3.5. Изменение мелкомасштабных пульсаций скорости во времени и по глубине

Источники, приводящие к пульсациям скорости ветрового течения, действуют преимущественно через водную поверхность или возникают в верхних слоях. В связи с этим естественнб ожидать приуроченности наибольших пульсаций скорости также к верхним слоям. Это обстоятельство действительно имеет место и подтверждается данными всех лабораторных экспериментов и некоторыми данными натурных измерений.

Измерения, выполненные в натурных условиях, показывают, что при неравномерном ветре пульсации скорости ветрового течения всегда отмечаются в верхнем слое и имеют тем больший размах, чем в более широких пределах изменяется скорость ветра [172, 176]. Верхний слой воды, как правило, весьма чувствителен к изменениям скорости ветра. Выявить же реакцию глубинных слоев натурных потоков на действие короткопериодных изменений скорости ветра довольно затруднительно по техническим причинам.

На лабораторных установках по данным киносъемок твердых частиц нейтральной плавучести пульсации скорости достаточно надежно выявляются не только в верхнем слое, но и по всей толще ветрового течения. Такие данные показывают, что размах пульсаций продольных составляющих скорости ветрового течения мало изменяется во времени в отличие от натурных условий, но заметно уменьшается по направлению от поверхности воды ко дну. Во всех экспериментах с разнонаправленным (см. рис. 3.4 и 3.6) и однонаправленным (см. рис. 3.7) течением размах колебаний продольных составляющих скорости в центральной части потока в 1,5-3,0 раза меньше, а в придонном слое в 2,0-4,0 раза меньше, чем в верхнем слое.

В однонаправленном ветровом течении при мелководных волнах и шероховатом дне отмечается местное увеличение пульсаций

скорости в придонном слое. При относительной глубине порядка пульсации продольных составляющих скорости в придонном и верхнем слоях оказываются примерно одинаковыми и в некоторых экспериментах в раза превышают пульсации в центральных слоях потока.

Пульсации вертикальных составляющих скорости изменяются в менее широких пределах и распределяются по глубине более равномерно, чем пульсации продольных составляющих. При значительной относительной глубине в одно- и разнонаправленных ветровых течениях размах пульсаций сохраняется примерно одинаковым по глубине и несколько уменьшается только в непосредственной близости ото дна и к поверхности воды. При малой относительной глубине наибольшие пульсации вертикальных составляющих скорости приурочены к слою По направлению к поверхности и ко дну они постепенно уменьшаются.

Периодичность пульсаций скорости по данным экспериментов ГГИ детально не выяснялась. Однако даже на основании ограниченного рассмотрения этого вопроса видно, что пульсации имеют преимущественно случайный характер, период пульсаций изменяется в широком диапазоне, а их средние значения увеличиваются с увеличением глубины потока. По материалам исследований в -метровом лотке при глубине 10 см наиболее часто обнаруживались колебания скорости с периодом 3—6 с, а по материалам исследований в -метровом лотке при глубине 50 см — колебания с периодом 5—30 с.

В одном из экспериментов со слабым ветром и однонаправленным по глубине течением обнаружено наложение пульсаций с периодом 5—10 с на пульсации с периодом 50—80 с.