Береговая линия моря и факторы рельефообразования в её пределах.

Прежде чем приступить к характеристике береговых морских процессов и создаваемых ими форм рельефа, остановимся на определении некоторых понятий.

Береговая линия (линия уреза) — линия, по которой горизонтальная водная поверхность моря (или озера) пересекается с сушей.

Так как уровень водоемов не остается постоянным, береговая линия представляет собой условное понятие, применяемое относительно некоторого среднего многолетнего положения уровня водоема.Берег — полоса суши, примыкающая к береговой линии, рельеф которой формируется морем при данном среднем уровне водоема.

Подводный береговой склон — прибрежная полоса морского дна, в пределах которой волны способны проводить активную работу (размывать дно, перемещать наносы).

Береговая зона включает в себя берег и подводный береговой склон.

В зависимости от характера (морфологии) берега различают берега: высокие (например, берег Кольского полуострова) и низкие (северный берег Каспийского моря); расчлененные (берег Черного моря между Крымским полуостровом и устьем Дуная) и выровненные (берег Черного моря между Геленджиком и Сочи); приглубые, имеющие значительные уклоны подводного берегового склона с преимущественным развитием абразионных (разрушительных) процессов (берег Черного моря к югу от Новороссийска), отмелые, характеризующиеся малыми углами наклона подводного

берегового склона, с преобладанием процессов аккумуляции материала

(берега Северного Каспия).

В береговой зоне действует комплекс сил, определяющих ее морфологический облик. Это приливы и отливы и связанные с ними течения; в неприливных морях с отмелыми берегами — сгонно-нагонные явления и вызываемые ими течения; цунами — морские гравитационные волны большой длины, возникающие при подводных землетрясениях; постоянные морские течения; деятельность организмов; деятельность рек, формирующих особый тип берегов (потамогенные берега). Однако главным действующим

фактором, определяющим морфологию и динамику берега, являются волны и связанные с ними волновые течения.

Волны. Ветер, воздействуя на водную поверхность, вызывает колебательные движения воды в ее поверхностной толще. Частицы воды начинают совершать орбитальные движения в плоскости, перпендикулярной поверхности моря, причем движение по этим орбитам совершается в направлении действия ветра. Различают волны глубокого моря и волны мелководья. Так как волновые движения с глубиной затухают, разделение морских волн на эти категории проводят по признаку: глубина моря больше или меньше глубины проникновения волновых движений. На глубине, равной или больше половины длины волны, волновые колебания, а следовательно, и воздействие их на дно водоема, затухают.

В морской волне различают высоту h, длину L, период Т, скорость распространения Vvl такие элементы, как гребень и ложбина волны, передний и задний склоны, фронт и лун волны.

Время, в течение которого частица воды описывает полную орбиту, называется периодом, а величина, получаемая при делении длины волны на ее период, — скоростью распространения.

Параметры волн зависят от силы ветра и его продолжительности, от характера подводного берегового склона, от длины разгона волн. Подобно энергии потока, полная энергия волн может быть выражена формулой: Е= l/$pgh2L, где Е — энергия волны, р — плотность воды, g — ускорение силы тяжести, h — высота волны, L — длина волны. Учитывая, что р и g изменяются в незначительных пределах, можно сказать, что энергия волны

пропорциональна длине и квадрату высоты волны.

Волны мелководья в отличие от волн открытого моря воздействуют на дно (на подводный береговой склон) и сами испытывают его воздействие. Вследствие этого они расходуют энергию на преобразование рельефа дна, на перенос залегающих на дне обломочных частиц. Волны открытого моря расходуют энергию только на преодоление внутреннего трения и на взаимодействие с атмосферой.

Чем больше затрачивается энергии волнами при прохождении над подводным береговым склоном, тем меньше ее доносится до береговой линии. В результате взаимодействия с дном при прохождении над мелководьем волны меняют свой профиль, становятся асимметричными: передний склон становится круче, а задний выполаживается.

Внешней асимметрии отвечает возникающая у волн мелководья асимметрия орбит, по которым движутся водные частицы. Орбиты из круглых становятся эллиптическими, причем сами эллипсы неправильные, сплюснутые снизу. Соответственно утрачивается равенство орбитальных скоростей. Скорости движения, направленные в сторону берега (т.е. при прохождении верхней части орбиты), становятся больше скоростей обратного движения (по нижней части орбиты). Такое соотношение скоростей имеет принципиальное значение для понимания процессов перемещения наносов и формирования рельефа в береговой зоне.

Увеличение крутизны переднего склона волны достигает критического значения над глубиной, равной высоте волны. Он становится вертикальным и даже нависающим. Происходит обрушение гребня волны, в результате волновое движение воды сменяется принципиально новым видом движения — прибойным потоком, или накатом. Само разрушение волны называется прибоем.

Прибойный поток формируется из массы воды, образующейся при разрушении волны. Он взбегает вверх по береговому склону, причем направление потока примерно совпадает с направлением волны, вызвавшей его, но все же заметно отклоняется от первоначального под действием силы тяжести. Скорость прибойного потока уменьшается по мере его удаления от места зарождения, т.е. от места разбивания волны. Замедление потока связано с затратой энергии на преодоление силы тяжести, на преодоление трения о поверхность, по которой он взбегает, на перемещение и обработку наносов, а также с потерей части массы воды на просачивание в грунт.

Точка, где скорость прибойного потока снижается до нулевого значения, называется вершиной заплеска. Отсюда еще не растраченная на инфильтрацию масса воды стекает вниз по склону по направлению наибольшего уклона. Эта "ветвь" прибойного потока получила название

обратного прибойного потока, или отката. Следовательно, верхняя и нижняя границы береговой зоны определяются границами волнового воздействия на берег, а именно: нижняя граница располагается на глубине, равной половине

длины волны, т.е. той изобате, на которой начинается деформация волн, а верхняя определяется линией заплеска, образуемой совокупностью вершин заплеска прибоя. По имеющимся данным о длине океанических волн, достигающей 350 м, нижняя граница подводного берегового склона в океанах прослеживается на глубинах до 150 м, в морях — до 50 м.

Для понимания волновых процессов на берегах морей необходимо иметь представление о рефракции. Рефракцией называется разворот фронта волны по мере подхода ее к берегу, причем этот процесс осуществляется таким образом, что фронт волны стремится принять положение, параллельное берегу. У ровного берега при полном осуществлении рефракции так и получается, а у изрезанного в силу того, что каждый отрезок фронта стремится к тому, чтобы быть параллельным соответствующему отрезку берега, наблюдается как бы сжатие фронта у мысов и его растягивание в бухтах.

В результате возникает концентрация волновой энергии у мысов и рассеяние в вогнутостях берегового контура. Результатом этого является "срезание" (абразия) мысов, аккумуляция материала в вогнутостях (заливах) и, в итоге, выравнивание берега, а по существу, выравнивание энергии волн, подходящих к берегу.

Следует отметить, что фактические орбиты, по которым движутся частицы воды при волнении, несколько разомкнуты в связи с пульсационным (неравномерным) воздействием ветра на водную поверхность. Благодаря разомкнутое орбит происходит не только перемещение формы волны, но и фактическое перемещение массы воды в направлении распространения волнения, т.е. в сторону берега. Это создает повышение уровня моря у берегов по сравнению с положением уровня в открытом море. Перекос

уровня вызывает образование компенсационных течений.

При подходе волн под прямым углом к берегу с отлогим подводным склоном первое разрушение волн происходит еще на значительном расстоянии от него. Масса воды, скапливающаяся у берега, подпруживается "живой стеной" прибоя до тех пор, пока она не найдет выхода на каком-либо участке, где эта "стена" несколько ниже. Тогда массы воды прорываются от берега в сторону моря, образуя разрывное течение. Разрывные течения в силу своего "бурного" характера развивают скорость до нескольких метров в секунду и способны выносить из прибрежной полосы во внешнюю зону подводного берегового склона большое количество взмученных наносов. Это одна из причин утечки наносов из прибрежной полосы береговой зоны.

При подходе волн к отмелому берегу под острым углом отток излишков воды происходит вдоль берега. В результате образуется вдолъбереговое волновое течение. Оно также имеет значительные скорости и наряду с собственно волновыми движениями является важным средством перемещения наносов вдоль берега.

При подходе волн к приглубому берегу отток излишков воды от берега осуществляется донным течением, направленным от берега в сторону моря — донное противотечение. Оно также способствует уносу обломочного материала из прибрежной полосы во внешнюю береговую зону.

Из сказанного видно, что волновые движения и обусловленные ими волновые течения приводят к перемещению наносов перпендикулярно к берегу — это называется поперечным перемещением наносов, или вдоль берега — вдольбереговое перемещение наносов. Оба эти фактора приводят к образованию специфических форм рельефа в пределах береговой зоны.

