Береговой дрейф

Схема, демонстрирующая прибрежный дрейф:

1. пляж
2. море
3. направление прибрежного течения
4. входящие волны
5. качать
6. обратная промывка

Береговой дрейф от берегового течения — геологический процесс, заключающийся в переносе наносов (глины, ила, гальки, песка, гальки, ракушек) вдоль берега параллельно береговой линии, который зависит от угла направления набегающей волны. Косой набегающий ветер сжимает воду вдоль побережья и создает водное течение, которое движется параллельно берегу. Береговой дрейф – это просто отложения, перемещаемые береговым течением. Это течение и движение наносов происходят в зоне прибоя . Этот процесс также известен как прибрежный дрейф .

Пляжный песок также перемещается в такие дни с косым ветром из-за волн и обратных волн воды на пляже. Прибой поднимает воду вверх по пляжу (волна) под косым углом, а затем под действием силы тяжести вода стекает прямо вниз по склону (обратная волна) перпендикулярно береговой линии. Таким образом, пляжный песок может пилообразным образом перемещаться вниз по пляжу на многие десятки метров (ярдов) в день. Этот процесс называется «береговым дрейфом», но некоторые исследователи считают его просто частью «берегового дрейфа» из-за общего движения песка параллельно берегу.

Береговой дрейф влияет на многочисленные размеры отложений, поскольку он действует несколько по-разному в зависимости от отложений (например, разница в прибрежном дрейфе отложений с песчаного пляжа и отложений с галечного пляжа ). На песок в значительной степени влияет колебательная сила прибойных волн , движение наносов из-за воздействия прибойных волн и сдвиг дна от прибрежного течения. Поскольку галечные пляжи намного круче, чем песчаные, более вероятно образование падающих прибоев, в результате чего большая часть прибрежного транспорта приходится на зону волн из-за отсутствия расширенной зоны прибоя.

Обзор

Формулы прибрежного дрейфа

Существует множество расчетов, учитывающих факторы, вызывающие прибрежный дрейф.Эти формулировки:

1. Формула Бийкера (1967, 1971)
2. Формула Энгелунда и Хансена (1967)
3. Формула Акерса и Уайта (1973)
4. Формула Байларда и Инмана (1981)
5. Формула Ван Рейна (1984)
6. Формула Ватанабэ (1992)

Все эти формулы дают разный взгляд на процессы, вызывающие прибрежный дрейф. Наиболее распространенными факторами, принимаемыми во внимание в этих формулах, являются:

• Подвесной и прикроватный транспорт
• Волны, например, разбивающиеся и неразбивающиеся
• Сдвиг , оказываемый волнами, или поток, связанный с волнами.

Особенности изменения береговой линии

Береговой дрейф играет большую роль в эволюции береговой линии , так как если происходит небольшое изменение поступления наносов, направления ветра или любого другого прибрежного воздействия, прибрежный дрейф может резко измениться, влияя на формирование и эволюцию пляжной системы или профиля. Эти изменения не происходят из-за какого-то одного фактора внутри прибрежной системы; на самом деле внутри прибрежной системы могут произойти многочисленные изменения, которые могут повлиять на распределение и влияние прибрежного дрейфа. Некоторые из них:

1. Геологические изменения, например, эрозия, прибрежные изменения и появление мысов.
2. Изменение гидродинамических сил, например, изменение дифракции волн на мысе и в прибрежной зоне.
3. Переход к гидродинамическим воздействиям, например, влиянию новых приливных заливов и дельт на дрейф.
4. Изменения баланса наносов, например, переключение береговой линии с дрейфа на занос, истощение источников наносов.
5. Вмешательство человека, например, защита скал, волноломов, отдельных волноломов.

Осадочный бюджет

Баланс наносов учитывает источники и поглотители наносов внутри системы . Этот осадок может происходить из любого источника, примерами источников и поглотителей являются:

• Реки
• Лагуны
• Эрозия земельных источников
• Искусственные источники, например питание
• Искусственные поглотители, например, горнодобывающая промышленность/добыча
• Морской транспорт
• Отложение отложений на берегу
• Овраги через землю

Затем эти осадки попадают в прибрежную систему и переносятся прибрежным дрейфом. Хорошим примером совместной работы наносов и прибрежного дрейфа в прибрежной системе являются приливно -отливные отмели, которые накапливают песок, перенесенный береговым транспортом. Помимо хранения песка, эти системы могут также переносить или перепускать песок в другие пляжные системы, поэтому системы приливов и отливов (мелководий) являются хорошими источниками и поглотителями наносов.

Отложение отложений по всему профилю береговой линии соответствует гипотезе нулевой точки ; где гравитационные и гидравлические силы определяют скорость осаждения зерен в распределении отложений измельчения в сторону моря. Длинный берег находится под углом от 90 до 80 градусов, поэтому его можно представить как прямой угол с линией волны.

Природные особенности

В этом разделе представлены особенности прибрежного дрейфа, возникающие на побережье, где прибрежный дрейф не прерывается искусственными сооружениями.

