Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Сиротов, К. М. Морские волны

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.53 Mб
Скачать

таны

именуют

такие условия

«мертвой водой»: попав

в районы

с

такой водой, корабль теряет

скорость,

 

хотя

его

машины

работают

на полную

мощность,

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

всего

сказанного

следует,

что

для

развития

штормовых

во лн

нужен

не

т о л ь к о

о ч е н ь

сильный

ветер >— нужно,

чтобы он

работал длительное время и чтобы

тлуби'иа

моря

тоже была

достаточно

большой.

Но

и

этого мало:

волнам

необходим

простор. И недаром среди исследователей

волнения

 

укоренил­

ся

еще

один

термин — разгон

волн.

Он не

совсем

 

правилен,

но

ясен каждому: чем больше разгон,

тем

больше волны.

А

физический

смысл

этого

понятия

таков:

это

расстояние, на

котором ветер беспрепятственно может отдавать свою энер­ гию развивающимся волнам. Если разгон ограничен большой кривизной воздушного потока или же на пути ветра и волн встает противоположный берег, то и размеры волн будут ограничены. Поэтому величину разгона нужно обязательно учитывать, если мы хотим определить величину волн в том или ином море. Чтобы одновременно учесть и скорость ветра, и

время

его действия,

и разгон,

составлены

специальные

таб­

лицы.

Из таблицы видно, например,

что

если

над глубоким

морем

ветер

со

скоростью 20

м/сек

будет

продолжаться

11 часов, а разгон будет 500 км,

то

высота

волн

окажется

рав­

ной 6,2 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

того чтобы учитывать еще и глубину моря, составлены

другие

таблицы и рассчитаны соответствующие диаграммы.

Во

многих

случаях

морской

практики

нужно

рассчитывать

волны

зыби.

Это

столь

же сложная

задача,

как

и расчет

раз-

51

 

 

Элементы ветровых волн при неизменной

Скорость

 

 

 

 

 

 

ветра, м/сек.

 

 

 

 

 

 

 

Высота, м

Длина, м

Период, .сек

Продолжи­ тельность роставолн, часы

' Элементы

Разгон, км

Высота, м

Длина, м

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

1

0,4

9

2,5

0,2

0,7

18

2

0.5

12

2,9

0,4

1,0

25

5

0,7

17

3,5

0,8

1,5

36

20

1,2

29

4,5

2,3

2,6

67

50

1,4

40

5,7

4,4

3,6

97

100

1,5

52

6,0

7,0

4,4

128

500

1,8

81

7,5

20

6,2

230

1500

2,1

97

8,2

61

6,8

316

2000

101

8,4

90

7,3

355

 

 

 

 

 

( 8, 0)

 

* Указаны элементы волн,

близких к значительным, в скобках

вивающихся

волн.

Расчеты

для зыби

затрудняются

тем, что

учесть воздействие ветра на зыбь очень трудно. Если же пре­

небречь ветром, то можно приближенно рассчитать,

какую

высоту будут иметь волны зыби через определенные

проме-

52

 

скорости

ветра на глубоком море.

 

2 0

 

 

 

волн

Продолжи­ тельность роста волн, часы

 

 

Период, сек.

Высота, м

Длина, м

3,6

0,1

1,1

30

4,2

0,2

1,6

40

5,0

0,5

2,3

59

6,8

1,4

4,0

,106

8,2

2,9

6,0

157

9,4

5,0

8,1

212

12,7

11

12,2

390

14,7

40

14,7

560

15,2

51

15,4

610

 

 

(46,0)

 

приведена

предельная

высота при

данной

 

Т а б л н ц а I

30

 

С о

Продолжи­ тельность роставолн, часы

С?

 

О

 

S' *

 

I—1 <и

 

4,5

0,1

5,3

0,2

6,4

0.4

8,6

1.1

10,5

2,3

12.24,0

Гб,5

10

20,0

30

20,8

31

скорости

ветра

жутки времени. Для подобных подсчетов составлена таблица, которая одновременно показывает, какое расстояние пробегут волны зыби за то или иное время.

