Особенности развития берегов и береговых волн

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра судовождения

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По географии водных путей

на тему: Особенности развития берегов и береговых волн

Выполнил:

Опарий Д.

Мурманск

Содержание

Введение

1. Место учения о морских берегах в системе наук о Земле

2. Определение основных береговых элементов

3. Описание волн и их влияние на побережье

4. Типы морских берегов и их образование

Заключение

Введение

Вопросы изучения природных явлений и одновременно проблема охраны окружающей среды становятся всё более актуальными. Воздействие человека на окружающую среду становится все более существенным фактором ее развития. В некоторых природных системах это воздействие стало зачастую определяющим. Ярким примером может служить береговая зона морей и океанов, озер и водохранилищ, которую люди прямо или косвенно преобразовывали в соответствии со своими социальными и экономическими потребностями. Задача выработки правильных критериев природопользования может решаться лишь при высоком уровне изучения природных явлений, в том числе и таких динамичных комплексов, как морские берега, развитие которых протекает при исключительно сложном взаимодействии разнообразных процессов.

1. Место учения о морских берегах в системе наук о Земле

Геоморфология морских берегов представляет собой раздел общей геоморфологии. Объект её изучения - рельеф, его происхождение и динамика, история формирования береговой зоны морей и океанов.

Прибрежные полосы суши, окаймляющие океаны, моря и крупные озёра, могут быть выделены как особый тип природной среды. Изучение морских берегов - задача весьма сложная. Морские берега развиваются в условиях тесного контакта твёрдой и жидкой оболочек Земли, атмосферы и биосферы, что определяет комплексность подхода к их изучению. Сложность эта ещё более возрастает, если учесть, что морские берега подвергаются всё более усиливающемуся воздействию человека, всё более интенсивному хозяйственному освоению.

2. Определение основных береговых элементов

В употреблении терминов для обозначения разных частей побережий наблюдается большой разнобой, поэтому необходимо дать определение некоторых понятий.

Линию пересечения уровня моря с поверхностью суши называют береговой линией. Но известно, что уровень океана непостоянен и соответственно в природе приходится иметь дело с реальной береговой линией, положение которой периодически и не периодически изменяется. На берегах океанов и морей с приливами береговая линия перемещается то в сторону суши, то в сторону моря, изменяя в то же время и своё высотное положение. В своих крайних значениях эти перемещения береговой линии могут достигать 15 км в горизонтальном направлении и 15 м в вертикальном. На побережьях без приливов береговая линия тоже зачастую перемещается, причиной чего могут являться следующие явления: 1) ветры, нагоняющие воду к берегу, особенно в узкие заливы, и сильно повышающие её уровень; 2) Значительные и резкие изменения атмосферного давления, вызывающие образования в озёрах стоячих волн (сейш); 3) сезонные или многолетние периоды колебаний уровня, вызванные изменениями приходно-расходного баланса воды; 4) разрушение берегов или отложение около них наносов деятельность волн, течений и впадающих рек и т.п.

Таким образом, береговые линии, оконтуривающие на мелкомасштабных картах материки и острова представляют собой лишь условный знак, осредненно изображающий протяжение зоны большей или меньшей ширины - зоны, в пределах которой происходит перемещение береговой линии.

Берег - это полоса земной поверхности, прилегающая к береговой линии со стороны суши и, если не учитывать прилив или нагон, ограниченная с этой стороны некоторой линией, отмечающей максимальное распространение потока воды, образующегося при разрушении морских волн, - прибойного потока. Зону современного взаимодействия суши и моря О.К. Леонтьев предлагает называть береговой зоной. В береговую зону входят подводный береговой склон и зона действия прибойного потока (берег). Скопление рыхлых наносов в последней зоной называют пляжем.

Пляж в сторону моря переходит в полого падающий подводный береговой склон, который покрыт поверх абразионной поверхности коренных пород тонким плащом рыхлых наносов, которые могут перемещаться волновыми движениями. В сторону моря подводный береговой склон переходит в аккумулятивную подводную террасу, оканчивающуюся крутым склоном.

