1.4. Ветер над водной поверхностью

1.4.1. Основные количественные характеристики

В результате воздействия ветра на водную поверхность в водоеме формируются, как отмечено выше, волновые явления разных масштабов и осуществляются сложные процессы переноса и перемешивания вод. Механизм взаимодействия между воздушным потоком и подстилающей водной поверхностью отличается

большим разнообразием и сложностью, что не удается представить в упрощенном и завершенном виде.

В настоящее время исследователями [31, 86, 191] признается возможность одновременного действия трех механизмов взаимодействия ветра с подстилающей водной поверхностью: резонанса между случайными флюктуациями давления воздуха над поверхностью воды и поверхностными волнами; наличия связи между ветровыми волнами и индуцированными ими колебаниями давления воздуха; относительно быстрой передачи энергии ветра коротким крутым волнам с последующей передачей ее более длинным волнам.

При решении многих практических задач сложный механизм взаимодействия ветра и волн обычно стараются представить комплексом достаточно хорошо известных количественных характеристик, поддающихся оценкам. В комплекс таких характеристик обычно включают: аэродинамическое сопротивление водной поверхности, касательные напряжения, распределение скорости ветра по высоте; изменение скорости ветра при переходе с суши на водоем, повторяемости ветров различной скорости по направлениям и расчетные значения скорости.

Первые три из перечисленных характеристик представляют наибольший интерес при выполнении математического моделирования ветровых течений, сгонов-нагонов уровня и расчетах ветрового волнения. Сведения о повторяемости ветров различной скорости по направлениям крайне необходимы, например, для оценок внутреннего водообмена между соседними частями водоема, при разработках прогнозов вдольберегового переноса наносов и заносимости гидротехнических сооружений.

Рассмотрим полученные количественные оценки перечисленных характеристик ветра применительно к внутренним водоемам.