4.14. Взаимодействие ветровых, стоковых и сейшевых течений

Ветровые течения в водохранилищах, проточных озерах, заливах и лиманах практически всегда взаимодействуют со стоковыми или сейшевыми течениями. При этом они изменяют распределение скорости стоковых или сейшевых течений по вертикали, а в некоторых случаях даже создают своеобразные системы циркуляции вод в каком-либо районе или даже во всем водоеме.

Материалы изучения течений в натурных условиях и на лабораторных установках показывают, что степень влияния ветрового течения на стоковое увеличивается при прочих равных условиях с увеличением скорости ветра и с уменьшением скорости стокового или сейшевого течения.

Ветер, попутный стоковому или сейшевому течению, приводит к увеличению абсолютных значений скорости и к увеличению градиентов скорости преимущественно в верхних слоях. Наиболее отчетливо влияние ветра на распределение скорости по вертикали видно в периоды развития ветрового течения. Градиенты скорости в верхнем слое при этом достигают наибольших значений. По мере развития ветрового течения и приближения его к квазиустановившемуся состоянию распределение скорости по вертикали несколько выравнивается, но повышенные градиенты в верхнем слое сохраняются.

Ветры, действующие навстречу стоковому или сейшевому течению, могут замедлить перенос в верхнем слое, привести к возникновению обратного переноса в нем или даже в слое значительной мощности, вызвать обратный перенос во всей толще воды. Обратный перенос в верхнем слое под действием встречного ветра возникает в случаях, когда возможная при данном ветре скорость ветрового течения примерно равна или незначительно превосходит скорость стокового или сейшевого течения.

Изменение направления переноса вод во всей толще наблюдается в случаях, когда возможная скорость ветрового течения существенно превышает скорость стокового или сейшевого течения. Характерной особенностью такого течения является наличие больших пульсаций скорости и довольно резкое убывание осредненной во времени скорости в придонном слое.

Рассмотрим изменения качественной картины и количественных характеристик стоковых течений под действием ветров различной силы на примере Каховского водохранилища. На водохранилище в связи с существенными внутрисуточными изменениями расходов воды на ГЭС и под влиянием волн попусков и волн сработки периодически изменяется скорость и направление переноса вод с прямого (к Каховской ГЭС) на обратное (к ДнепроГЭСу). Период непрерывного действия течений прямого направления в летние месяцы при обычно составляет а средняя скорость 4—10 см/с. Обратные течения без смены направления чаще всего действуют а их средняя скорость составляет

2—5 см/с [188]. Ветер изменяет эти характеристики. Встречный ветер приводит к увеличению продолжительности непрерывного действия обратных течений и к увеличению абсолютных значений осредненной скорости как на отдельных вертикалях, так и на разрезах через все водохранилище. Абсолютные значения средней суточной скорости суммарного течения прямого направления на одной из вертикалей в месте сужения водохранилища увеличивались по сравнению со скоростью в штилевую погоду в раза при встречном ветре скоростью и в 3—4 раза при встречном ветре скоростью Продолжительность непрерывного действия обратных течений при встречном ветре большей из названных градаций скорости также увеличивалась в раза.

Попутные ветры увеличивали скорость прямых течений в Каховском водохранилище и замедляли скорость или полностью гасили обратные течения. В связи с этим происходило увеличение периодов непрерывного действия течений прямого направления и уменьшение периодов действия обратных течений.

Влияние ветра на сейшевые течения довольно отчетливо проявляется на оз. Балхаш. Это обстоятельство иллюстрировалось выше данными табл. 4.3, показывающей, что примерно в случаях сейшевое течение искажается ветровым течением: попутные ветры увеличивают скорость в верхнем слое (эпюра 3 в табл. 4.3); встречный ветер заметно снижает поверхностную скорость (эпюра 4 в табл. 4.3), приводит к формированию разнонаправленного по глубине переноса (эпюра 5 в табл. 4.3) или невероятно искажает распределение скорости (эпюра 6 в табл. 4.3).