1.2.4. Поведение ветровых волн у побережья

При подходе к побережью ветровые волны подвергаются деформации и рефракции вследствие уменьшения глубины и увеличения трения о дно, их элементы изменяются; а непосредственно у берега, или в некотором удалении от него, волны разрушаются.

Поведение волн у побережья зависит от береговой черты и характера изменения рельефа дна.

1.2.4.1. Поведение волн у отвесного берега

Если берег отвесный и приглубый, причем глубина моря у берега больше полудлины волны, волна при подходе к нему практически не изменяет своих элементов. Достигая берега, она отражается. Отраженная волна интерферирует с набегающими волнами, в результате чего образуется система стоячих волн: при этом наблюдается то более или менее резкий подъем воды — всплеск, то понижение уровня ниже среднего поло­жения. Иными словами, у отвесного берега, где горизонтальное перемещение частиц невозможно, отмечаются пучности. Высота «взброса» (подъема уровня) примерно равна удвоенной высоте набегающей волны.

Так как в рассматриваемом случае происходит лишь частичное разрушение волны и изменяется направление ее движения, сила удара (давление) оказывается относительно небольшой. Наиболь­шее давление отмечается примерно на уровне подошвы волны.

Учитывая, что у берега определять высоту и длину волны за­труднительно, В.В.Шулейкин предложил формулу для расчета давления волны по ее периоду. Формула, предложенная Шулейкиным, получается из вы­ражения для р в предположении, что и имеет вид р= 0.09² т/м², где период волны  выражен в секундах.

Сила удара (давление) оказывается значительно большей, ко­гда волны при набегании на берег полностью разрушаются. Это наблюдается у приглубых, но изрезанных берегов, особенно при наличии отдельных скал, выступающих в море.

Набегая на изрезанный берег, волна не отражается, а обрушивается на него всей массой, отдавая всю свою энергию и разру­шаясь. Если при этом происходит резкое уменьшение фронта волны, возникает явление водяного тарана. Энергии волны, приходящаяся на единицу площади, возрастает вследствие уменьшения поверхности волны.

Сила удара волны оказывается настолько большой, что вызывает разрушение берега и береговых сооружений. По результатам измерении она достигает у берегов океана величин около 38 т/м², а во внутренних морях около 15 т/м².

Более слабому воздействию подвергается пологий берег, так как подходящие волны обычно разрушаются раньше, чем достигнут береговой линии. Однако сами волны подвергаются значи­тельным изменениям при подходе именно к пологому берегу.

1.2.4.2. Рефракция волн

Как бы беспорядочно ни было волнение вдали от берегов, при выходе на мелководье оно становится более упорядоченным. Волны распространяются по мелко­водью более или менее правильными параллельными грядами.

Рис. 13. Рефракция волн на мелководье

Преобразование волн обусловлено гашением мелких, обладающих меньшей энергией волн, вследствие увеличения трения о дно при уменьшении глубины. При распространении волн по мелководью происходит разворот фронта, т. е. рефракция волн (рис. 13). Независимо от положения фронта волны в открытом море с приближением к берегу фронт волны стремится занять положение, параллельное береговой черте

Физические объяснение явления рефракции заключается в сле­дующем. На мелководье волны приобретают свойства длинных волн, скорость которых зависит от глубины моря и определяется формулой . Участки фронта волны, которые находятся ближе к берегу, движутся медленнее, чем более мористые. Поэтому фронт волны разворачивается, стремясь занять положение, параллельное береговой черте.