Также следует остановиться на понятии побережье. Под этим термином следует понимать зону морфологически отчётливо выраженных следов взаимодействия моря и суши, выработанных как при современном стоянии уровня моря, так и при уровнях более высоких или более низких в прошлом.

3. Описание волн и их влияние на побережье

Ведущая роль в структуре комплекса действующих на прибрежную полосу суши сил принадлежит различным движением водным масс, важнейшими их которых являются ветровое волнение и производные от него гидрологические явления: зыбь, прибойный поток, волновые течения. Кроме того, большое значение имеют такие гидродинамические факторы, как приливно-отливные и сгонно-нагонные явления, включающие в себя как кратковременные изменения уровня моря или океана, так и связанные с ними течения, стоковые течения, цунами, рассеивание энергии постоянных течений на мелководьях, стоковые течения рек, стоячие волны.

Волны. Волны возникают при воздействии ветра на водную поверхность моря или озера. При этом энергия ветра передаётся поверхностному слою воды, частицы которого начинают совершать колебательные движения. Сущность этих движений заключается в том, что частицы воды начинают описывать круговые пути в вертикальной плоскости, проходящей в направлении ветра. Благодаря вязкости воды движение постепенно распространяется и на более глубокие её слои, причём все частицы воды, находящиеся в одной фазе кругового движения, располагаются рядами, перпендикулярными направлению ветра. Там, где частицы этого ряда занимают наивысшее положение в своём орбитальном движении, на поверхности воды возникает повышение - гребень волны, там же, где частицы приходят в найнизшее положение, образуется понижение - ложбина волны или подошва волны.

Для характеристики морских волн используются следующие величины: 1) высота волны h - вертикальное расстояние частицы в её наивысшем и найнизшем положении на её круговом пути; 2) длина волны L, т.е расстояние между двумя смежными гребнями или двумя смежными ложбинами, которое редко бывает более 200 м; 3) скорость распространения волны c; 4) период волны T, т.е промежуток времени между двумя последовательными прохождениями гребня через одну определённую точку. Кроме того в каждой волне можно выделить фронт, или передний склон, в котором частицы воды проходят нисходящую часть своего орбитального пути, и тыловой склон, в котором частицы поднимаются до уровня гребня. Эти параметры волн зависят от силы ветра, продолжительности его действия на водную поверхность и от разгона, т. е. от величины площади, над которой ветер проявляет своё действие и сохраняет своё направление. В связи с этим в более или менее обособленных морях, например, отделённых от океана цепочкой островов (Охотское море, Карибское море), и во внутриматериковых бассейнах (Каспийское море, Аральское море) волны не достигают такой величины, как в открытом океане. Особенно больших размеров достигают волны в расширенных частях океанов в южном полушарии.

Различают волны глубокого моря и волны мелководья. Волны мелководья проходят над глубинами, меньшими, чем Ѕ длины волны. В отличии от волн глубокого моря волны мелководья испытывают воздействие морского дна. Это воздействие проявляется в том, что орбиты колеблющихся частиц воды приобретают вид неправильных эллипсов. В результате возникает неравенство орбитальных скоростей, которое получило название асимметрии скоростей. Она имеет огромное значение для динамики наносов в береговой зоне. Она определяет разный характер движения частиц наносов, имеющих разную крупность. Более крупные частицы могут прийти в движение лишь при больших скоростях, но эти большие скорости направлены в сторону берега. Следовательно, крупные частицы наносов на дне в береговой зоне имеют тенденцию к движению вверх по склону, в сторону береговой линии. Мелкие частицы, напротив, в состоянии прийти в движение при очень малых скоростях, а при больших могут оторваться от дна, перейти во взвешенное состояние и затем оказаться во власти течений, направленных от берега.