53

T ;i б л п ц л 2

Высота волн зыби через 12, 24 и 36 часов и расстояния, проходимые зыбью за те же промежутки времени

на глубоком море

вы­

м

Начальная

сота волн,

10

9

8

7

6

5

4

12 часов

высо­ та, м

расстоя­ ние, мили

 

1

6,4

220

5,8

200

5,2

180

4,6

160

4,1

135

3,5

ПО

2,8

90

24

часа

3 6

1часов

высо­ та, м

расстоя­ ние, мили

высо­ та, м

расстоя­ ние, мили

 

 

1

 

4,4

475

3,2

725

430

3,1

690

3,8

380

3,0

610

3,5

335

2,9

505

3,2

290

2,3

450

2,9

240

1,9

365

2,3

190

1,6

290

ВОЛНЫ СОКРУШ АЮ Т И ВОЛНЫ СТРО ЯТ

Волн неистовых прибоем Беспрерывно вал морской С ревом, свистом, визгом, воем Бьет в утес береговой...

И озлобленные боем, Как на приступ роковой,

Снова волны лезут с воем На гранит громадный твой.

Ф. Тютчев . Море и утес.

Любой человек, видевший бурное море, скажет, что самое

первое впечатление от волн — их

неукротимая

энергия,

ярост­

ная, необузданная мощь стихии.

Поэты

передают

ее

своими

стихами,

художники — красочными

полотнами, а

ученые —

схемами

и чертежами.

 

 

 

 

 

 

Перед

нами один такой чертеж

(рис.

7).

Он

показывает

силу удара волн о препятствие в зависимости от их периода.

Здесь для обозначения

силы удара

мы

вводим цифры 15, 20,

25. «Скромные»

буквы

«т/м2» означают

тонны, то есть тысячи

килограммов на

каждый

квадратный

метр

площади.

Да, имен­

но тонны! Опечатки здесь нет!

 

 

 

 

Все точки на . этих рисунках— факты.

Их

мало, но

«добыть»

даже одну из этих точек стоит немалых трудов.

Инженеры и исследователи укрепляют на сваях, в стенках молов, волноломов и других морских сооружений различные

55

5

ю tCcaw,)

Рис. 7. Сила удара (Р) волн о препятствие в тоннах на квадрат- ,ный метр, з зависимости от периода волн в секундах (т м .

динамометры и соединяют их регистрирующими приборами. Регистраторы устанавливают на берегу, в лабораториях. Иногда лаборатории располагают прямо в море под укрытием желе­ зобетонных стен, как, например, в Сочи, на специальной волно­ исследовательской станции. Затем набираются терпения — ведь хочется «записать» шторм особенно сильный. Дождавшись нуж­ ной погоды, ведут наблюдения. Нередко мощные удары волн выводят из строя динамометры, открывают соединительные

кабели, а иногда повреждают и всю

установку. Хорошо, если

при этом сохранятся записи и ленты

самопи-сцев. А если не

сохранятся, тогда всю работу начинай сначала. Так бывало не один раз. Поэтому гидротехники тщательно изучают каждый случай повреждения сооружений на море, каждое разрушение волноотбойных стенок, молов и волноломов. И не только сооружений, но и даже скал. Одна из скал, по имени Монах,

тысячелетиями

стояла

на берегу Черного

моря

в Крыму.

В 1931 году черноморские волны разбили ее на куски..

Массивы, из которых строят

оградительные

сооружения

вокруг портов,

также

становятся

жертвами

безжалостных волн.

В порту Поли на Черном море во время шторма волны легко сбросили 20-тонные массивы со своих мест. На побережье Голландии штормовые волны перебросили такие же тяжелые

массивы через

стенку, подняв

их на высоту 4 метра. Алжир,

порт Мустафа,

1934 год. Здесь

добычей волн оказались масси­

вы-гиганты, а

высота волн была относительно небольшой —

всего 7 метров. Шотландия, порт Вик, 1872 год. Для строитель­ ства порта были использованы тысячетонные массивы, но волны

57

Подсчеты показывают, что энергия, которую имеет волна

высотой, например, в 6

и

длиной в

80

метров,

составляет

360 000 кг/м на

каждый метр длины своего гребня.

А

в при­

брежных

зонах

гребни

волн

вытягиваются

на

сотни

метров

в длину.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергия волн огромна, и расходуется она не

только

на то,

чтобы разбить

скалу. Их работа, продолжается

дальше:

снова

и снова

волны

бьют в

скалы, дробят

их

на

мелкие

куски,

словно перемалывая, перекатывают с места на место, превра­ щают в гальку, а затем в песок.

