5.8.1: Сейшес

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

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Сейхи - це вільні коливання, які відбуваються в басейнів помірних розмірів (гавань, озеро, бухта або навіть море). Вони являють собою стоячі хвилі з частотою, рівною резонансної частоті басейну, в якому вони відбуваються. Коливання можуть бути викликані різкими змінами умов вітру. Після покоління вода хитається вперед і назад, поки хвильовий рух не гасне тертям. Seiches, як правило, мають період напіврозпаду лише кілька періодів, але може бути часто регенерується. Відмінність сейхів від раніше обговорюваних приливних резонансних явищ в басейнів полягає в тому, що останні не є вільними коливаннями, а вимушеними на певній частоті припливів.

Сейш може мати періоди від декількох хвилин до декількох годин. Вони можуть спричинити хаос у гавані, встановлюючи зворотні течії біля входу або розгойдуючи кораблі, вільні від своїх причалів. Вони також можуть різко сплести на пірси і пляжі і змітати людей. Великі озера Північної Америки і деякі великі озера Швейцарії особливо схильні до сейхів, тому що вони замкнуті басейнами з великими виборами і сильними вітрами.

Оскільки сейхи є резонансним явищем, очевидно, що розмір басейну по відношенню до довжини хвилі є важливим фактором. Тому заходи проти генерації сейхів зазвичай ґрунтуються на обмеженнях розмірів гавані та інших басейнів, а також на використанні басейнів неправильної форми.

2021-10-27 пнг — Малюнок 5.77: Стояча хвиля в закритому водоймі і в напівзакритому водоймі. Довжина басейну $L_b$ і довжина хвилі $L$

Сейші можуть коливатися в напівзакритому (рис. 5.77, праворуч) і замкнутому режимі (рис. 5.77, зліва) або в комбінації двох, якщо відкритий кінець дещо обмежений. У простих випадках довжина хвилі в два або чотири рази перевищує довжину басейну (або певну її частку).

Зазвичай вертикальна амплітуда сейха, навіть у антинода, невелика. Однак особливо на вузлі горизонтальне зміщення води може бути значним. Це може викликати труднощі швартування суден. Ще одним пов'язаним впливом на великі кораблі є вплив схилу водної поверхні.

У порту Роттердама сейш спостерігався вранці 1 березня 1990 року. Спочатку він з'явився як незначне коливання близько 10 см на легкому острові Goeree (спостережний пункт в декількох кілометрах від берега) о 0:00 годин. Потім, приблизно о 01:30 годин, він з'явився як величезна стояча хвиля 1,75 м на шлюзі Розенбург, навігаційний шлюз близько 15 км вглиб країни. На малюнку 5.78 показаний менший сейш в тих же місцях, що спостерігалися 27 серпня 2001 року.