Поперечное перемещение наносов

Представим себе пологий подводный склон, сложенный частицами наносов одинаковой крупности и имеющий на всем протяжении одинаковый уклон. Волны подходят к берегу под прямым углом. На глубине, равной половине длины волны, начинается деформация волн и их воздействие на частицы наносов, лежащих на дне. При слабой деформации волн перевес "прямых

скоростей" над "обратными скоростями" еще невелик, но, поскольку частица находится на наклонном дне, к усилию обратного волнового движения прибавляется действие силы тяжести. В результате частица несколько сместится вниз по склону. Чем ближе к берегу, тем сильнее асимметрия скоростей волновых движений, и в некоторой точке прямые скорости будут уже настолько значительными, что они полностью уравновесят суммарное

воздействие обратных скоростей и силы тяжести. В результате в этой точке частица будет совершать только колебательные движения то вверх, то вниз по склону, не перемещаясь ни к берегу, ни от него. Это — нейтральная точка. Совокупность нейтральных точек на подводном склоне называется нейтральной линией для наносов данной крупности.

Выше нейтральной точки перевес прямых скоростей над обратными не только компенсирует совместное действие обратных скоростей и силы тяжести, но и превосходит его. В результате здесь образуется зона перемещения материала вверх по склону. В целом, таким образом, ниже нейтральной линии устанавливается зона выноса материала, который отлагается в нижней части подводного берегового склона, а выше нейтральной линии — зона выноса материала вверх по склону, который накапливается у берега. Положение нейтральной линии, в свою очередь, не остается постоянным, так как углубление обеих зон по отношению к

первоначальному наклону подводного берегового склона обусловливает изменение углов наклона дна и глубин над склоном и, следовательно, смещение нейтральной линии.

В результате обе зоны выноса сомкнутся, а профиль берега в целом, включая подводный береговой склон и собственно берег, приобретет вид закономерно вогнутой кривой. Это называется профилем динамического равновесия, поскольку в каждой его точке достигается такое соотношение уклонов дна, при котором они компенсируют преобладание прямых скоростей над обратными.

Частицы наносов будут тогда находиться в движении, подобном тому, которое наблюдается в зоне нейтральной линии, но смещение их вниз или вверх по склону прекратится. Однако в природных условиях динамическое равновесие не может быть достигнуто вследствие непостоянства и разнообразия действующих факторов.

Приведенная схема только позволяет уяснить общие тенденции перемещения частиц наносов по профилю при подходе волн под прямым углом к береговой линии.

Скопление наносов в зоне действия прибойного потока называется пляжем. В соответствии с вышеописанными закономерностями, пляж обычно сложен более крупными наносами, чем подводный береговой склон. Вследствие того, что максимальные скорости прямого потока достигаются им в начале движения, близ зоны разбивания волн, именно здесь накапливается самый крупный обломочный материал. Далее вверх по пляжу крупность наносов

закономерно убывает.

По морфологическим признакам выделяют пляжи полного и неполного профиля. Пляж полного профиля образуется в случае, если впереди формирующегося накопления наносов имеется достаточно свободного пространства. Тогда пляж приобретает вид берегового вала чаще всего с отлогим и широким морским склоном и коротким и более крутым склоном, обращенным к берегу. Если пляж формируется у подножия уступа, то образуется прислоненный пляж, или пляж неполного профиля, с одним склоном, обращенным в сторону моря.

Таким образом, пляж — элементарная аккумулятивная форма в пределах береговой зоны моря, знание закономерностей образования и динамики которой позволяет разобраться в динамике и происхождении более сложных береговых аккумулятивных образований. Следует отметить чрезвычайную динамичность пляжа как формы рельефа.

При поперечном перемещении наносов формируются не только пляж, но и другие аккумулятивные формы рельефа. Нередко о том, что данный пляж или другая аккумулятивная форма образовались при поперечном перемещении наносов, можно судить по составу слагающего их материала. Так, если береговая аккумулятивная форма сложена материалом преимущественно подводного происхождения (ракушей, коралловым песком и др.), очевидно, что питание ее осуществляется за счет поступления материала с подводного склона, т.е. главным образом за счет поперечного

перемещения наносов.

С процессом поперечного перемещения наносов связано образование подводных валов — аккумулятивных форм, сложенных обычно песчаным материалом и протягивающихся вдоль берега параллельно друг другу( B—3, реже 5—6 валов). Высота валов от 1 до 4 м при длине от нескольких

сотен метров до нескольких километров.

