Продольное перемещение наносов

При подходе волн под косым углом к берегу воз­никает продольное, или вдольбереговое, перемещение наносов. Принципиальная схема этого процесса такова. 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 наноса последняя должна смещаться вверх по склону по направлению распространения волн. Но из-за наклона дна части­ца переместится по равнодействующей волнового движения и силы тяжести. При прохождении ложбины волны частица должна сместиться в противоположном направлении, но теперь уже по равнодействующей обратного волнового движения и силы тяже­сти. Так, от одного волнового колебания к другому частица совер­шит путь по зигзагообразной траектории, т. е. пройдет некоторое расстояние вдоль берега — переместится из точки А в точку D.

При косом подходе волн частицы наносов совершают 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. В итоге за какой-то отрезок времени она пройдет определенный путь вдоль берега.

Длина пути частицы, как и путь продольного перемещения по подводному склону, за определенный отрезок времени, или 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 при малом угле подхода волна должна бу­дет пройти большее расстояние над мелководьем, а это приведет к большей потере энергии и потере наносодвижущей способности. Поэтому оптимальная величина угла подхода—45° или близкая к этой величине.

До сих пор мы говорили о перемещении элементарной частицы. Но охарактеризованные закономерности присущи перемещению множества частиц, и при благоприятных условиях на пляже и на подводном береговом склоне происходит массовое перемещение наносов. Такое 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, поступающий с верхней час­ти берегового уступа за счет склоновых процессов, биогенный ма­териал и др.

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, свободной от работы по переносу материала, будет направлена на размыв берега.

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

Образование аккумулятивных форм при продольном перемещении наносов

Из сказанного выше очевидно, что максимальная емкость потока наносов достигается при подходе волн к берегу под углом, близким к 45°. Если вследствие изменения контура бе­рега происходит изменение угла подхода, емкость потока понижа­ется, интенсивность поступления материала оказывается избыточ­ной по отношению к ней, начинается аккумуляция материала. Та­кой случай возможен, например, если контур берега образует входящий угол abc. Тогда за точкой перегиба конту­ра b угол подхода приближается к 90°, скорость перемещения рез­ко сокращается, а со стороны а материал продолжает поступать с прежней интенсивностью. Начинается аккумуля­ция материала, образуется аккумулятивная форма заполнения входящего угла контура берега. Поскольку форма рельефа на всем своем внутреннем периметре примыкает к берегу, ее назы­вают примкнувшей. К этой категории относятся различные акку­мулятивные террасы в вершинах заливов, перед молами пор­тов и др.,

Падение емкости потока наносов может иметь место и при огибании им выступа контура берега (рис. 113,5). При этом в точке b и за ней угол подхода волн резко уменьшается, а при еще большем отклонении береговой линии за выступом волны данного направления смогут подойти к берегу на этом участке только в результате дифракции — огибания выступа берега. При дифракции происходят растяжение фронта волны и понижение ее удельной энергии. И в том, и в другом случае емкость потока па­дает, образуется аккумулятивная форма— коса. Она причленяется к берегу только своей корневой частью, а растущее ее окончание (дистальное) остается свободным, поэтому коса называется свободной аккумулятивной формой.

Уменьшение емкости потока наносов может быть вызвано ос­лаблением волнения на участке берега, защищенном со стороны моря каким-либо препятствием, например островом (рис. 113,5). Тогда в «волновой тени» начинается аккумуляция. Образуется аккумулятивная форма, которая в ходе своего роста может пол­ностью перегородить пролив и причлениться дистальным концом к острову. Ее называют томболо или переймой (рис. 114). Такая форма может быть названа также замыкающей.

Другой тип замыкающей формы может образоваться, если берег защищен со стороны моря далеко выступающим мысом. Тогда у входа в залив образуется замыкающая форма — пересыпь. Береговые бары, если они присоединены в одной или нескольких точках к выступам береговой линии, также становятся замыкаю­щими аккумулятивными формами. Аналогичная форма может также образоваться, если коса, возникшая перед входом в залив, в ходе роста достигает противоположного берега залива.

