§ 20. Колебания уровней воды в морских устьях рек

В морских устьях рек бывают периодические и непериодические колебания уровней воды. К периодическим относятся подъемы и спады уровня под влиянием приливообразующих сил. Непериодические зависят от неравномерности стока рек, сейсмических явлений, осадков, водообмена с другими водоемами, а также нагонов и стонов воды под воздействием ветра (последняя причина наиболее существенна).

Повышение уровня в устье рек (нагоны) возникают из-за подпора речных вод волной нагона с моря. Наибольшие нагоны создаются в вершинах устьев, поперечное сечение которых постепенно уменьшается. Нагоны у берега прямоугольного очертания невелики, так как благодаря возникающему течению, параллель­ному берегу, вода растекается в стороны (например, на Белом море — 0,3 м, на Каспийском — 0,5—0,7 м).

Нагон в устьях рек распространяется вверх по реке на сотни километров.

Сгоны наблюдаются только на мелководных участках, где ветер сравнительно быстро сгоняет небольшую массу воды, а из-за мелко­водья компенсационный приток донной воды незначителен. На приглубых взморьях стоны малы и не имеют практического значения, так как понижение уровня ослабляется поступлением компенсацион­ной донной морской воды. Устьевые участки, глубоко врезанные в ма­терик, имеют сильные стоны воды, когда направления устья совпадает с направлением ветра.

В лиманах явление нагонов и стонов воды имеет некоторые особен­ности. При нагонном ветре уровень воды на взморье быстро повышает­ся, а в лимане и в истоке гирла понижается. В свою очередь скорость течения, направленного из лимана через гирла в море, уменьшается. Когда уровни в истоке и в устье гирла сравняются, течение идет из моря в лиман и нагоняет туда воду. Постепенно уровни в лимане и на взморье становятся одинаковыми.

При уменьшении скорости ветра и понижении уровня воды на взморье возникает течение из лимана в море и уровень в лимане пони­жается. При длительном нагонном ветре одного направления, но ме­няющейся скорости, изменяется и уровень в истоке и устье, поэтому в лимане возможен неоднократный нагон и сгон воды.

При стонах уровень на взморье понижается, но так как объем воды в лимане уменьшается, уровень в истоке гирла может стать ниже, чем в устье. Если при этом сила ветра ослабнет и уровень моря станет повышаться, то в гирле возникает течение в сторону лимана и уровень в лимане повышается. Такие циклы изменения уровня могут повторяться несколько раз.

Уровень воды при нагоне и сгоне изменяется со скоростью 0,1— 0,3 м/ч и поднимается на 1—3 м. Нагон в устьях рек распространяется вверх по реке на сотни километров (например, в низовьях Дона подъем уровня достигает 2 м, нагон распространяется на 10 км; в устье Волги

нагон доходит до Астрахани, где уровень иногда повышается на 2 м).

Сгоны и нагоны оказывают значительное влияние на судоходство, особенно на барах. При стонах воды уровни воды на баре понижаются на столько, что он становится непреодолимым для судов.

Суда стоят на барах иногда несколько суток, ожидая хотя бы ма­лейшего подъема уровня воды.

Особенно велики стоны и нагоны в устье р. Невы в Ленинграде. При значительных подъемах уровня воды примерно пятая часть Ленин­града подвержена затоплению. Для нагонных наводнений характерны внезапность, кратковременность и высокая интенсивность подъема и спада воды.

Основной причиной наводнений можно считать следующее. Циклон проходит над морем и как бы подсасывает воду вверх. За счет этого создается гидростатический подъем воды. После того как циклон отой­дет к суше, на море создается длинная волна, которая равномерно рас­пространяется во все стороны, захватывая и Финский залив. При этом, если центр циклона уйдет севернее Финского залива, то из-за враще­ния циклона против часовой стрелки над заливом окажется его пери­ферийная часть, движущаяся с запада на восток, и возникает западный (или юго-западный) ветер, который усиливает движение длинной вол­ны к Ленинграду. А так как залив ближе к городу становится мельче, высота волны увеличивается.

При наводнениях повышается уровень воды не только в р. Неве, но и во всем Финском заливе. При этом у входа в залив высота нагонной волны может быть 30—40 см (у Ленинграда до 4 м и более мет­ров), а длина волны несколько сот километров. Скорость движения воды в Финском заливе 40—60 км/ч, иногда она может достигать и100 км/ч. От Таллина до Ленинграда волна доходит, как правило, за 6 ч. На этом основан эмпирический метод прогноза наводнений.

Рис. 45. Схема гидротехнических сооружений для защиты г. Ленинграда от на­воднений

По проекту защиты Ленинграда от наводнений (рис. 45) одиннадцать каменно-земляных насыпных дамб пересекут Финский залив от ст. Горская через о. Котлин к г. Ломоносову. Общая их длина составит 25,4 км. Между дамбами разместятся два пролета для прохода судов и шесть водопропускных сооружений.

Непериодические колебания уровней воды в устьях вызываются:

также изменением атмосферного давления, заторами льда, неравно-

мерностью стока реки и т. д.

Заторы льда, образующиеся в рукавах дельты, вызывают резкий подъем уровня, например в Архангельске на 5—6 м. В Обской губе подъему способствует ледяной покров в средней и северной частях губы, препятствующий распространению воды.