Гравитационные волны на мелкой воде

Приближение волн на мелкой воде справедливо в тех случаях, когда длина волны существенно превышаетглубину водоёма. Классический пример таких волн — это цунами в океане: до тех пор, пока цунами не вышлана берег, она представляет собой волну амплитудой порядка нескольких метров и длиной в десятки и сотникилометров, что, конечно же, существенно больше глубины океана.

Гравитационные волны на глубокой воде

Приближение волны на глубокой воде справедливо, когда глубина водоёма значительно превышает длинуволны. В этом случае для простоты рассматривают бесконечно глубокий водоём. Это обоснованно, посколькупри колебаниях поверхности реально движется не вся толща воды, а лишь приповерхностный слой глубинойпорядка длины волны.

Если длина волны сравнима с глубиной бассейна H, то закон дисперсии в этом случае имеет вид: Геометрически у волны выделяют следующие элементы:

• гребень волны — множество точек волны с максимальным положительным отклонением от состояния равновесия;

• долина (ложбина) волны — множество точек волны с наибольшим отрицательным отклонением от состояния равновесия;

• волновая поверхность — множество точек, имеющих в некий фиксированный момент времени одинаковую фазу колебаний. В зависимости от формы фронта волны выделяют плоские, сферические, эллиптические и другие волны.

Для характеристики интенсивности волнового процесса используют три параметра: амплитуда волнового процесса, плотность энергии волнового процесса и плотность потока энергии (плотность потока мощности).

Во́лны на пове́рхности жи́дкости — название разнообразных волн, возникающих на поверхности раздела между жидкостью и газом или жидкостью и жидкостью. Волны на поверхности жидкости различаются принципиальным механизмом колебания (капиллярный, гравитационный и т. д.), что приводит к различным законам дисперсии и, как следствие, к различному поведению этих волн.

40

В зависимости от условий образования и распространения ветровые волны можно подразделить на четыре типа.  Ветровые — система волн, находящаяся в момент наблюдения под воздействием ветра, которым она вызвана. Направления распространения ветровых волн и ветра на глубокой воде обычно совпадают или же различаются не более чем на четыре румба (45°).  Ветровые волны характерны тем, что подветренный склон их круче, чем наветренный, поэтому верхушки гребней обычно заваливаются, образуя пену, или даже срываются сильным ветром. При выходе волн на мелководье и подходе их к берегу направления распространения волн и ветра могут различаться более чем на 45°.  Зыбь — вызванные ветром волны, распространяющиеся в области волнообразования после ослабления ветра и/или изменения его направления, или вызванные ветром волны, пришедшие из области волнообразования в другую область, где дует ветер с другой скоростью и/или другим направлением. Частный случай зыби, распространяющейся при отсутствии ветра носит название мертвой зыби.  Смешанные — волнение, образующееся в результате взаимодействия ветровых волн и зыби. 

Трансформация ветровых волн — изменение структуры ветровых волн при изменении глубины. В этом случае форма волн искажается, они становятся круче и короче и при небольшой глубине, не превышающей высоты волны, гребни последних опрокидываются, и волны разрушаются. 

РЕФРАКЦИЯ ВОЛН - Изменение направления распространения морских волн в мелководной прибрежной полосе, в результате которого фронт волны стремится занять положение, параллельное пляжу независимо от того, под каким углом они первоначально входят в прибрежные воды. Процесс, в результате которого гребень плоской волны разворачивается при ее трении о дно на мелководье. Там, где шельф широк, ровен и глубина его изменяется плавно, рефракция поверхностных волн происходит идеально правильно, так что при вступлении волн в зону прибоя их гребни становятся почти параллельными. 

ДИФРАКЦИЯ ВОЛН - в первоначальном узком смысле - огибание волнами препятствий, в современном, более широком - любые отклонения при распространении волн от законов геометрической оптики. К Д. в. фактически относят все эффекты, возникающие при взаимодействии волн с объектом любых размеров, даже малых по сравнению с длиной падающей волны   , когда сопоставление с лучевым приближением совершенно не показательно. При таком общем толковании Д. в. тесно переплетается с явлениями распространения и рассеяния волн в неоднородных средах.

41

Движение воды в порах грунта называется фильтрацией. В процессе фильтрации грунтовая вода движется в водопроницаемом слое по поверхности водонепроницаемого слоя грунта (водоупора), которая образует русло фильтрационного потока 

Расход воды, фильтрующейся через сечение w, определяется по закону Дарси

,где: K – коэффициент фильтрации;     I  – пьезометрический уклон, соответствующий потере напора H  при движении воды через грунт на длине L:

Дарси закон устанавливает линейную зависимость между объемным расходом жидкости или газа и гидравлическим градиентом (уклоном, перепадом давления) в пористых средах, например, в мелкозернистых, песчаных и глинистых грунтах.

Коэффициент фильтрации — скорость фильтрации воды в грунте при градиенте напора, равном единице