10.3.1: Структурна ерозія берегів

Ми говоримо про структурну ерозію в разі чіткої довгострокової ерозійної тенденції. Значить, структурна ерозія є постійним явищем ерозії. Типовим прикладом проблеми структурної ерозії (індукованої людиною) є ерозія піщаного узбережжя на лівій стороні входів порту, захищених двома хвилерізами (див. Рис. 10.2). Як уже згадувалося раніше, структурна ерозія також виникає в дельтах річок внаслідок загребання річки вгору за течією. Це зменшує подачу осаду з річки в прибережну зону і викликає тривале відступ дельти. Іноді проблеми структурної ерозії мають (частково) природні причини, наприклад, якщо хвильовий клімат змінюється вздовж узбережжя через ефекти укриття або в разі перебоїв у береговій лінії (див. 10.3.3) або якщо відбувається перемикання дельта-пелюсток (див. Інтермеццо 2.2).

Малюнок 10.3: Втрата гучності поза контрольним об'ємом через структурну ерозію. Ухил\(m = dV/dt\ [m^3/m/yr]\).

Структурна прибережна ерозія означає, що обсяг піску в довільному перерізі між правильно підібраними кордонами в цьому поперечному перерізі (контрольний обсяг в\(m^3/m\), див. Як показано на рис. 10.4) поступово зменшується в залежності від часу. Зменшення обсягу, як правило, на порядок від 10\(m^3/m\) до 50\(m^3/m\) на рік, а структурне прибережне відступ у порядку декількох метрів на рік (рис. 10.3). Intermezzo 10.1 надає трохи більше інформації про темпи рецесії в порівнянні з обсягом швидкості ерозії.

Intermezzo 10.1 Швидкість рецесії проти об'ємної швидкості ерозії

Малюнок 10.4: Відступ прибережного профілю через структурної ерозії.

Два поперечно-берегових профілю на рис. 10.4 представляють положення профілів в два різних моменти. В якості першого наближення передбачається, що форма профілів залишається ідентичною (оскільки граничні умови; наприклад, хвильовий клімат і припливи незмінні, див. Сект. 7.2). Новий профіль можна знайти, зрушивши старий профіль по горизонталі. Передбачається, що не тільки ватерлінія зсувається в сухопутному напрямку з певною швидкістю, але і що це фактично тримається для всіх контурів глибини (див. 7.4).

Якщо в середньому ватерлінія показує спад\(R\ m/yr\), то щорічна втрата обсягу за межі контрольної площі об'єму\(V(m^3/m/yr)\) становить\(R \times (h + d)\); див. Рис. 10.4 для визначення\(h\) і\(d\). Висота\(d\) дюни по відношенню до MSL легко виміряти. Підводну частину поперечно-берегового профілю,\(h\) яку доводиться враховувати, визначити складніше. Часто емпіричне відношення для глибини так званої активної частини профілю приймається як репрезентативна (глибина замикання див. Секти. 1.5.1 і 7.2.3). Це пов'язує глибину в кінці активної частини профілю з річним хвильовим кліматом. Перше наближення глибину h можна знайти шляхом множення значної висоти хвилі, яка перевищується протягом одного дня на рік, з коефіцієнтом від 2 до 3 (див. Критерій розриву хвилі в Sect. 5.2.5 та глибина закриття Галермайєра в секті. 7.2.3). При фактичних вимірах профілю часто\(h\) можна визначити більш точну оцінку.

На рис. 10.3 наведено розвиток з часом обсягу\(V\) в поперечно-береговому профілі. Ухил в даному випадку\(m = dV/dt\ (m^3/m/yr)\) є мірою тяжкості проблеми ерозії. Звичайно, цифра, подібна рис. 10.3, також може бути зроблена з рецесії положення ватерлінії (в метрах по відношенню до контрольної точки) з часом розмивання профілю в структурній розмиває частині узбережжя. Потім нахил\(R\ (m/yr)\) є мірою швидкості ерозії. Однак з морфологічної точки зору краще представляти швидкості ерозії за обсягами замість відстаней.

Хоча пляжу і дюни ерозії під час сильного штормового сплеску (див. 10.3.2) також розглядається як типова проблема ерозії, це не обов'язково проблема структурної ерозії. Дійсно, після штормового заходу дюни та/або верхні частини пляжів, можливо, втратили осад, який зник зі свого передштормового положення. Однак часто втрачений обсяг виявляється на береговому березі в прибережній зоні (рис. 10.5). По суті, загальний обсяг піску в поперечно-береговому профілі не змінився під час штормового сплеску. Насправді відбувся лише перерозподіл осадових мас по площі поперечного перерізу. Залежно звичайно від тяжкості штормового сплеску обсяг піску, втраченого з верхніх частин поперечного перерізу, пов'язаного з цим видом ерозії, знаходиться на порядку від 10\(m^3/m\) до 100\(m^3/m\) за подію (за бурю, скажімо: за добу до днів). У період після штормового сплеску нормальні природні умови часто змушують відновлювати пляжі та дюни. Таким чином, ерозія дюн під час сильного штормового сплеску є тимчасовим, а не постійним явищем ерозії.

Для типової проблеми структурної ерозії як нормальні умови, так і зливові умови сприяють можливій втраті осаду з поперечного перерізу. Часто основною причиною є градієнт у транспорті довгих відкладень (градієнт\(dS/dx \ne 0\) із\(S\) чистим щорічним транспортом довгих відкладень та\(x\) координатою, спрямованою вздовж берегової лінії).

Структурна ерозія в нормальних умовах тягне за собою те, що верхня частина профілю (сухий пляж і схил дюни або материкового фронту) не бере участі в транспортних процесах; вода і хвилі не досягають цієї частини поперечного перерізу. Однак ерозія берегової лінії триватиме і в цих нормальних умовах.

На відміну від цього, в умовах шторму, коли хвилі досягають дюн через більш високого рівня води і більш високих хвиль, верхня частина поперечного перерізу утворює невід'ємну частину всього активного профілю. У такому випадку відбудеться ерозія дюн і, можливо, глибинки.

У принципово стабільній ситуації спричинена штормом ерозія дюн та глибинки є лише тимчасовою. Однак у структурно ерозійному випадку ця ерозія частково є постійною. Це пояснюється тим, що розмиті опади з верхньої частини поперечного перерізу не повернуться повністю в нормальних умовах, а будуть видалені в узбічному напрямку. Отже, наприкінці дня, за «допомогою» крос-берегових транспортних процесів, структурна ерозія пляжу та берегового берега також спричинить ерозію дюн або глибинки. Ця відмінність часто не зрозуміла широкій громадськості. Часто постійні втрати дюн і твердих земель неправильно пов'язані з подіями штормового сплеску, тоді як основною проблемою насправді є структурна ерозія.

Структурно розмиваються узбережжя часто є джерелом серйозних проблем для різних користувачів прибережної зони. Властивості, побудовані близько до моря, втрачаються; дороги в цьому районі зникають в море. Часто суспільство закликає до дій, які повинні бути вжиті владою прибережної зони, щоб запобігти згубним наслідкам структурної ерозії.

Підсумовуючи, широка громадськість часто думає, що шторми є причиною (постійної) проблеми ерозії пляжу та дюн, тоді як справжньою причиною є градієнт швидкості транспортування довгих відкладень. Буря якраз і забезпечує необхідну ланку в ланцюжку процесів шляхом подачі відкладень з верхньої частини профілю в активну прибережну зону.