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 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

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 перемещения 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—б валов). Вы­сота таких валов от 1 до 4 м при длине от нескольких сотен метров до нескольких километров (рис. 103).

Происхождение подводных валов связывают с частичным раз­рушением волн, так называемым забуруниванием, которое проис­ходит на глубине, близкой к двойной высоте волны. При неполном разрушении волна теряет часть энергии, и переносимый ею матери­ал отлагается на дне в виде подводного вала. В отличие от прибоя при частичном разрушении волны волновое движение не прекраща­ется, а лишь происходит перестройка волны в волну с меньшими параметрами. На отмелых берегах зона частичного разрушения волн может быть довольно широкой, и здесь целесообразно наряду с динамическими зонами действия волновых колебаний и зоной действия прибойного потока выделять зону забурунивания.

Множественность подводных валов связана, по-видимому, с тем что волны разной балльности испытывают забурунивание на разных глубинах. Подводные валы как бы маркируют те зоны подводного склона, над которым» происходит частичное разрушение волн опреде­ленной балльности.

Известны также гораздо более крупные аккумулятивные формы, происхождение которых ев я с поперечным перемеще­нием. Они называются береговыми барами (в ан­глийской литературе — Barrier beach, barrier is­lands). Береговые бары сложены материалом дон­ного происхождения (не­редко рекушей, ракушеч­ным или коралловым пес­ком). Они протягиваются на десятки, а то и сотни километров вдоль изре­занных низменных мор­ских берегов и обычно от­деляют от моря прибреж­ную акваторию, называе­мую лагуной (рис. 104). Подножья многих баров располагаются на глубине 10—20 м, а над водой они воздымаются на 5—7, а то и на несколько десят­ков метров. Столь значи­тельная высота бара до­стигается за счет дюн, не­редко увенчивающих эти формы. Если не считать эти навеянные образова­ния, то в среднем относи­тельная высота баров над их подножьем составляет 15—30 м или 4—5 м над уровнем моря. Бары очень широко распространены; общая протя­женность берегов, окаймленных барами, составляет до 10% от всей протяженности береговой линии Мирового океана. Типичными при­мерами берегового бара могут служить Арабатская стрелка на западном побережье Азовского моря, очень крупные береговые

бары Мексиканского и Гвинейского заливов, Атлантического по­бережья США.

Причины образования баров еще во многом неясны. Несомненно лишь то, что они образовались за счет донного перемещения нано­сов. Можно предполагать, что их формирование связано с повы­шением уровня океана в послеледниковое время и выработкой под­водного профиля, с перестройкой профиля затопленных равнин субаэральной аккумуляции. Повсеместное распространение баров определенно указывает на планетарные причины их формирования.

В первом приближении образование берегового бара можно представить в следующем виде. Субгоризонтальные поверхности за­топленных аккумулятивных равнин оказываются слишком отлоги­ми, неудовлетворяющими условиям динамического равновесия в волновом поле. Волны, вырабатывая соответствующий профиль подводного склона, выносят в сторону берега большие массы рых­лого материала. В некоторой зоне формирующегося подводного берегового склона количество перемещенного материала с больших глубин оказывается столь значительным, что дальше весь он уже не может перемещаться. Излишки перемещаемых наносов выпада­ют из движения, создавая накопление в виде подводной аккумуля­тивной формы — подводного бара. В течение некоторого времени подводная аккумулятивная форма сохраняет способность переме­щаться в сторону берега за счет пересыпания наносов с ее морского склона на склон, обращенный к берегу. Однако сама форма в ус­ловиях стабилизации уровня моря становится препятствием для поступающих с подводного берегового склона наносов, которые, от­лагаясь на ее морской стороне, способствуют разрастанию бара в ширину.

Одновременно с ростом подводного бара в ширину за счет на­брасывания наносов на гребень и общего перемещения на меньшие глубины бар растет и в высоту, но до определенных пределов. Этот предел обусловливается глубиной, на которой разрушаются волны и которая близка или равна двойной высоте волны. Следовательно, при стабильном положении уровня моря отсутствуют условия для превращения подводного бара в надводную аккумулятивную форму. В связи с этим, а также на основе данных о том, что высота баров может достигать 7 м над уровнем моря, можно прийти к выводу, что образование береговых баров (или островных, под которыми разумеются цепочки аккумулятивных островов — участков гребня подводного бара, вышедших на поверхность) связано с изменениями уровня Мирового океана в новейшее время.

ПРОДОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НАНОСОВ

При подходе волн под косым углом к берегу возникает продоль­ное, или вдольбереговое, перемещение наносов. Принципиальная схема этого процесса такова (рис. 105). Представим себе участок подводного склона с однородным уклоном, сложенный наносами одинаковой крупности. Волны подходят к берегу под косым углом. При прохождении гребня волны над частицей наносапоследняя? должна смещаться вверх по склону по направлению распростране­ния волн. Но из-за наклона дна в действительности частица пере­местится по равнодействующей волнового импульса и силы тяже­сти. При прохождении ложбины волны частица должна сместиться в противоположном направлении, но теперь уже по равнодействую­щей обратного волнового импульса и силы тяжести. Так, от одного волнового колебания к другому частица совершит путь по зигзагообразной

траектории, в итоге пройдя некоторое расстояние вдоль берега (переместится из точки А в точку D, (рис. 105).

При косом подходе волн частицы наносов будут совершать вдольбереговое перемещение и в зоне пляжа. Прибойный поток,, взбегая на пляж, первоначально сохраняет направление движения породившей его волны, но по мере приближения к вершине заплеска все больше отклоняется от этого направления под действием силы-тяжести. Обратный поток сбегает по направлению наибольшего уклона. Таким образом, прибойный поток описывает на пляже асимметричную траекторию, напоминающую параболу, а вместе-с ним по такой же траектории по пляжу вдоль береговой линии пе­ремещается обломочная частица, подхваченная потоком. Новый прибойный поток заставит переместиться ее вдоль берега еще даль­ше и т. д., и в итоге за какой-то отрезок времени она пройдет опре­деленный путь вдоль берега.

Величина пути частицы, как и величина продольного перемеще­ния по подводному склону, за определенный отрезок времени ил» скорость продольного перемещения зависит от величины угла под­хода волны к берегу. Если угол подхода равен 90°, скорость про­дольного перемещения равна нулю. Казалось бы, чем меньше угол подхода, тем скорость продольного перемещения должна быть больше. Однако на самом деле это не так, поскольку при малом? угле подхода волна должна будет пройти большее расстояние над мелководьем, а это приведет к большей потере энергии и потере наносодвижущей способности. Оптимальная величина угла подхо­да— угол в 45° или близкий к этой величине. В работах, посвященных исследованию вдольберегового перемещения наносов, опти­мальный угол обозначается буквой ср.

До сих пор мы говорили о перемещении элементарной частицы. Но совершенно очевидно, что охарактеризованные закономерности присущи перемещению множества частиц и что при благоприятных условиях на пляже и на подводном береговом склоне происходит массовое перемещение наносов. Массовое перемещение наносов вдоль берега в одном направлении за длительный отрезок времени, например за год, получило название потока наносов.

Поток наносов характеризуется мощностью, емкостью и насы­щенностью. Для понимания процессов размыва и аккумуляции важ­но также учитывать интенсивность поступления материала, питаю­щего поток наносов. Источники поступления могут быть различны­ми: материал, образующийся в результате разрушения волнами какого-либо участка берега, материал, поступающий с верхней час­ти берегового уступа за счет склоновых процессов, биогенный мате­риал и т. д.

Мощность потока — это то количество наносов, которое реально перемещается вдоль берега за год. Емкостью называется то коли­чество наносов, которое волны способны перемещать. Если мощ­ность равна емкости, то это значит, что вся энергия волн или при­боя затрачивается только на транспорт. Тогда говорят, что поток наносов насыщен. Ни размыва берега, ни отложения наносов при этом не происходит.

Следовательно, насыщенностью потока следует называть отно­шение мощности к емкости. Если это отношение меньше 1, поток ненасыщен. Какая-то доля волновой энергии свободна от работы по переносу материала и будет преобразована в работу по размыву берега.

Если емкость потока падает или она меньше, чем поступление наносов на данный участок, можно говорить о превышении интенсивности поступления наносов над емкостью потока наносов. В ре­зультате часть материала прекращает движение и отлагается, образуется аккумулятивная форма.