4.15. Соотношение переносов воды дрейфовым и волновым течениями

Перенос воды через вертикаль в условиях совместного действия ветра и волн обычно принимается равным сумме отдельных переносов:

где перенос воды дрейфовым течением, обусловленный действием касательных напряжений ветра; волновой перенос, называемый иногда по имени автора волновой теории Стокса стоксовым переносом.

Скорость стоксова переноса воды на горизонте от поверхности воды принимается равной [90, 95]

где половина высоты волны; ; К — длина волны.

Волновой перенос воды через вертикаль на единицу волнового фронта принимается, согласно теории Стокса, равной

Для целей практики величина чаще всего принимается соответствующей переносу, обусловленному действием зыби. В условиях действия ветровых волн величина одними исследователями считается незначительной и даже формальной [65, 67], а другими исследователями — весьма существенной и даже равной измеренным в натурных условиях переносам воды [56, 101].

В связи с расхождением взглядов по столь важному вопросу в ГГИ были предприняты исследования по уточнению оценок соотношений между вычисленными значениями волнового переноса и значениями, измеренными в водоемах при совместном действии ветра и волн. К исследованиям привлечены материалы экспериментов, проводившихся в аэрогидравлических лотках разных размеров, и данные натурных наблюдений, полученные в условиях незначительного влияния на суммарные течения таких факторов, как стоковое и сейшевое течение.

Выполненные оценки показали, что измеренные в верхнем слое на лабораторной установке (табл. 4.4) и в натурных условиях (табл. 4.5) скорости превышают вычисленные скорости волнового переноса в раза.

Таблица 4.4 (см. скан) Соотношения между измеренными в лотке и вычисленными (волновыми) скоростями течения и элементарными расходами воды {аэрогидравлический лоток

Измеренные элементарные расходы дрейфового течения превышают вычисленные преимущественно в 10—30 раз, а в отдельных случаях даже в 40—50 раз. Если в качестве измеренных элементарных расходов в лабораторных экспериментах принять суммарные расходы дрейфового и

компенсационного течений, то отношения увеличатся по сравнению с приведенными в табл. 4.4 значениями в 2 раза и приблизятся к значениям, полученным на натурных объектах для дрейфовых течений, охватывающих всю толщу воды (табл. 4.5).

Таблица 4.5 (см. скан) Соотношения между измеренными в натуре и вычисленными (волновыми) скоростями течения и элементарными расходами воды

Измеренные поверхностные скорости и элементарные расходы: получились близкими к вычисленным значениям волнового переноса только в случаях действия интенсивных компенсационных течений, охватывающих большую часть толщи воды. На лабораторных установках аналогичный результат получен в условиях, как свидетельствуют данные табл. 4.4, при весьма выраженной мелководности водоема, т. е. при

Приведенные результаты не противоречат выводам авторов работы [23, 24], которые утверждают, что на мелководье оз. Байкал при ветрах, направленных к берегу, рассчитанные скорости волнового переноса практически совпадают с измеренными скоростями, а при ветрах, действующих с берега, составляют лишь измеренных значений.

Таким образом, на основании выполненных оценок можно признать преобладающую роль ветра в процессах формирования течений во внутренних водоемах и считать неправомерным отождествление измеренных в водоеме ветровых течений (при с волновым переносом вод.