Происхождение подводных валов связывают с частичным разрушением волн, так называемым забуруниванием, которое происходит на глубине, близкой к двойной высоте волны. При неполном разрушении волна теряет часть энергии, и переносимый ею материал отлагается на дне в виде подводного вала. В отличие от прибоя при частичном разрушении волны волновое движение не прекращается, а лишь происходит изменение параметров волны, а следовательно, и ее энергии в сторону уменьшения. На отмелых берегах зона частичного разрушения волн может быть довольно широкой, и здесь наряду с прибойным потоком выделяют зону забуруниваныя.

Множественность подводных валов связана с тем, что волны разной балльности испытывают забурунивание на разных глубинах. Подводные валы как бы маркируют те зоны подводного склона, над которыми происходит частичное разрушение волн определенной балльности.

Пляжи, береговые и подводные валы — это так называемые элементарные аккумулятивные формы. Известны гораздо более крупные аккумулятивные образования, происхождение которых также обусловлено поперечным перемещением наносов. Они называются береговыми барами, или барьерами (в английской литературе — barrier beach, barrier islands). Береговые бары сложены материалом донного происхождения (нередко ракушей, ракушечным или коралловым песком), протягиваются на десятки, а то и

сотни километров вдоль изрезанных низменных морских берегов и обычно отделяют от моря прибрежную акваторию — лагуну. Подножия многих баров располагаются на глубинах 10—20 м, а над водой они воздымаются на 5—7 м, а то и на несколько десятков метров. Столь значительная высота бара

достигается за счет дюн. Если не считать эти навеянные образования, то в

среднем относительная высота баров над их подножием 15—30 м,

или 4—5 м над уровнем моря. Бары очень широко распространены: 10% от всей протяженности береговой линии Мирового океана приходится на берега, окаймленные барами.

Типичными примерами берегового бара могут служить Арабатская стрелка на западном побережье Азовского моря, очень крупные береговые бары наблюдаются на берегах Мексиканского и Гвинейского заливов.

Причины образования баров еще во многом неясны. Несомненно

лишь то, что они образовались за счет донного перемещения наносов. Можно предполагать, что их формирование связано с повышением уровня океана в

послеледниковое время и с выработкой подводного профиля в пределах

затопленных равнин субаэральной аккумуляции. Повсеместное распространение баров определенно указывает на планетарные

причины их формирования.

Типичным примером берегового бара является Аграханский полуостров

Каспийского моря. Возникший здесь в начале четвертичного времени в приустьевой части Терека подводный бар в результате колебания уровня моря превратился в островной, который затем своим южным концом причленился к берегу севернее устья р. Сулак, превратившись в береговой бар. Последующие процессы придали ему морфологический облик морской косы.

Продольное перемещение наносов

При подходе волн под косым углом к берегу возникает продольное, или вдольбереговое, перемещение наносов. Представим

себе участок подводного склона с однородным уклоном, сложенный наносами одинаковой крупности. Волны подходят к берегу под косым утлом. При прохождении гребня волны над частицей наноса последняя должна смещаться вверх по склону по направлению распространения волн. Но из-за наклона дна частица переместится по равнодействующей волнового движения и силы тяжести. При прохождении ложбины волны частица должна сместиться в противоположном направлении, но теперь уже по

равнодействующей обратного волнового движения и силы тяжести. Так, от одного волнового колебания к другому частица совершит путь по зигзагообразной траектории и, пройдя некоторое расстояние вдоль берега, переместится из точки А в точку D.

При косом подходе волн частицы наносов совершают вдольбереговое перемещение и в зоне пляжа. Прибойный поток, взбегая на пляж, первоначально сохраняет направление движения породившей его волны, но по мере приближения к вершине заплеска под действием силы тяжести все больше отклоняется от этого направления. Обратный поток сбегает по направлению наибольшего уклона. Таким образом, прибойный поток описывает на пляже асимметричную траекторию, напоминающую параболу, а вместе с ним по такой же траектории по пляжу вдоль береговой линии

перемещается обломочная частица, подхваченная потоком. Новый прибойный поток заставит переместиться ее вдоль берега еще дальше и т.д. В итоге за некоторый отрезок времени она пройдет определенный путь вдоль берега.