Мощный штормовой прибой — это

сотни и

тысячи

разру­

шающихся волн. И каждая

из них

со

всей

своей страшной

силой

обрушивается

на

берег,

скалы,

прибрежные

камни.

И так

продолжается

многие часы,

дни и

ночи,

а иногда

и не­

дели подряд.

Волны работают не одни: прибрежные течения подхватыва­ ют гальку, песок и уносят их. И вот результат, как это описы­

вают

исследователи

берегов:

«На

участке

берега

Азовского

моря

между

Евеком

и

Ахтарском

ежегодно

море смывает

3 га чудесной пахотной земли. На

Черном

море

город Поти

потерял уже

несколько

улиц,

а вблизи города

Очамчире за

20 лет море «съело» полосу берега

в 140 м шириной».

Или еще

один пример. В

подходном

канале

Порт-Саида

один берег, что к востоку от мола,

разрушается с очень боль­

шой скоростью — 17 м в

год. Это

неудивительно: на Среди­

земном море развиваются

волны почти такие же большие, как

и в океане.

 

 

59

Этот процесс разрушения

в о л н а м и

берегов постоянно идет

не только на всех океанах и

морях,

но и на водохранилищах

и озерах. Даже на Москва-реке маленькие волны от прохо­ дящих речных трамваев и прогулочных теплоходов почти так же разрушают берега, как и штормовой прибой на море. Разумеется, масштабы этих явлений на канале и на море раз­

личны,

но

механизм

действия

волн в обоих

случаях почти

один

и тот

же.

 

 

 

 

 

Однако

волны не

только

разрушают, они

и созидают,

иног­

да тут же рядом. В подходном канале Порт-Саида, о котором уже говорилось, есть другой берег, западный. Если восточный берег быстро разрушается, то западный, наоборот, растет и выдвигается в море. Те же самые волны наращивают этот бе­ рег со скоростью 15 м в год!

Особенно

яркий

пример созидательной работы

морских

волн — северные берега Азовского моря.

Здесь

целое

семей­

ство узких и

длинных

кос, простирающихся

далеко

в море. Так,

Бердянская коса, сложенная из обломков ракушки и песка, имеет длину 20 км. А отмель, которой заканчивается эта коса,

протянулась

еще дальше.

 

Восточный

берег Каспийского

моря также богат косами.

В устье почти каждой реки,

впадающей в море, волны соз­

дают так называемый бар, или

устьевую мель, которая закры­

вает кораблям вход в реку. Во время половодья и паводков ре­ ка прорывает эти мели, но волны вновь восстанавливают бар.

Морские течения переносят грунт на очень большие рассто­ яния и откладывают его. Нередко наносы откладываются сов-

60

teM не там, где нужно человеку. Например, в каналах, по ко­ торым корабли подходят к портам, в устьях рек. Тогда начина­ ют дноуглубительные работы или вычерпывание насосами.

Дноуглубительными

снарядами

вынимают

грунт

и на баржах

перевозят

его

на особые

свалки. При неудачном выборе места

такой

свалки

волны

снова

могут

перенести

вычерпанный

грунт

на

прежнее место

или

засыпать

какой-либо

другой

канал,

у

другого

порта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

миллионов рублей в ю д —какова

примерная сумма, в ко­

торую обходится государству «работа»

волн

и течений

в при­

брежной

зоне.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Именно поэтому

совсем недавно

возникла

специальная нау­

ка о морских берегах. Морские геологи, океанологи, гидрогео­ логи после тщательных совместных поисков и многолетних ра­ бот все-таки нашли способы защиты берегов от размыва, а ка­ налов— от заносимое™. И сейчас мы уже умеем создавать искусственные пляжи с помощью тех же самых морских волн.

Это очень интересная проблема. Она хорошо описана, на­ пример, в увлекательной книге профессора В. П. Зенкевича «Белая полоса».

Волны в прибрежной зоне тоже таят немало загадок.

Во время штормов и ураганов в открытом океане волны на­ бирают силу, а затем разбегаются во все стороны — прочь от шторма. Но вот на пути волн встречается берег. По мере при­ ближения к нему глубина уменьшается, иногда плавно и посте­ пенно, иногда быстро и резко. Тот огромный запас энергии, ко­ торый накопили волны от ветра в бескрайних просторах оке-

61

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