Прибойный поток. Деформация орбиты в волне сопровождается деформацией её профиля. Передний склон волны по мере уменьшения глубины, т.е. по мере приближения к берегу, становится всё круче. Когда крутизна склона достигает критической величины, то гребень волны, нависая над ложбиной, обрушивается. Происходит разрушение волны. При этом процессе гребень волны преобразуется в плоский поток воды, взбегающий на берег - прибойный поток или накат. Движение его происходит по инерции, которой обладает масса воды, образовавшей это поток в результате обрушения гребня. Если берег имеет вид обрыва или уступа, прибойный поток ударяется об этот обрыв и гидравлически воздействует на него, в результате чего может происходить разрушение уступа прибоем - абразия берега. Если берег имеет вид аккумулятивной наклонной поверхности - пляжа, то прибойный поток, взбегая вверх по этой поверхности, теряет скорость, и затем, когда она достигает нулевого значения, происходит сток воды под действием силы тяжести, т.е. в направлении наибольшего уклона этой поверхности (откат). Прибойный поток и является тем фактором, который обусловливает перемещение наносов и их аккумуляцию на берегу.

При распространении волн в открытом море под некоторым углом береговой линии фронт волны неодноременно вступает в пределы мелководья, т.е. одни, ближние к берегу его участки начинают испытывать воздействие дна раньше, чем другие, которые, ещё находятся над большими глубинами моря. В результате происходит замедление скорости распространения фронта волны на участке над мелководьем, тогда как часть фронта, находящаяся над глубоким морем, продолжает постепенный разворот фронта волны, тем больший, чем ближе в целом фронт волны располагается по отношению к береговой линии. Этот процесс разворота фронта волны получил название рефракции волн. Если рефракция вол осуществляется полностью, то фронт волны устанавливается параллельно береговой линии, и волны, таким образом, подходят к берегу уже под прямым углом. Если береговая линия извилиста, состоит из чередующихся бухт и мысов, то фронт волны стремится стать параллельным каждому элементарному отрезку береговой линии, который можно уподобить прямой. В результате происходит изгиб фронта волны, при котором его очертания в смягчённой форме как бы повторяют контуры береговой линии. При этом у мысов будет происходить сближение фронтов волн, а в бухтах - их расхождение.

Зыбь. Над глубокими частями открытого моря ветровые волны обычно имеют очень беспорядочный вид: ряды гребней распадаются на отдельные звенья, не параллельные между собой, а на их склонах часто формируются волны второго порядка, создающие в целом картину очень сложного рельефа водной поверхности. После затухания ветра волнение принимает более упорядочены вид, волны приобретаю вид правильных длинных валов, так называемой зыби. Волны зыби могут распространяться на огромные расстояния в тысячи километров за пределы области, подвергавшейся непосредственному воздействию ветра, и сохраняются в течение многих дней после окончания шторма. Поэтому часто именно волны зыби являются главным фактором формирования рельефа побережий.

Течения. Волновые процессы, создавая неоднородность гидродинамического поля, обуславливают образование в береговой зоне различных течений, т.е. поступательных движений масс морской воды, имеющих важнейшее значение, прежде всего для литодинамических процессов, т.е. процессов перемещения осадочного материала.

Дрейфовые течения, возбуждаемые доминирующими ветрами, в тех случаях, когда они проходят параллельно берегу и в близком от него расстоянии, могут играть некоторую роль в его формировании.

Большое значение, благодаря непосредственному примыканию к берегу имеют вдольбереговые течения, которые некоторые исследователи называют энергетическими. Они возникают при косом подходе волн к берегу. Такие же течения возникают при нагоне воды к берегу ветрами, вызывая повышения её уровня. Однако они имеют ограниченное распространение и продолжительность.

Отдельно стоит остановиться на разрывных течениях, которые возникают из вдольберегового течения в неопределённых, меняющихся местах берега в виде поперечного к берегу потока в 15-30 м шириной, охватывающего всю массу воды от поверхности до дна и достигающего значительной скорости. Мощность такого потока зависит от высоты прибоя. Воды разрывных течений отличается значительной мутностью по сравнению с соседними участками водной поверхности, поэтому отчётливо выделяется на аэрофотоснимках. Разрывные течения образуют эрозионные борозды в рыхлых отложениях подводного склона.

Приливно-отливные течения, обусловленные притягивающим действием Луны и Солнца на водную оболочку Земли, приобретают значительную скорость в узких проливах. Можно различать два случая: 1) в проливах, на обоих концах которых прилив приходится не в одно и то же время; в этом случая проливное течение может быть очень сильным даже тогда, когда высота его не очень велика; так в Мессинском проливе, где приливное течение достигает скорости пять узлов, высота прилива в Ионическом и Тирренском моря достигает всего 20-30 см; 2) в проливах с большой высотой прилива даже в том случае, когда на обоих концах пролива приливы мало отличаются по времени наступления.

4. Типы морских берегов и их образование

Ингрессионные берега. Срезание мысов абразией и заполнение или отчленение заливов береговыми аккумулятивными формами приводит к выравниванию береговой линии. Говоря о выравнивании берега, то тем самым подразумеваем, что на каком-то этапе развития береговая линия была неровной, изрезанной.

20-17 тыс. лет назад уровень океана был на 100-120 м ниже современного. Связано это с тем, что обширные пространства суши были заняты ледниковыми покровами последнего четвертичного оледенения. В ледниках были скoнцентриpованы огромные массы замерзшей воды. Таяние ледников привело к возвращению этих масс воды в мировой влагооборот, произошло повышение уровня океана. Это событие получило название послеледниковой, или голоценовой, или фландрской трансгрессии. B ходе нее уровень Мирового океана достиг высотной отметки, близкой к современной, около 6 тыс. лет назад. Таким образом, возраст береговой зоны Мирового океана равен примерно 6 тыс. лет.

Воды океана проникали, прежде всего, в понижения рельефа затопляемой суши. Этот частный вид трансгрессии называется ингрессией. Поскольку поверхность суши всегда в той или иной мере расчленена или действием эрозии и других экзогенных факторов, или в результате дифференцированных вертикальных движений земной коры, то берега, которые возникли при этом, унаследовали в очертаниях исходный характер расчленения. Такие извилистые, изрезанные берега, образовавшиеся при ингрессии моря, называются ингрессионными.

Шхерными берегами называют низменные берега стран, подвергшихся ледниковой денудации. Они характеризуются огромным количеством мелких островов - шхер или луд, представляющих собой подтопленные «бараньи лбы», гигантские отторженцы и валуны, или образующихся в результате подтопления ландшафта так называемых «курчавых скал». В более редких случаях шхеры могут быть образованы друмлинами или другими мелкими формами ледниковой аккумуляции. Шхеры особенно характерны для берегов Швеции, Финляндии, западного берега Белого моря.

Из берегов эрозионного расчленения стоит отметить, прежде всего, риасовые берега. Риасы - это заливы, возникшие в результате подтопления горных эрозионных долин. В связи с таким образованием и глубина риасовых бухт обычно постепенно уменьшается от входа к их головному концу. Они широко распространены в Западной Европе на Пиренейском полуострове и на многих участках побережья Средиземного моря. Довольно часто наблюдается приуроченность риасовых берегов к областям развития гранитов. Риасовый тип берега можно охарактеризовать как тип возвышенного ингрессионого берега остаточных массивов и остаточных гор, расчленённых речной эрозией и подвергшихся затем ингрессии моря. Типичные риасы обычно обнаруживают слабое развитие наносных образований, особенно на атлантических побережьях Европы, подверженных высоким приливам. Риасовые берега имеют довольно широкое распространение. Они представлены на побережьях Галисии и Астурии, а также на полуострове Бретань, встречаются в южном Корнуолле, южном Уэлсе, южной Ирландии, в Юго-Восточном Китае, Корее; в Африке - в устьях Гамбии, Казаманс и соседних рек, а также между заливами Камерун и бухтой Габон, на Атлантическом побережье США, на ряде островов Тихого океана.

Большинство риасовых и фиордовых заливов хорошо сохранили первичные черты морфологии речных или ледниковых долин. И фиорды, и риасы - это в большинстве случаев заливы, очень далеко вдающиеся в сушу и к тому же нередко имеющие большую глубину. Выравнивание такой береговой линии происходит замедленно и поэтому фиордовые и риасовые берега и сейчас имеют широкое распространение.