Длина пути частицы, как и путь продольного перемещения по подводному склону, за определенный отрезок времени (скорость продольного перемещения) зависит от величины угла подхода волны к берегу. Если угол подхода равен 90°, скорость продольного перемещения равна нулю. Казалось бы, чем меньше угол подхода, тем скорость продольного перемещения должна быть больше. Однако при малом угле подхода волна должна будет

пройти большее расстояние над мелководьем, а это приведет к большей потере энергии и, следовательно, к потере наносодвижущей энергии волны. Поэтому оптимальная величина угла подхода волн к берегу составляет 45° или близка к этой величине.

Оптимальный угол обозначается буквой ср.

До сих пор говорилось о перемещении элементарной частицы, но охарактеризованные закономерности присущи перемещению множества частиц, и при благоприятных условиях на пляже и на подводном береговом склоне происходит массовое перемещение наносов. Такое массовое перемещение наносов вдоль берега в одном направлении за длительный отрезок времени, например за год, получило название потока наносов.

Поток наносов характеризуется мощностью, емкостью и насыщенностью. Для понимания процессов размыва и аккумуляции важно также учитывать интенсивность поступления материала, питающего поток наносов. Источники поступления могут быть различными: материал, образующийся в результате разрушения волнами какого-либо участка берега, поступающий с верхней части берегового уступа за счет склоновых процессов, биогенный

материал и др.

Мощность потока — это то количество наносов, которое реально перемещается вдоль берега за год. Емкостью называется то количество наносов, которое волны способны перемещать. Если мощность равна емкости, то это значит, что вся энергия волн или прибоя затрачивается только на транспортировку. При этом считается, что поток наносов насыщен, но ни размыва берега, ни отложения наносов не происходит. Следовательно, насыщенностью потока следует называть отношение мощности к емкости. Если это отношение меньше единицы, поток ненасыщен. Какая-то доля

волновой энергии, свободной от работы по переносу материала, будет направлена на размыв берега.

Если емкость потока падает или она меньше, чем поступление наносов на данный участок берега, можно говорить о превышении интенсивности поступления наносов над емкостью потока. В результате часть материала прекращает движение и отлагается, образуя аккумулятивную форму.

Из сказанного очевидно, что максимальная емкость потока наносов достигается при подходе волн к берегу под углом около 45°. Если в результате изменения контура берега происходит изменение угла подхода, емкость потока понижается, интенсивность поступления материала оказывается избыточной по отношению к ней, начинается аккумуляция материала. Это возможно, например, если контур берега образует входящий угол аЪс.

Тогда за точкой перегиба контура Ъ угол подхода приближается к 90°, скорость перемещения резко сокращается, а со стороны а материал продолжает поступать с прежней интенсивностью. Начинается аккумуляция материала, в результате образуется аккумулятивная форма заполнения входящего угла контура берега. Поскольку форма рельефа на всем внутреннем периметре примыкает к берегу, то ее называют примкнувшей. К этой категории относятся различные аккумулятивные террасы в вершинах заливов, перед молами портов и др.

Падение емкости потока наносов может происходить и при огибании им выступа контура берега (рис. 164, Б). При этом в точке b и за ней угол подхода волн резко уменьшается, а при еще большем отклонении береговой линии за выступом волны данного направления смогут подойти к берегу на этом участке только в результате дифракции — огибания выступа берега. При дифракции происходят растяжение фронта волны и понижение ее

удельной энергии. И в том, и в другом случае емкость потока падает, образуется аккумулятивная форма — коса. Она причленяется к берегу только своей корневой частью, а ее растущее окончание (дистальное) остается свободным, поэтому коса называется свободной аккумулятивной формой.

Уменьшение емкости потока наносов может быть вызвано ослаблением волнения на участке берега, защищенном со стороны моря каким-либо препятствием, например островом.

Тогда в "волновой тени" начинается аккумуляция. Образуется аккумулятивная форма, которая во время роста может полностью перегородить пролив и причлениться дистальным концом к острову. Ее называют томболо или переймой.

Другой тип аккумулятивной формы — пересыпь — может образоваться при падении энергии волнового поля в бухтах.

Береговые бары, если они присоединены в одной или нескольких точках к выступам береговой линии, также становятся замыкающими аккумулятивными формами. Аналогичная форма может образоваться и в том случае, если коса, возникшая перед входом в залив, во время роста достигает противоположного берега залива.

Существующие в природе аккумулятивные береговые формы в основном представляют собой либо усложненные варианты рассмотренных здесь случаев, либо комбинацию нескольких из них.

82.Поперечное перемещение наносов…

Представим себе пологий подводный склон, сложенный частицами наносов одинаковой крупности и имеющий на всем протяжении одинаковый уклон. Волны подходят к берегу под прямым углом. На глубине, равной половине длины волны, начинается деформация волн и их воздействие на частицы наносов, лежащих на дне. При слабой деформации волн перевес "прямых

скоростей" над "обратными скоростями" еще невелик, но, поскольку частица находится на наклонном дне, к усилию обратного волнового движения прибавляется действие силы тяжести. В результате частица несколько сместится вниз по склону. Чем ближе к берегу, тем сильнее асимметрия скоростей волновых движений, и в некоторой точке прямые скорости будут уже настолько значительными, что они полностью уравновесят суммарное

воздействие обратных скоростей и силы тяжести. В результате в этой

точке частица будет совершать только колебательные движения то вверх, то вниз по склону, не перемещаясь ни к берегу, ни от него. Это — нейтральная точка. Совокупность нейтральных точек на подводном склоне называется нейтральной линией для наносов данной крупности.

Выше нейтральной точки перевес прямых скоростей над обратными не только компенсирует совместное действие обратных скоростей и силы тяжести, но и превосходит его. В результате здесь образуется зона перемещения материала вверх по склону. В целом, таким образом, ниже нейтральной линии устанавливается зона выноса материала, который отлагается в нижней части подводного берегового склона, а выше нейтральной линии — зона выноса материала вверх по склону, который накапливается у берега. Положение нейтральной линии, в свою очередь, не остается постоянным, так как углубление обеих зон по отношению к

первоначальному наклону подводного берегового склона обусловливает изменение углов наклона дна и глубин над склоном и, следовательно, смещение нейтральной линии.

В результате обе зоны выноса сомкнутся, а профиль берега в целом, включая подводный береговой склон и собственно берег, приобретет вид закономерно вогнутой кривой. Это называется профилем динамического равновесия, поскольку в каждой его точке достигается такое соотношение уклонов дна, при котором они компенсируют преобладание прямых скоростей над обратными.

Частицы наносов будут тогда находиться в движении, подобном тому, которое наблюдается в зоне нейтральной линии, но смещение их вниз или вверх по склону прекратится. Однако в природных условиях динамическое равновесие не может быть достигнуто вследствие непостоянства и разнообразия действующих факторов.

Приведенная схема только позволяет уяснить общие тенденции перемещения частиц наносов по профилю при подходе волн под прямым углом к береговой линии.

Скопление наносов в зоне действия прибойного потока называется пляжем. В соответствии с вышеописанными закономерностями, пляж обычно сложен более крупными наносами, чем подводный береговой склон. Вследствие того, что максимальные скорости прямого потока достигаются им в начале движения, близ зоны разбивания волн, именно здесь накапливается самый крупный обломочный материал. Далее вверх по пляжу крупность наносов

закономерно убывает.

По морфологическим признакам выделяют пляжи полного и неполного профиля. Пляж полного профиля образуется в случае, если впереди формирующегося накопления наносов имеется достаточно свободного пространства. Тогда пляж приобретает вид берегового вала чаще всего с отлогим и широким морским склоном и коротким и более крутым склоном, обращенным к берегу. Если пляж формируется у подножия уступа, то образуется прислоненный пляж, или пляж неполного профиля, с одним склоном, обращенным в сторону моря.

Таким образом, пляж — элементарная аккумулятивная форма в пределах береговой зоны моря, знание закономерностей образования и динамики которой позволяет разобраться в динамике и происхождении более сложных береговых аккумулятивных образований. Следует отметить чрезвычайную динамичность пляжа как формы рельефа, что хорошо иллюстрирует.

При поперечном перемещении наносов формируются не только пляж, но и другие аккумулятивные формы рельефа. Нередко о том, что данный пляж или другая аккумулятивная форма образовались при поперечном перемещении наносов, можно судить по составу слагающего их материала. Так, если береговая аккумулятивная форма сложена материалом преимущественно подводного происхождения (ракушей, коралловым песком и др.), очевидно, что питание ее осуществляется за счет поступления материала с подводного склона, т.е. главным образом за счет поперечного

перемещения наносов.

