1.6.3. Периоды сейшевых колебаний уровня

Водная масса любого водоема, будучи выведенной из состояния покоя, совершает колебательные движения, как и любая физическая система, имеющая определенную степень свободы, около положения своего устойчивого равновесия с периодом, определяемым свойствами системы.

Для оценки периодов етоячих колебаний уровня в гидрологической практике используют различные расчетные методы и метод физического моделирования. Наибольшее распространение получили расчетные методы Мериана, Дюбуа, Дефанта, Кристалла, Л. К. Давыдова, А. Н. Кощеева.

По методу Мериана [8, 133] период одноузловой сейши определяется формулой

где длина осевой линии водоема, равная половине длины одноузловой сейши; средняя глубина водоема.

В методе Дюбуа [8] осевая линия делится на участков длиной а период одноузловой сейши определяется по формуле

где глубина воды в точках пересечения осевой линии с перечисленными створами, распределенными равномерно по длине водоема.

В усовершенствованном методе Дюбуа [8] приведение бассейна переменной ширины и глубины к бассейну постоянного сечения осуществляется путем выражения глубины в различных створах через ширину и площадь водного сечения в створе, а также введением в расчетную формулу площади водоема вместо его длины. Расчетная формула этого метода имеет вид

где расстояние между соседними створами вдоль осевой линии.

Периоды сейш, вычисленные по этим формулам, как правило, оказываются весьма близкими к измеренным в натуре значениям и к значениям, полученным на основании лабораторных исследований. Названные сопоставления проводились по материалам исследований таких водных объектов, как озера Байкал [171] и Балхаш [189] и Каховское водохранилище [184].

В зарубежной практике получили распространение простые формулы, каждая из которых применима к водоемам определенных очертаний в плане и определенной формы чаши водоема. Сводка этих рекомендаций имеется, например, в «Океанографической энциклопедии» [197].

Периоды сейш с числом узлов более одного часто принимают пропорциональными простому гармоническому ряду Эти соотношения выполняются обычно лишь для прямоугольных бассейнов с постоянной глубиной. Для водоемов сложной формы они не обеспечивают получения надежных результатов.

Приближенный метод оценки периодов многоузловых сейш по известному периоду одно- или двухузловой сейши впервые был предложен Кристаллом [8, 133], который отказался от использования соотношений простого гармонического ряда и применил для тех же целей формулу следующего вида:

где безразмерная величина, зависящая от формы профиля дна; число узлов сейши.

Если по данным наблюдений известны периоды то по формуле (1.31) легко вычислить значение и определить периоды сейши с числом узлов более двух. Этим же способом можно воспользоваться, если определены на основании модельных исследований, что оказывается весьма удобным, поскольку воспроизведение на моделях трехузловых и четырехузловых сейш связано с некоторыми затруднениями и часто не обеспечивает требуемой точности результатов.