плюет

Коса Провинстаун , расположенная на северной оконечности Кейп-Кода , образовалась в результате прибрежного дрейфа после окончания последнего ледникового периода .

Косы образуются, когда прибрежный дрейф проходит мимо точки (например, устья реки или входного участка), где доминирующее направление дрейфа и береговая линия не отклоняются в одном направлении. Помимо доминирующего направления дрейфа, на косы влияет сила волнового течения , угол волны и высота приходящих волн.

Косы — это формы рельефа, которые имеют две важные особенности, первая из которых — это область на верхнем или проксимальном конце (Hart et al., 2008). Проксимальный конец постоянно прикреплен к суше (если не нарушен) и может образовывать небольшой «барьер» между морем и устьем или лагуной. традиции называется пересыпью ( в русской геоморфологической ). Второй важной особенностью косы является нисходящий или дистальный конец, который отделен от суши и в некоторых случаях может принимать сложную крючкообразную или кривую форму из-за влияния волн разного направления.

Например, коса Нью-Брайтон в Кентербери, Новая Зеландия, образовалась в результате прибрежного дрейфа наносов из реки Ваймакарири на север. Эта косовая система в настоящее время находится в равновесии, но претерпевает чередующиеся фазы отложения и эрозии.

Барьеры

Барьерные системы прикреплены к земле как на проксимальном, так и на дистальном конце и обычно имеют наибольшую ширину на нижнем конце. Эти барьерные системы могут окружать систему эстуария или лагуны, как, например, система озера Элсмир/Те-Вайхора, окруженная косой Кайторете , или хапуа, которые образуются на границе реки и побережья, например, в устье реки Ракайя .

в Коса Кайторете Кентербери, Новая Зеландия, представляет собой систему барьеров/кос (которая обычно подпадает под определение барьера, поскольку оба конца рельефа прикреплены к земле, но была названа косой), существовавшая ниже полуострова Бэнкс на протяжении веков. последние 8000 лет. Эта система претерпела многочисленные изменения и колебания из-за оттока реки Ваймакарири (которая сейчас течет на север или к полуострову Бэнкс), эрозии и фаз открытого моря. Система претерпела дальнейшие изменения около 500 года назад, когда береговой дрейф с восточного конца системы «косы» создал барьер, который сохранился из-за продолжающегося прибрежного транспорта.

Приливные заливы

Большинство приливно-отливных заливов на прибрежных дрейфующих берегах накапливают осадки на мелководьях при паводках и отливах. Дельты отливов могут замедлиться в росте на сильно обнаженных берегах и на небольших пространствах, тогда как дельты паводков , вероятно, увеличатся в размерах, когда появится место в системе заливов или лагун. Приливные заливы могут выступать в качестве поглотителей и источников большого количества материала, который, следовательно, воздействует на прилегающие части береговой линии.

Структурирование приливных заливов также важно для прибрежного дрейфа, поскольку, если залив представляет собой неструктурированные отложения, он может пройти мимо залива и образовать перемычки в нисходящей части побережья. Хотя это также может зависеть от размера входного отверстия, морфологии дельты , скорости осадка и механизма прохождения. Изменение местоположения русла и его количество также могут влиять на воздействие длинного берегового дрейфа на приливный залив.

Например, лагуна Аркашон представляет собой приливно-отливную систему на юго-западе Франции, которая обеспечивает крупные источники и поглотители прибрежных дрейфующих отложений. Воздействие прибрежных наносных отложений на эту входную систему во многом зависит от количества входов в лагуны и их расположения. Любое изменение этих факторов может вызвать серьезную эрозию или нарастание больших автоматов перекоса вниз.

Человеческое влияние

Этот участок состоит из элементов прибрежного дрейфа, которые возникают неестественно и в некоторых случаях (например, буны , отдельные волнорезы ) были построены для усиления воздействия прибрежного дрейфа на береговую линию, но в других случаях оказывают негативное влияние на прибрежный дрейф ( порты и гавани ).

Волны

Деревянная волна из залива Суонидж , Великобритания.

Волны — берегоукрепительные сооружения, размещаемые через равные промежутки вдоль береговой линии с целью остановить береговую эрозию и в целом пересекать приливную зону . В связи с этим волновые сооружения обычно используются на берегах с низкой сетью и высоким годовым прибрежным дрейфом для удержания наносов, потерянных при штормовых нагонах и далее по побережью.

Существует множество вариаций конструкции бунов, из которых наиболее распространены три:

1. зигзагообразные буны, рассеивающие разрушительные потоки, образующиеся в волновых течениях или при обрывах волн.
2. Т-образные буны, которые уменьшают высоту волны за счет дифракции волн.
3. Голова в форме буквы «Y», система пайнов в виде рыбьего хвоста.

Искусственные мысы

Искусственные мысы также представляют собой берегозащитные сооружения, которые создаются для обеспечения определенной защиты пляжей или заливов. Хотя создание мысов включает в себя нарастание отложений на верхней стороне мыса и умеренную эрозию нижней части мыса, это делается для того, чтобы создать стабилизированную систему, которая позволяет материалу накапливаться на пляжах дальше вдоль побережья. берег.