С процессом поперечного перемещения наносов связано образование подводных валов — аккумулятивных форм, сложенных обычно песчаным материалом и протягивающихся вдоль берега параллельно друг другу( B—3, реже 5—6 валов). Высота валов от 1 до 4 м при длине от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Происхождение подводных валов связывают с частичным разрушением волн, так называемым забуруниванием, которое происходит на глубине, близкой к двойной высоте волны. При неполном разрушении волна теряет часть энергии, и переносимый ею материал отлагается на дне в виде подводного вала. В отличие от прибоя при частичном разрушении волны волновое движение не прекращается, а лишь происходит изменение параметров волны, а следовательно, и ее энергии в сторону уменьшения. На отмелых берегах зона частичного разрушения волн может быть довольно широкой, и здесь наряду с прибойным потоком выделяют зону забуруниваныя. Множественность подводных валов связана с тем, что волны разной балльности испытывают забурунивание на разных глубинах. Подводные валы как бы маркируют те зоны подводного склона, над которыми происходит частичное разрушение волн определенной балльности.

Пляжи, береговые и подводные валы — это так называемые элементарные аккумулятивные формы. Известны гораздо более крупные аккумулятивные образования, происхождение которых также обусловлено поперечным перемещением наносов. Они называются береговыми барами, или барьерами (в английской литературе — barrier beach, barrier islands). Береговые бары сложены материалом донного происхождения (нередко ракушей),

ракушечным или коралловым песком), протягиваются на десятки, а то и

сотни километров вдоль изрезанных низменных морских берегов и обычно отделяют от моря прибрежную акваторию — лагуну. Подножия многих баров располагаются на глубинах 10—20 м, а над водой они воздымаются на 5—7 м, а то и на несколько десятков метров. Столь значительная высота бара

достигается за счет дюн. Если не считать эти навеянные образования, то в

среднем относительная высота баров над их подножием 15—30 м, или 4—5 м над уровнем моря. Бары очень широко распространены: 10% от всей протяженности береговой линии Мирового океана приходится на берега, окаймленные барами.

Типичными примерами берегового бара могут служить Арабатская

стрелка на западном побережье Азовского моря, очень крупные береговые бары наблюдаются на берегах Мексиканского и Гвинейского заливов.

Причины образования баров еще во многом неясны. Несомненно лишь то, что они образовались за счет донного перемещения наносов. Можно предполагать, что их формирование связано с повышением уровня океана в

послеледниковое время и с выработкой подводного профиля в пределах

затопленных равнин субаэральной аккумуляции. Повсеместное распространение баров определенно указывает на планетарные причины их формирования.

Возникший подводный бар с течением времени превращается в

островной бар, а затем, в результате причленения его к берегу, становится береговым баром. Типичным примером берегового бара является Аграханский полуостров Каспийского моря. Возникший здесь в начале четвертичного времени в приустьевой части Терека подводный бар в результате колебания уровня моря превратился в островной, который затем своим южным концом причленился к берегу севернее устья р. Сулак, превратившись в береговой бар. Последующие процессы придали ему морфологический облик морской косы.

83.Продольное перемещение наносов

При подходе волн под косым углом к берегу возникает продольное, или вдольбереговое, перемещение наносов.

Представим себе участок подводного склона с однородным уклоном, сложенный наносами одинаковой крупности. Волны подходят к берегу под косым утлом. При прохождении гребня волны над частицей наноса последняя должна смещаться вверх по склону по направлению распространения волн. Но из-за наклона дна частица переместится по равнодействующей волнового движения и силы тяжести.

При прохождении ложбины волны частица должна сместиться

в противоположном направлении, но теперь уже по равнодействующей обратного волнового движения и силы тяжести. Так, от одного волнового колебания к другому частица совершит путь по зигзагообразной траектории и, пройдя некоторое расстояние вдоль берега, переместится из

точки А в точку D.

При косом подходе волн частицы наносов совершают вдольбереговое перемещение и в зоне пляжа. Прибойный поток, взбегая на пляж, первоначально сохраняет направление движения породившей его волны, но по мере приближения к вершине заплеска под действием силы тяжести все больше отклоняется от этого направления. Обратный поток сбегает по направлению наибольшего уклона. Таким образом, прибойный поток описывает на пляже асимметричную траекторию, напоминающую параболу, а вместе с ним по такой же траектории по пляжу вдоль береговой линии

перемещается обломочная частица, подхваченная потоком. Новый

прибойный поток заставит переместиться ее вдоль берега еще дальше и т.д. В итоге за некоторый отрезок времени она пройдет определенный путь вдоль берега.