Существующие в природе аккумулятивные береговые формы большей частью представляют собой либо усложненные варианты рассмотренных здесь случаев, либо комбинацию нескольких из них.

Абразия

До сих пор речь шла о транспортирующей и акку­мулятивной деятельности морских волн и прибоя. Но эти же фак­торы нередко вызывают и разрушение берега. Разрушительная работа моря называется абразией. Различают три вида абразии— механическую, химическую и термическую.

Механическая абразия—разрушение пород, слагающих бере­га, под действием ударов волн и прибоя и бомбардировки обло­мочным материалом, переносимым волнами и прибоем. Это основной вид абразионной работы моря, который всегда присутствует при химической и термической абразии.

Химическая абразия— разрушение коренных пород, слагаю­щих берег и подводный береговой склон, в результате растворе­ния их морской водой. Основным условием проявления химиче­ской абразии, подобно карсту, является растворимость пород, сла­гающих берег.

Термическая абразия— разрушение берегов, сложенных мерзлыми породами или льдом, в результате отепляющего дейст­вия морской воды на лед, содержащийся в мерзлой породе или слагающий прибрежные ледники.

Мы уже знаем, что концентрация волновой энергии у мысов изрезанного берега и недонасыщение береговой зоны наносами способствуют возникновению абразионного процесса. Важнейшей предпосылкой развития абразионного берега является также кру­той уклон исходного профиля подводного берегового склона. При этом условии расход энергии волны при прохождении ее над подводным береговым склоном происходит лишь в пределах узкой зоны дна, поэтому к береговой,пинии волны приходят с боль­шими запасами энергии. При разрушении волн, т. е. при прибое, который в данных условиях имеет особенно бурный характер, мак­симальное механическое воздействие на слагающие берег породы приходится на участок, непосредственно прилегающий к берего­вой линии. В результате здесь образуется выемка — волноприбойная ниша. Дальнейшее углубление ниши приводит к обрушению нависающего над ней карниза. В зону прибоя поступает масса обломков породы. Они служат теперь материалом, при помощи которого прибой, бомбардируя ими образовавшийся уступ, еще интенсивнее разрушает берег.

Процесс выработки волноприбойной ниши и обрушения нави­сающего над ней карниза повторяется неоднократно. Постепенно вырабатывается вертикальный или почти вертикальный уступ— абразионный обрыв, или клиф. По мере отступания клифа под ударами волн и прибоя перед его подножьем вырабатывается сла­бо наклоненная в сторону моря площадка, называемая бенчем. Бенч начинается у самого подножья клифа, т. е. у волноприбой­ной ниши, и продолжается также ниже уровня моря.

Чем больше идет отступание клифа, т. е. чем дольше и интен­сивнее работает абразия, тем положе становится та часть бенча, которая прилегает к клифу. Благодаря этому профиль абразион­ного берега постепенно приобретает вид выпуклой кверху кривой. Выположенная верхняя часть профиля становится все шире, и со временем волнам, для того чтобы достигнуть берега, приходится преодолевать очень широкую полосу образовавшегося мелководья. Большая затрата волновой энергии при прохождении над мелко­водьем приводит в конечном счете к затуханию, а затем и к пол­ному прекращению абразии. Таким образом, абразия сама, по мере своего развития, создает условия, которые ставят предел абразионному процессу.

Скорость абразии оценивается величиной отступания бровки или подножья клифа за определенный отрезок времени, например за год. Она зависит от параметров волн, но есть и ряд других условий, ее определяющих. Так, высокие берега отступают мед­леннее, чем низкие. Берега, сложенные более прочными породами, разрушаются медленнее, чем берега, сложенные рыхлыми или сла­босцементированными породами. Замечено, например, что берега, сложенные кристаллическими изверженными породами, нередко вообще не обнаруживают сколько-нибудь заметных признаков от­ступания. Берега же, сложенные глинами, мергелями, суглинками, песками или слабосцементированными песчаниками, отступают очень быстро, на несколько метров в год.