщаного матеріалу, який, як правило, штрафує при переході далі на офшори. Типовий розмір зерен для піщаного узбережжя -\(D_{50} = 200 \ \mu m\) 150 мільйонів цих частинок вміщається в обсяг 1 літр!

    2021-10-11 г 8.07.38.png
    Малюнок 1.3: Літній та зимовий профіль, що показує щорічні зміни профілю пляжу.

    Під впливом хвиль положення берегової лінії (скажімо, представленого перетином MSL і профілю) буде безперервно змінюватися. Варіації відбуватимуться за часовими шкалами штормів і сезонів. Під час штормів високі і довгі хвилі викликають ерозію пляжу. Цей осад відкладається в зоні прибою (зоні, де розбиваються хвилі). Тому типовий штормовий профіль має вузький пляж і відносно рівний схил. Сезонність особливо проявляється в Північній півкулі, яка взимку переживає велику кількість штормів (див. 4.3.1). Значить, штормовий профіль також часто називають зимовим профілем. Під час штормів високий рівень води також може спричинити ерозію дюн і затоплення (див. Розділ 1.4.6). Влітку пісок рухається назад до пляжу і дюн нижчими і коротшими хвилями. Цей крос-береговий транспорт осаду викликає коливання берегової лінії (рис.1.3), але в принципі середнє положення берегової лінії не змінюється. Середнє положення берегової лінії зміниться лише в разі структурної втрати або посилення осаду; структурна ерозія може виникнути, коли пісок зникає в офшорних каньйоні або в узбічному напрямку (Розділ 1.4.3). Сезонні варіації актуальні для туризму (ширина пляжу) або збереження майна, близького до межі (найвищої точки) дюни.

    2021-10-11 г 8.09.4.0.png
    Малюнок 1.4: Висота хвилі та орбітальна швидкість вздовж поперечно-берегового профілю, обчислених за допомогою XBeach (Roelvink et al., 2009) на основі спектру JONSWAP (Sect. 3.5) з піковим періодом\(T_p = 7\ sec\) і значною висотою хвилі\(H_s = 1.9 \ m\). (a)\(H_s\) (суцільна лінія) та 1% висоти хвилі перевищення\(H_{1\%}\) (пунктирна лінія), розрахована на основі розподілу Релея (Секти. 3.4.2 і 3.4.4); (б) Горизонтальна орбітальна швидкість біля ліжка (середньоквадратична швидкість\(u_{rms}\)).

    Припустимо, що нерегулярні хвилі (також звані випадковими хвилями) наближаються до узбережжя перпендикулярно зі значною висотою глибоководної хвилі\(H_{s, 0} = 2\ m\) і піковим періодом\(T_p = 10\ s\) (визначення див. Секти. 3.4.2 і 3.4.3). Розподіл висоти хвилі вздовж профілю (рис. 1.4a) можна обчислити за допомогою числових моделей на основі спектрального балансу енергії або дії (секти. 3.5.3 і 5.2.1). Зверніть увагу, що висота хвилі на рис. 1.4a зменшується поступово, коли хвилі наближаються до ватерлінії. Це пов'язано з розсіюванням енергії внаслідок (часткового) розриву хвиль і тертя дна.

    На рис. 1.4б в залежності від положення в поперечно-береговому профілі нанесені максимальні горизонтальні складові орбітальних швидкостей біля русла. Зверніть увагу на досить великі величини (\(>1\ m/s\)на багатьох позиціях). Розуміючи, що критична швидкість ініціювання руху в рівномірному потоці для частинок з\(D_{50} = 200 \ \mu m\) приблизно\(0.2\ m/s\) (див. Розділ 6.3), можна зрозуміти, що хвилі рис. 1.4a здатні розворушити багато частинок в поперечно-береговому профілі. Турбулентність, що генерується розривом хвиль, дуже ефективна для утримання цих частинок подалі від ліжка. Частинки згодом можуть транспортуватися, наприклад, хвилеподібними та приливними струмами (див. Гл. 5). Також асиметричні хвилі можуть дати чистий транспорт осаду. У главі 6 обговорюється транспортування осадів загалом, тоді як гл. 7 зосереджується на крос-береговому транспорті. Як величина, так і напрямок (берегово-офшорного) крос-берегового транспорту можуть змінюватися залежно від місцевих гідродинамічних умов.

    Часто ефект поперечно-берегових коливань вважається середнім у довгостроковій перспективі. У цих випадках структурні тенденції положення берегової лінії обумовлені транспортуванням осаду вздовж узбережжя (або правильніше через градієнти в береговому транспорті, як ми побачимо в секті. 1.4.3). Тим не менш, деякі важливі практичні проблеми пов'язані зі зміною форми профілю з часом (наприклад, ерозія дюн і поведінка пляжного і берегового харчування)

    1. Останнім часом MSL було близько NAP + 0,06 м у Нідерландах.