Длина пути частицы, как и путь продольного перемещения по подводному склону, за определенный отрезок времени (скорость продольного перемещения) зависит от величины угла подхода волны к берегу. Если угол подхода равен 90°, скорость продольного перемещения равна нулю. Казалось бы, чем меньше угол подхода, тем скорость продольного перемещения должна быть больше. Однако при малом угле подхода волна должна будет

пройти большее расстояние над мелководьем, а это приведет к большей потере энергии и, следовательно, к потере наносодвижущей энергии волны. Поэтому оптимальная величина угла подхода волн к берегу составляет 45° или близка к этой величине. Оптимальный угол обозначается буквой ср.

До сих пор говорилось о перемещении элементарной частицы, но охарактеризованные закономерности присущи перемещению множества частиц, и при благоприятных условиях на пляже и на подводном береговом склоне происходит массовое перемещение наносов. Такое массовое перемещение наносов вдоль берега в одном направлении за длительный отрезок времени, например за год, получило название потока наносов.

Поток наносов характеризуется мощностью, емкостью и насыщенностью. Для понимания процессов размыва и аккумуляции важно также учитывать интенсивность поступления материала, питающего поток наносов. Источники поступления могут быть различными: материал, образующийся в результате разрушения волнами какого-либо участка берега, поступающий с верхней части берегового уступа за счет склоновых процессов, биогенный

материал и др.

Мощность потока — это то количество наносов, которое реально перемещается вдоль берега за год. Емкостью называется то количество наносов, которое волны способны перемещать. Если мощность равна емкости, то это значит, что вся энергия волн или прибоя затрачивается только на транспортировку. При этом считается, что поток наносов насыщен, но ни размыва берега, ни отложения наносов не происходит. Следовательно, насыщенностью потока следует называть отношение мощности к емкости. Если это отношение меньше единицы, поток ненасыщен. Какая-то доля

волновой энергии, свободной от работы по переносу материала, будет направлена на размыв берега.

Если емкость потока падает или она меньше, чем поступление наносов на данный участок берега, можно говорить о превышении интенсивности поступления наносов над емкостью потока. В результате часть материала прекращает движение и отлагается, образуя аккумулятивную форму.

Из сказанного очевидно, что максимальная емкость потока наносов достигается при подходе волн к берегу под углом около 45°. Если в результате изменения контура берега происходит изменение угла подхода, емкость потока понижается, интенсивность поступления материала оказывается избыточной по отношению к ней, начинается аккумуляция материала. Это возможно, например, если контур берега образует входящий угол аЪс.

Тогда за точкой перегиба контура Ъ угол подхода приближается к 90°, скорость перемещения резко сокращается, а со стороны а материал продолжает поступать с прежней интенсивностью. Начинается аккумуляция материала, в результате образуется аккумулятивная форма заполнения входящего угла контура берега. Поскольку форма рельефа на всем внутреннем периметре примыкает к берегу, то ее называют примкнувшей. К этой категории относятся различные аккумулятивные террасы в вершинах заливов, перед молами портов и др.

Падение емкости потока наносов может происходить и при огибании им выступа контура берега. При этом в точке b и за ней угол подхода волн резко уменьшается, а при еще большем отклонении береговой линии за выступом волны данного направления смогут подойти к берегу на этом участке только в результате дифракции — огибания выступа берега. При дифракции происходят растяжение фронта волны и понижение ее удельной энергии. И в том, и в другом случае емкость потока падает, образуется аккумулятивная форма — коса. Она причленяется к берегу только своей корневой частью, а ее растущее окончание (дистальное) остается свободным, поэтому коса называется свободной аккумулятивной формой.

Уменьшение емкости потока наносов может быть вызвано ослаблением волнения на участке берега, защищенном со стороны моря каким-либо препятствием, например островом.

Тогда в "волновой тени" начинается аккумуляция. Образуется аккумулятивная форма, которая во время роста может полностью перегородить пролив и причлениться дистальным концом к острову. Ее называют томболо или переймой.

Другой тип аккумулятивной формы — пересыпь — может образоваться при падении энергии волнового поля в бухтах.

Береговые бары, если они присоединены в одной или нескольких точках к выступам береговой линии, также становятся замыкающими аккумулятивными формами. Аналогичная форма может образоваться и в том случае, если коса, возникшая перед входом в залив, во время роста достигает противоположного берега залива.

Существующие в природе аккумулятивные береговые формы в основном представляют собой либо усложненные варианты рассмотренных здесь случаев, либо комбинацию нескольких из них.

 









Дата добавления: 2016-04-23; просмотров: 2094; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2020 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.028 сек.