5.5.7:3D-ефекти

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1284

Judith Bosboom & Marcel J.F. Stive
Delft University of Technology via TU Delft Open

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

Поки ми розглядали ситуації без узберегових варіацій. Однак з різних причин хвильові умови можуть змінюватися вздовж певної ділянки узбережжя; наприклад, через заломлення хвилі на нерівномірній прибереговій області або через дифракцію хвиль у лід-стороні структур. Сили, індуковані хвилями, будуть змінюватися залежно від змін хвильових умов та термінів\(\partial S_{xx} /\partial y\) і\(\partial S_{xy} /\partial y\) можуть бути ненульовими в Eqs. 5.5.3.1 і 5.5.3.3. Варіації висоти хвилі вздовж берегової лінії створюють варіації в поперечно-берегових хвилевих силах уздовж узбережжя і, отже, в хвильових налаштуваннях. Отже, градієнти тиску\(\rho g h \partial \bar{\eta}/\partial y\) відбуваються вздовж узбережжя, і 3D-поточні моделі є результатом. Ми коротко обговоримо наступні ситуації:

Вихроутворення в тіньовій зоні споруд;
Створення розривних струмів;
3D поточні візерунки навколо косяків.

Вихроутворення в тіньовій зоні споруд

2021-10-24 пнг — Малюнок 5.45: Нинішній візерунок на лівій стороні гройна (вихроутворення). Зауважте також, що вище за течією (або вгору) хвилерізу довга берегова течія повільно зменшується через зменшення кута падіння.

У разі укриття хвиль через, наприклад, гройни або окремі хвилерізи, можна очікувати, що хвильова установка буде меншою в захищеному районі, ніж у незахищеному регіоні. Це породжує місцеві приберегові течії у напрямку до захищеної території. На малюнку 5.45 показана ситуація пахової кістки. У тіньовій зоні пагона через розбіжності установки струм проходить до пахової, поки він не відводиться назовні вздовж структури, створюючи вихровий.

На рис. 5.46 розбіжності установки створюють приберегові течії в сторону захищеної зони з обох сторін відокремленого (виниклого) хвилерізу. Безперервність вимагає, щоб вода залишала територію, а також. Тому зворотний потік буде присутній у більш глибокій воді, що призведе до розвитку двох вихрових. Формується характерна схема течії (див. Рис.

Струми розриву внаслідок зближення або розбіжності хвильової енергії

2021-10-24 9.41.50.PNG — Малюнок 5.47: Приберегові схеми циркуляції для різних кутів падіння хвиль\(\varphi_b\).

Ріп-течії - це сильні вузькі течії, які течуть в море із зони прибою. Вони харчуються прибережними спрямованими потоками зони прибою, які повертаються в бік моря, утворюючи струм розриву. Довгі струми генеруються перепадами налаштувань і йдуть від положення найвищого налаштування до положення найнижчого налаштування. Прибережна варіація в налаштуванні хвиль може генеруватися збіжністю та розбіжністю хвильової енергії за рахунок глибини заломлення або укриття ефектів, спричинених, наприклад, мисами. Хвилеподібна берегова лінія дає концентрацію хвильової енергії в бік хвиль за рахунок глибинно-заломлення (рис.5.47b). Довгі течії йдуть від положення найвищих хвиль і, отже, найвища настройка до положення найнижчих хвиль. Таким чином формується ритмічна картина розривних струмів. Така ситуація зможе розвинутися лише для майже нормальної частоти; у випадку похило падаючих хвиль довгий струм, керований градієнтами в напрузі зсуву випромінювання (рис. 5.47а) затьмарить більш тонкі ефекти різниці в налаштуваннях. Комбінація двох ефектів може виникнути для злегка похилого падіння хвилі (рис. 5.47c).

Хвилеві струми навколо мілинок (і занурених хвилерізів)

2021-10-24 9.43.16.пензій — Малюнок 5.48: Сили, індуковані хвилею (білі ширші стрілки) і струми (темні тонші стрілки) навколо мілководдя.

У разі складної топографії з перерваним розривом картина хвильових індукованих струмів складніша. Ще відносно простий приклад стосується мілководдя, на якому ламаються хвилі (рис.5.48). Через заломлення хвилі, як правило, сходяться до вершини мілководдя. Коли хвилі ламаються на морському схилі мілководдя, вони генерують хвильову силу, пов'язану з розсіюванням. У верхній частині мілководдя немає замкнутої межі, що вимагає нульового середнього потоку. Замість цього вода буде текти по мілині у напрямку сили. Вода тече по мілині, поки не досягне каналу за мілиною, де градієнти рівня води відхилять її і проганяють в сторони мілководдя. Там у нього є місце, щоб знову текти в море, тим самим закриваючи циркуляцію. У приливних входах хвилеподібні течії навколо мілинок на зовнішній дельті можуть бути настільки сильними, що вони домінують над приливними залишковими течіями (див. 9.4.1).

2021-10-24 9.45.50 пензій — Малюнок 5.49: Розривні струми в разі занурених хвилерізів (або перерваної барної системи).

Подібним чином переривання розриву хвиль може генерувати струми розриву вздовж ділянки узбережжя. Неоднорідний розрив хвиль може виникати в разі неоднорідної вздовж берегової стрижневої системи або (серії) занурених хвиль (ів), на якому розриваються хвилі, див. Рис. 5.49. (Часткове) порушення хвилі на барі викликає налаштування над баром, а також наземний потік. Градієнти рівня води та безперервність змушують потік відхилятися в сторони і повертатися до моря між хвилерізами або брусками в концентрованому струмі розриву.