Общая геоморфология (стр. 51 )

Для понимания волновых процессов на берегах морей необходи­мо иметь также представление о рефракции. Рефракцией называ­ется разворот фронта волны по мере подхода ее к берегу, причем этот процесс осуществляется таким образом, что фронт волны стре­мится принять положение, параллельное берегу. У ровного берега при полном осуществлении рефракции так и получается, а у изре­занного в силу того, что каждый отрезок фронта стремится к тому, чтобы быть параллельным соответствующему отрезку берега, получается как бы сжатие фронта у мысов и его растягивание в бухтах. В результате возникает концентрация волновой энергии у мысов и рассеяние в вогнутостях берегового контура (рис. 99).

Волновые течения. Фактические орбиты, по которым движутся частицы воды, при волнении несколько разомкнуты, что обусловли­вается пульсационным характером воздействия ветра на водную по­верхность. Благодаря разомкнутости орбит происходит не только перемещение формы волны, но и фактическое перемещение массы воды в направлении распространения волнения, т. е. в сторону берега. Это создает повышение уровня моря у берегов по сравнению с положением уровня в открытом море. Перевес уровня вызывает образование компенсационных течений, которые получили название волновых течений.

При подходе волн под прямым углом к берегу, имеющему отло­гий подводный склон, первое разрушение волн происходит еще на значительном расстоянии от него. Массы воды, скапливающейся

Уровень моря

у берега, подпруживаются «живой стеной» прибоя до тех пор, пока

они не найдут выхода на каком-либо участке, где эта «стена» не­сколько ниже, чем в других мес­тах. Тогда массы воды прорыва­ются от берега в сторону моря. Такое явление получило название разрывного течения (рис. 100). Разрывные течения в силу своего бурного характера развивают ско­рость до нескольких метров в се­кунду и способны выносить из прибрежной полосы во внешнюю зону большое количество взмучен­ных наносов. Они становятся, та­ким образом, причиной утечки наносов из прибрежной полосы береговой зоны.

в:

Рис. 100. Волновые течения: А — дон­ное противотечение; Б — вдоль береговое течение; В — разрывное течение: / — направление распространения волн; 2—направление течений

При подходе волн к берегу с пологим подводным склоном (т. е. к отмелому берегу) под острым углом отток излишков воды про­исходит в направлении, парал­лельном берегу в "сторону тупого угла, т. е. в сторону угла, допол­няющего угол подхода до 180°. В результате образуется течение, называемое вдольбереговым вол­новым течением. Оно также име­ет значительные скорости и наря­ду с собственно волновыми дви­жениями является важным сред­ством перемещения наносов вдоль берега.

При подходе волн к берегу с крутым подводным склоном (так называемому приглубому берегу) перекос уровня разрешается возникновением донного течения, направленного от берега в сторо­ну моря. Этот вид течения называется донным противотечением. Оно также способствует уносу обломочного материала из прибреж­ной полосы во внешнюю зону береговой зоны.

ПОПЕРЕЧНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ

Массы обломочного материала в береговой зоне, перемещаемого волнами и прибойным потоком, называются морскими наносами. Представим себе пологий подводный склон, сложенный частицами наносов одинаковой крупности и имеющий на всем своем протя­жении одинаковый уклон. Волны подходят к берегу под прямым углом. На глубине, равной половине длины волны, начнется дефор­мация волн и будет проявляться их воздействие на частицы наносов,; лежащие на дне (рис. 101). Однако при слабой деформации перевес

Нейтральная точка

Уроеен

Рис. 101. Профиль динамического равновесия подводного берегового склона, сложенного наносами одинаковой крупности

«прямых скоростей» над «обратными скоростями» будет еще незна­чителен, но, поскольку частица находится на наклонном дне, к уси­лию обратного волнового импульса прибавится действие силы тя­жести. В результате частица несколько сместится вниз по склону. Чем ближе к берегу, тем сильнее асимметрия скоростей волновых движений, и в некоторой точке прямые скорости будут уже настоль­ко значительными, что они полностью уравновесят суммарное воз­действие обратных скоростей и силы тяжести. В результате в этой точке частица будет совершать только колебательные движения то вверх, то вниз по склону, не перемещаясь ни к берегу, ни от него. Такая точка называется нейтральной, а совокупность нейтральных точек на подводном склоне — нейтральной линией для наносов данной крупности.