При ингрессии моря в долины рек, расчленяющих низкие прибрежные низменности, образуются лиманные берега. В большинстве случаев такие прибрежные равнины бывают сложены рыхлыми породами, легко размывающимися морем и при размыве образующими значительные количества наносов. Поэтому на берегах лиманов нередки абразионные, а также, в особенности в их устьях, различные аккумулятивные формы. Последние довольно быстро развиваются и при благоприятных условиях превращаются в пересыпи, которые отчленяют бывший лиман от моря и превращают его в озеро. Лиманный тип берегов имеет генетически много общего с риасовым типом северо-западной Испании, но характеризуются и некоторыми существенными отличиями от него. Лиманы - это тоже клиновидные бухты, глубоко вдающиеся в сушу и представляющие затопленные морем устьевые части эрозионных речных долин. Отличие от риас заключается, прежде всего, в том, что лиманы приурочены не к остаточным массивам, а к нейтральным берегам сравнительно молодой, невысокой столовой страны, сложенной, следовательно, из горизонтально залегающих осадочных пластов. Лиманы имеют невысокие, но иногда сравнительно крутые берега, почти всегда без каких либо островов.

Существуют также разновидности ингрессионных берегов, возникших благодаря тектоническому расчленению рельефа прибрежной суши. К такой разновидности относится далматинский (далматский) тип берега, образующийся при ингрессии моря в синклинали или антиклинальные котловины и долины при условии, что генеральное направление берега почти совпадает с простиранием структур. Такой тип берега развит на западном побережье Балканского полуострова. Это своеобразные бухты и полуострова, расширяющиеся в обе стороны на своих оконечностях. Все элементы сильно расчленённого побережья - многочисленные острова разной величины, полуострова, проливы и заливы - все вытянуты своими длинными осями в одном направлении, параллельно общему простиранию берега. Описанный тип берега представляет юную стадию развития. Здесь ещё недавно имело место, а может быть ещё и продолжается опускание суши или повышение уровня моря. Об этом говорит как характер берега, так и наличие таких явлений как субмаринные источники. О юности далматинского типа берега говорит также слабое развитие наносных образований.

Короткие, ограниченные прямыми линиями и тупо замыкающие бухты, отделённые одна от другой большей или меньшей величины промежутками называют шермами. Этот тип берега свойственен краям столовой страны, лежащей в области аридного климата и совершенно лишённой в настоящее время поверхностных текучих вод. Однако, почти к каждому шерму со стороны суши подходит сухое русло вади с достаточным количеством грунтовых вод, выходящих иногда у самой бухты на поверхность и образующих здесь солёное болото. По мнению В. Шмидта, происхождение шермовых бухт связано с образованием в неогене сбросов, по которым происходило опускание грабена Красного моря. Движения по этим сбросам и образование новых продолжалось и позднее. Сбросовые линии образуют две системы: меридиональную и северо-западно - юго-восточную. Эти направления и обуславливают контуры берега.

берег морской волна месторождение

Заключение

В полосе шириной 50 км вдоль всех берегов Мирового океана сосредоточено 27, 3 нашей планеты. На берегах сосредоточен огромный экономический потенциал человечества. Для строительства портов, развития морского транспорта у морей отвоевываются обширные акватории. Для строительства портов приходится сооружать молы и волноломы, которые оказывают чаще всего отрицательное воздействие на режим береговой зоны. При этом возникает нежелательный размыв берега. Воздвигая сооружения по защите берега от размыва, человек продолжает вмешиваться на природные процессы, протекающие в береговой зоне, что нередко приводит к отрицательным последствиям. Также важной стороной взаимоотношений берега и человека является использование морских берегов для рекреационных целей. Самым отрицательным следствием деятельности человека в береговой зоне морей и океанов является загрязнение прибрежных вод, а также прибрежной полосы суши.

Знание геоморфологии береговой зоны совершенно необходимо при разведке и эксплуатации морских нефтяных месторождений, а также для предотвращения отрицательного воздействия человека на береговую зону. Для наиболее полного предвидения развития природной среды в береговой зоне в настоящее время необходимо от геоморфологического и гидродинамического изучения морских берегов переходить к более комплексным исследованиям, которые охватят всю совокупность природных явлений, нужны разработка и создание основ экологии береговой зоны, физической географии морских берегов.

Размещено на Allbest.ru