Искусственные мысы могут возникать за счет естественного накопления или также за счет искусственного питания.

На изображении показано использование искусственных мысов и отдельных волноломов в прибрежной системе.

Отдельные волнорезы

Отдельно стоящие волнорезы представляют собой берегоукрепительные сооружения, созданные для наращивания песчаного материала с целью компенсации просадки в штормовых условиях. Чтобы обеспечить понижение давления в штормовых условиях, отдельные волнорезы не имеют связи с береговой линией, что позволяет течениям и наносам проходить между волноломом и берегом. Затем образуется область пониженной волновой энергии, которая способствует отложению песка на подветренной стороне сооружения.

Отдельные волнорезы обычно используются так же, как волноломы, для увеличения объема материала между берегом и сооружением волнолома и выдерживания штормовых нагонов.

Порты и гавани

Создание портов и гаваней по всему миру может серьезно повлиять на естественный ход берегового дрейфа. Порты и гавани не только представляют угрозу прибрежному дрейфу в краткосрочной перспективе, но и представляют угрозу эволюции береговой линии. Основное влияние, которое создание порта или гавани может оказать на прибрежный дрейф, заключается в изменении характера отложений, что, в свою очередь, может привести к нарастанию и/или эрозии пляжа или прибрежной системы.

Например, создание порта в Тимару, Новая Зеландия, в конце 19 века привело к значительному изменению берегового дрейфа вдоль береговой линии Южного Кентербери . Вместо прибрежного дрейфа, переносящего осадки на север вверх по побережью в сторону лагуны Вайматайтай, создание порта заблокировало дрейф этих (грубых) отложений и вместо этого привело к их срастанию к югу от порта на Южном пляже в Тимару. Таким образом, нарастание этих отложений на юг означало отсутствие отложений на побережье возле лагуны Вайматайтай (к северу от порта), что привело к потере барьера, окружающего лагуну в 1930-х годах, а затем вскоре после этого потеря самой лагуны. Как и лагуна Вайматаитаи, лагуна Вашдайк , которая в настоящее время находится к северу от порта Тимару, подвергается эрозии и в конечном итоге может прорваться, что приведет к потере среды другой лагуны.

См. также

• Эволюция пляжа
• Эрозия и нарастание пляжа
• Управление прибрежными зонами для предотвращения береговой эрозии и создания пляжей.
• Береговая эрозия
• Прибрежная география
• Стабилизация песчаных дюн

Ссылки

Книги

• Бруун, Пер, изд. (2005). Разработки портовой и береговой инженерии в области науки и техники . Южная Каролина: П. Брюун.
• Харт, Делавэр; Марсден, я; Фрэнсис, М. (2008). «Глава 20: Прибрежные системы». В Уинтерборне, М; Нокс, Джорджия; Марсден, ID; Берроуз, К. (ред.). Естественная история Кентербери (3-е изд.). Издательство Кентерберийского университета. стр. 653–684.
• Рив, Д; Чедвик, А; Флеминг, К. (2004). Береговые инженерные процессы, теория и практика проектирования . Нью-Йорк: Спон Пресс.

Журнальные статьи

• Кирк, Р.М.; Лаудер, Джорджия (2000). «Значительные прибрежные системы лагун на Южном острове, Новая Зеландия». Наука для сохранения . ДОК 46п: 13–24.
• Мишель, Д; Хова, Х.Л. (1997). «Морфодинамическое поведение приливной водозаборной системы в среде смешанной энергии». Физика и химия Земли . 22 (3–4): 339–343. Бибкод : 1997PCE....22..339M . дои : 10.1016/s0079-1946(97)00155-9 .
• Петерсон, Д; Дейгаард, Р; Фредсо, Дж. (июль 2008 г.). «Моделирование морфологии песчаных кос» . Береговая инженерия . 55 (7–8): 671–684. дои : 10.1016/j.coastaleng.2007.11.009 .
• Сунс, Дж. М.; Шульмейстер, Дж; Холт, С. (апрель 1997 г.). «Голоценовая эволюция хорошо питаемого гравийного барьера и комплекса лагун, Кайторете «Коса», Кентербери, Новая Зеландия». Морская геология . 26 (1–2): 69–90. Бибкод : 1997МГеол.138...69С . дои : 10.1016/S0025-3227(97)00003-0 .

Внешние ссылки

• Фотографии, анимация и пояснения для школ , geography-site.co.uk
• На Intranet.lissjunior.hants.sch.uk есть краткая анимация о прибрежном дрейфе.
• Геологическая служба США — Береговая эрозия на Кейп-Коде , woodshole.er.usgs.gov
• Береговой дрейф , ecy.wa.gov
• Береговой дрейф в Южной Каролине , cofc.edu
• Британская геологическая служба: портативные косы-ловушки для измерения переноса наносов на берегу