Определение элементов трансформированных волн

При распространении ветровых волн из глубоководной зоны в мелководную, то есть к берегу, в условиях уменьшающихся глубин происходят явления трансформации и рефракции, сопровождающиеся потерями энергии. Высоты и длины волн изменяются, а периоды практически остаются постоянными.

Трансформация волн - это явление переформирования профиля и изменения элементов волн на мелководье вследствие влияния дна.

Рефракция волн – это явление разворота фронта волн параллельного изобатам вследствие зависимости скорости распространения волн от глубины.

Влияние трансформации и рефракции на изменение элементов волн учитывается раздельно введением соответствующих коэффициентов.

Высота трансформируемой волны i-ого процента обеспеченности в мелководной зоне с уклонами дна 0,002 и более определяется по формуле:

(4)

где k_г- коэффициент трансформации волн; k_р- коэффициент рефракции волны; k_п- обобщенный коэффициент потерь; - высота исходной волны i %-ной обеспеченности.

Высота исходной волны i %-ной обеспеченности : для глубоководных бассейнов принимается равной высоте волны на глубоководье (при ), для мелководных – высоте волны в створе, с которого начинается уменьшение глубины.

Средняя глубина на глубокой воде определяется по формуле:

(5)

Коэффициент трансформации k_г в формуле (5) определяется по кривой на рис.2.5 (методичка) как ордината (на левой оси) точки этой кривой с абсциссой H/ (здесь H – глубина воды в рассматриваемом створе).

Коэффициент рефракции k_р находится с использованием плана рефракции. Под планом рефракции понимается план участка акватории с нанесенными на нем лучами волн. Для построения используются графики рис 2.6 (методичка), там же дан ключ к этим графикам.

Предварительно на план акватории наносятся параллельные друг другу лучи исходных волн (расстояние между лучами принимаются равными 2 ). Каждый луч плана рефракции строится отдельно. Искривление луча начинается с изобаты H=0,5 . В зависимости от угла подхода луча к i-той изобате, а также отношение H/ для следующей изобаты i-1 по рис.2.6 (методичка) находится значение угла отклонение луча от первоначального направления (в сторону меньших глубин). Точка пересечения этого направления луча с последующей изобатой дает точку луча волны с учетом рефракции. Далее, опять в зависимости от угла между новым направлением луча и изобатой i-1и отношение H/ , для изобат i-1и i-2 находится новое значение угла отклонения луча волны и так далее.

Построение производится до границ проектируемого сооружения, но не далее границы прибойной зоны.

В случае, если луч волны и изобаты почти параллельны (), то вышеизложенный метод неприемлем, так как резко снижается точность построения. Порядок определения углов поворота луча волны в этом случае следующий. Интервал между изобатами делится поперечными линиями на ряд отсеков рис.2.7. (методичка). Расстояние между границами отсеков R берутся кратными расстоянию между изобатами I в этом отсеке. Далее определяются скорости гребней волны на рассматриваемых изобатах по формуле:

(6)

где H- глубина на изобате, м; k- волновое число.

Для соотношения скоростей на изобатах (с₂/с₁) и безразмерного соотношения R/I в каждом отсеке по графикам на рис. 2.8 (методичка) определяется угол поворота луча волны. Луч проводят до середины отсека с поворотом на . Построение повторяется до тех пор, пока не станет меньше .

Величина коэффициента рефракции k_р в формуле (4) равна:

(7)

где S₀- расстояние между двумя смежными, построенными на плане рефракции лучами на глубоководье; S- кратчайшее расстояние между теми же лучами плана рефракции в расчетной точке.

Таблица 6.

Определение элементов трансформируемых волн.

Напр.	H,м	kт	kр	kп	iдна	ki		hi
З		1,075	0,94	0,97	0,02	2,4	0,6	1,41	0,37	3,65	0,011	20,36	0,95
1,95	1,15
СЗ		1,075	0,88	0,97	0,02	2,4	0,9	1,98	0,37	4,5	0,011	30,95	1,35
1,95	1,61
С		1,265	0,63		0,04	2,28	3,63	6,6	0,17	8,58	0,009	97,3	4,95
1,85	5,35

Построение плана рефракции.

Таблица 7.

З

Таблица 8.

СЗ

Таблица 9.

С