4.9. Предельное проникновение ветрового течения в глубину

В морской инженерной практике предельное проникновение ветрового течения в глубину часто называют глубиной трения и связывают, следуя предложениям Экмана [42, 67], с динамическим коэффициентом турбулентной вязкости путем представления ее в виде

где — удельный объем воды; А — коэффициент турбулентной вязкости; — угловая скорость вращения Земли, равная широта места.

В. В. Шулейкиным [226] предложено выражение для определения в виде

Принимая

Шулейкин получил, что

По Е. Г. Никифорову [131], постоянный коэффициент в формуле (4,21) равен 427 и отношение средней длины волны к составляет 0,94. Равенство величины средней длине ветровых волн принимается в расчетах Н. А. Лабзовского [101], В. А. Цикунова [213], С. А. Китайгородского [79], Б. А. Кагана [64, 65] и др.

К. А. Чекотилло [214] получил что подтверждается, с его точки зрения, удовлетворительным совпадением этой глубины с наблюденной глубиной расположения слоя температурного скачка в океане.

По оценкам П. С. Линейкина [106], в бароклинном море в среднем но увеличивается с увеличением горизонтального турбулентного обмена и размеров акватории водоема. Градиентно-конвекционные течения проникают, по мнению этого автора, в среднем на глубину

Расчетами Д. М. Филиппова [204] установлено, в частности, что ветровые течения в центральных районах Черного моря охватывают слой до 100 м, а в прибрежных районах — до 1500 м.

3. Ф. Гуриковой [36] обнаружено сохранение некоторых характеристик структуры поверхностных течений в северной части

Тихого океана до глубины 500-600 м, а проникновение движения вод — до глубины 2000-3000 м.

Нижняя граница возбуждаемого ветром течения в северной части Атлантического океана располагается, по данным расчетов Л. М. Фомина [207], на глубине 1000-1500 м. Л. М. Фомин пришел к убеждению, что теоретически в море с однородной жидкостью ветровые течения могут охватывать всю толщу воды от поверхности до дна.

Решение задачи о проникновении квазиустановившегося ветрового течения в мелководном водоеме впервые было предложено В. Б. Штокманом [224]. В решении не учитывалось влияние силы Кориолиса, не накладывались ограничения на глубину водоемов и принимались некоторые допущения при назначении граничных условий. Несмотря на это, полученные им выводы оказались достаточно правдоподобными. Они показали, что в водоеме удлиненной формы ветровое течение, охватывающее всю толщу воды, прижимается к тому из берегов, вдоль которого действует ветер большей скорости, а компенсационное течение приурочено к противоположному берегу и так же, как и дрейфовое течение, охватывает всю толщу воды. Сопоставление результатов расчетов методом Штокмана с данными измерений, выполненное Г. В. Ржеплинским [146], показало удовлетворительное совпадение границы между дрейфовым и компенсационным течениями для нескольких створов Северного Каспия, где глубина достигала и в несколько раз превышала глубину трения, вычисленную, например, по формуле (4.21).

К. Н. Федоров пришел к выводу, что применение метода Штокмана для определения положения нулевой изотахи по осевому створу оправдано только для водоемов с глубиной меньше 20 м.

Применительно к внутренним водоемам величину определял Ксенеди [209], представляя ее как функцию коэффициента вертикальной турбулентной вязкости (для средних условий равного и параметра Кориолиса (равного Полученное им значение оказалось равным

Из этого краткого обзора видно большое различие полученных оценок предельного проникновения ветровых течений в глубину.

На основании исследований, выполненных в ГГИ в натурных условиях, на гидравлических моделях внутренних водоемов и лотках, представляется очевидным, что эта характеристика может быть однозначной только в вытянутом прямоугольном бассейне при действии ветра вдоль продольной оси. В реальных водоемах простой и сложной формы при однородной плотности воды положение нижней границы дрейфового течения определяется сформированной в конкретных условиях циркуляцией вод, как показано в гл. 2, и обычно оказывается разной в разных местах водоема [176].

В отношении значений рассматриваемой характеристики в условиях стратификации вод во внутренних водоемах пока сказать

что-либо определенное затруднительно. Однако новые данные исследований свидетельствуют о проникновении ветровых течений в придонные слои в условиях выраженной стратификации вод даже в таком глубоководном озере, каким является Байкал [3,23];