16. Разновидности движения воды в водоемах, причины возникновения и экологическое значение.

1. Вынужденные

2. Инерционные (опр-ся пульсом) (при переходи из кинетич энергии в потенциальную + стратификация)

Движения воды вызвано силами(совокупностью):

1) Сила тяжести или горизонтальная составляющая гидростатического давления.

С увеличением глубины давление уменьшается.

dP=tgL (чем больше угол, тем больше разница в давлении)

dP/dx = P("ро")gdz/dx=PgtgL

L редко превышает 5*

Таким образом эта сила вызывает стоковые течения в водоемах

2) сила трения ветра о водную поверхность (тангенциальное направление ветра)(вызывает движение воды)

3) вторичная сила трения внутр. (из-заразницы скоростей 2-х слоев, в результате турбулентности передается импульс; уравнивание V слоев)

4) Сила кориолиса

5)Сила инерции

Fинерц -("только волнистая линия") P

Если бы не было трения (внутр о берега), то движение было бы бесконечным.

Движения делятся на:

1)колебательные (колеблятся около среднего состояния и периодич возвращ-ся)

-сейши

-сгонно-нагонные

-ветровые

-*приливные

2)поступательные

-течения

-перемашивания

а)динамические

б)конвективные

Водоем- как всякая механическая система

тоесть пове-ть и св-ва воды горизантально однородны, а по вертикали стратифицированы.

Внешнее воздействие ведут к накоплению Eпот ->чем меньше Епот, тем энергичней расход Е кин.

Ветровое волнение - защитная реакция водоема на Еетра Т.к. волны поглащают основную Е ветра - дрейфовые и комплексные течения имеют относительно малую V при сравнении с волновыми V

Для чего важно изучать динамику:

1) перераспределение в водоеме энергии

(! экологическое значение динамики) - интенсивная продукция и диструкция

2) судоходство

3)необх для эксплуатации идротехн сооружений.

4) рыболовство

5)рыбоводство

17. Капиллярные и гравитационные ветровые волны, их параметры, трохоидальная теория волн зыби.

Ветровое волнение охватывает поверхностный слой. Причина: принцип Гельмгольнца - если две среды с разной плоскостью соприкасаются, то на границе раздела сред происходит сдвиг скорости. Физическая причина волновых колебаний: турбулентная пульсация.

1. Капиллярные волны (рябь) - слабый ветер 2 м/с над идеально гладкой поверхностью. Длина ряби - 13 см. Чем больше скорость ветра, тем меньше длина волны ряби. 1,7 см - критическая длина волны ряби.

2. Гравитационные волны. При длине волны ряби 1,7 см вступают в действие гравитационные силы. Гравитационные волны - разновидность волн на воде, при которых сила, возвращающая деформированную поверхность воды к состоянию равновесия, есть просто сила тяжести, т.е. перепад высот гребня и впадины в гравитационном поле. Гравитационные волны на воде не поперечны и не продольны. При колебании частицы жидкости описывают некоторые кривые, т.е. перемещаются как в направлении движения, так и поперёк него. В линеаризованном приближении эти траектории имеют вид окружностей. Это приводит к тому, что профиль волн не синусоидальный, а имеет характерные заострённые гребни и более пологие провалы. Нелинейные эффекты сказываются, когда амплитуда волны становится сравнимой с её длиной. Одним из характерных эффектов в этом режиме является появление изломов на вершинах волн. Кроме того, появляется возможность опрокидывания волны.

3. Зыбь: ветровые волны превращаются в зыбь, когда прекращается ветер. Имеют наиболее правильную форму. Δ Н – разница между волновой линией и серединой высоты волны, характеризует увеличение потенциальной энергии взволнованной поверхности. Чем сильнее ветер, тем больше высота волны, тем больше Δ Н.

Гесснер и Ранкин создали трохоидальную теорию зыби: частицы воды остаются на месте, а волна тем не менее сдвигается. R – радиус частицы, r – расстояние от центра частицы до того уровня, от которого начинается движение по трохоиде. h=2r, λ=2πR. Крутизна m=2r/2πR=r/πR≤1/3. период τ=λ/c=√2πλ/√g=0.8√λ. скорость c=1.25√λ

Зыбь - Мелкое волнение без ветра на водной поверхности (моря, рек, озер).