Выше нейтральной точки перевес прямых скоростей над обрат­ными будет уже не только компенсировать совместное действие обратных скоростей и силы тяжести, но и превосходить его. В ре­зультате здесь образуется зона перемещения материала вверх по склону. В целом, таким образом, ниже нейтральной линии устанав­ливается зона выноса материала, который будет отлагаться в ниж­ней части подводного берегового склона, а выше нейтральной ли­нии— зона выноса материала вверх по склону, который будет на­капливаться у берега. Положение нейтральной линии, в свою очередь, не остается постоянным, так как углубление обеих зон будет обусловливать изменение углов наклона дна и глубин над склоном и, следовательно, смещение нейтральной линии. В конечном счете обе зоны выноса сомкнутся, а профиль берега в целом, включая подводный береговой склон и собственно берег, приобретет вид за­кономерно вогнутой кривой. Такой профиль может быть назван профилем динамического равновесия, поскольку в каждой его точке будет достигнуто такое соотношение уклонов дна, при котором эти уклоны будут компенсировать преобладание прямых скоростей над обратными. Частицы наносов будут находиться в движении подоб­ном тому, которое наблюдается в зоне нейтральной линии, но сме­щение их вниз или вверх по склону прекратится.

Динамическое равновесие не может быть достигнуто в природ­ных условиях вследствие непостоянства и разнообразия действую­щих факторов. Приведенная схема только позволяет уяснить общие тенденции перемещения частиц наносов по профилю, т. е. при под­ходе волн под прямым углом к береговой линии.

ПЛЯЖ И СОРТИРОВКА МАТЕРИАЛА

В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ ПРИБОЙНОГО ПОТОКА

Скопление наносов в зоне действия прибойного потока называ­ется пляжем. Обычно, в соответствии с вышеописанными законо­мерностями, пляж бывает сложен более крупными наносами, чем

подводный береговой склон. Для формирования пляжа имеют зна­чение, во-первых, отмеченное ра­нее убывание скоростей прибой­ного потока по мере его продви­жения вверх по склону и, во-вто­рых, соотношение скоростей пря­мого и обратного потоков. Вслед­ствие того, что максимальные скорости прямого потока достига­ются им в начале движения, имен­но здесь, близ зоны разбивания волн, накапливается самый крупный обломочный материал. Далее вверх по пляжу отмечается

Рис. 102. Пляж неполного профиля (Л) и береговой вал (Б) — пляж пол­ного профиля (по ): / — коренные породы; 2 — отложения пляжа

зако­номерное убывание крупности наносов.

По морфологическим призна­кам можно выделить пляжи пол­ного и неполного профиля. Пляж полного профиля образуется в случае, если впереди формирующегося накопления наносов имеется достаточно свободного пространства. Тогда пляж приобретает вид берегового вала, чаще всего с отлогим и широким морским склоном и коротким и более крутым склоном, обращенным к берегу. Если пляж формируется у подножья уступа, то образуется прислонен­ный пляж, или пляж неполного профиля с одним склоном, обра­щенным в сторону моря (рис. 102).

Пляж —элементарная аккумулятивная форма, знание законо­мерностей образования и динамики которой позволяет разобраться в динамике и происхождении более сложных береговых аккумуля­тивных образований. Некоторые закономерности динамики пляжа при косом подходе волн к берегу будут рассмотрены ниже.

ПОДВОДНЫЕ ВАЛЫ И БЕРЕГОВЫЕ БАРЫ

При поперечном перемещении наносов возникают различные подводные и береговые аккумулятивные формы. В частности, при поперечном перемещении наносов может сформироваться пляж. Нередко о том, что данный пляж или другая аккумулятивная форма

Рис. 103. Схема образования подвод­ных валов. Штрихпунктирной линией доказаны кривые расхода энергии волн (по )

образовались при поперечном перемещении наносов, можно судить по составу слагающего их материала. Так, если береговая аккуму­лятивная форма сложена материалом преимущественно подводного происхождения (ракушей, коралловым песком и т. д.), очевидно, что питание ее осуществляется за счет поступления материала с подводного склона, т. е. главным образом за счет поперечного пepeмещения наносов.

С процессом поперечного перемещения наносов связано, как полагают, образование подводных валов. Это аккумулятивные фор­мы, сложенные обычно песчаным материалом и протягивающиеся вдоль берега параллельно друг другу (2—3, реже 5—6 валов). Вы­сота таких валов от 1 до 4 м при длине от нескольких сотен метров до нескольких километров (рис. 103).