Главная > Разное > Динамические явления в водоемах
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

4.2. Проникновение развивающегося ветрового течения в глубину

Одной из количественных характеристик развития ветрового течения, представляющих научный и практический интерес, является увеличение во времени слоя воды, охваченного дрейфовым течением. Сведения по этому вопросу получены в

аэрогидравлических лотках русловой лаборатории ГГИ по материалам киносъемок потока, визуализированного частицами нейтральной плавучести [174].

При производстве экспериментов синхронно с регистрацией движения частиц, нейтральной плавучести осуществлялась регистрация элементов ветровых волн. Данные таких экспериментов подтвердили выводы, полученные по материалам исследований вихревой структуры развивающегося течения, о плавном увеличении толщины слоя, охваченного дрейфовым течением, при наличии гладкой водной поверхности и о резком ее увеличении с момента возникновения волн. Это явление отмечалось во всех экспериментах независимо от скорости воздушного потока над водной поверхностью. По мере приближения волнения к установившейся стадии проникновение дрейфового течения в глубину замедлялось, а затем прекращалось совсем. Однако и в условиях установившегося волнения граница между дрейфовым и компенсационным течениями нередко испытывала вертикальные колебания под влиянием вихревых образований. Если оси вихревых образований размещались несколько ниже достигнутого к данному моменту положению границы раздела, то происходило заглубление нижней границы дрейфового течения, в противоположном случае она приближалась к поверхности воды.

В качестве примера на рис. 4.3 жирной линией изображен ход осредиениого, а штриховой — предельного положения нижней границы дрейфового течения в поле съемки, размеры которого вдоль осевой плоскости лотка были примерно равны общей глубине потока. Колебания нижней границы дрейфового течения увеличивались в случаях увеличения размеров вихревых образований и при наложении развивающегося ветрового течения на остаточное течение.

Экспериментами установлено, что заглубление нижней границы дрейфового течения на начальных стадиях его развития не зависит от того, какой вид ветрового течения сформируется на конечной стадии процесса — однонаправленное или разнонаправленное по глубине. Различие в ходе процессов развития появляется в момент, когда в первом из названных видов течения влияние компенсационного переноса волн на дрейфовое течение начинает уменьшаться и затем полностью прекращается, а во втором виде течения его влияние продолжает возрастать и, следовательно, замедляет нарастание скорости дрейфового течения в связи с увеличивающимися потерями энергии потока на внутреннее трение. Последнее приводит к тому, что приращение скорости за одинаковые промежутки времени у формирующегося однонаправленного течения оказывается больше, чем у формирующегося разнонаправленного по глубине течения. Поэтому для формирования большего по скорости (в 2—4 раза) установившегося однонаправленного течения при одинаковой скорости ветра и равных прочих условиях требуется примерно столько же времени, сколько и для формирования меньшего по скорости установившегося

разнонаправленного по глубине ветрового течения. В экспериментах со слабым ветром и волнами на глубокой воде продолжительность развития течения превышала время нарастания волнения в 3—5 раз, а в экспериментах с сильным ветром продолжительность этих процессов оказывалась одинаковой.

Рис. 4.3. Изменение во времени положения границы раздела между дрейфовым и компенсационным течениями в процессе развития при разной скорости ветра (аэрогндравлический лоток размерами Значения

Наличие пленки окисления и загрязняющие вещества на водной поверхности препятствовали появлению ветровых волн и замедляли процесс их нарастания, в связи с чем различия продолжительности нарастания волнения и течений уменьшались даже в условиях волн на глубокой воде.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление