И. О. Леонтьев


Презентация изнутри:

Слайд 0

ЭВОЛЮЦИЯ ПРОФИЛЯ БЕРЕГА НА «ИНЖЕНЕРНОМ» И «ГЕОЛОГИЧЕСКОМ» МАСШТАБАХ ВРЕМЕНИ И. О. Леонтьев Институт океанологии им. П.П.Ширшова РАН, Москва Shoreface profile evolution at the “engineering” and “geological” time scales I.O. Leont’yev P.P.Shirshov Institute of Oceanology RAS, Moscow


Слайд 1

Временные масштабы процессов, определяющих эволюцию песчаного берега, условно подразделяются на «инженерный» (десятки лет) и «геологический» (сотни и тысячи лет). Существующие эволюционные модели описывают поведение морфодинамической системы в целом и, как правило, не рассматривают локальные изменения геометрии профиля, которые особенно важны на больших масштабах времени. В настоящей работе предлагается модель, принимающая в расчет как интегральный, так и локальный баланс наносов, что позволяет охарактеризовать изменения формы профиля в зависимости от условий питания наносами в ходе эволюции. Модель воспроизводит основные типы реакции берега на изменения уровня моря и бюджета наносов. Продемонстрирована возможность применения модели как для палеореконструкций, так и для прогнозов развития берегов.


Слайд 2

Закон сохранения массы Баланс наносов Сохранение массы в интегральной форме


Слайд 3

Скорости эрозии и аккумуляции Согласно классическим представлениям, скорость транспорта наносов пропорциональна градиенту потока энергии, создаваемого течением или волнами. Принимая во внимание уменьшение эрозии с ростом глубины, и учитывая размерность приходим к следующему выражению Er: где m>1, =0.1, а - годовой поток энергии на единицу длины берега, в морских условиях порядка дж /м /год. Скорость аккумуляции Ac пропорциональна произведению концентрации твердых частиц C на скорость их осаждения, причем C уменьшается с удалением от берега. Используя условие баланса наносов, можно получить соотношение .


Слайд 4

Профиль равновесия Тершеллинг Анапская пересыпь Любятово m=2, n=3.5, p=1.5 B=0


Слайд 5

Изменения уровня моря При повышении уровня моря весь активный профиль без изменения формы перемещается в новое положение. Профиль песчаного тела, и профиль субстрата, на котором оно располагается, характеризуются уклонами и , которые могут отличаться друг от друга. ? < > Эволюция по Брууну Береговой барьер Абразионный берег


Слайд 6

Дисбаланс бюджета наносов B<0 <0 берег отступает B>0 >0 берег выдвигается уклон профиля уменьшается уклон профиля увеличивается При достижении предельного уклона профиль выдвигается без изменения формы


Слайд 7

Процедура расчетов Перед проведением расчетов задается начальный профиль берега, подводная часть которого аппроксимируется уравнением профиля равновесия. Входными параметрами являются поток энергии , на основе которого определяется годовой объем эрозии , бюджет наносов B, скорость изменений уровня w и период эволюции. Уравнение сохранения массы численно интегрируется по времени с шагом , включающим две итерации. На первой из них вычисляются локальные значения и , и в результате определяется новый профиль. На второй итерации профиль транслируется в новое положение в соответствии с изменением уровня. В процессе эволюции уклон дна и длина активного профиля могут меняться, что определяет и изменения объема эрозии. Поэтому значение на каждом временном шаге вычисляется заново.


Слайд 8

Примеры эволюции 1 1 2 3 4


Слайд 9

Примеры эволюции 2 5 6 7 8


Слайд 10

Верификация модели 1 Район Центральной Голландии. По окончании послеледниковой трансгрессии существовавший здесь приливной бассейн интенсивно заполнялся осадками. Береговой барьер, сформировавшийся около 5000 лет назад, выдвигался в море и 2200 лет назад достиг ширины примерно 7 км. Это было обусловлено избыточным питанием вследствие размыва выступов суши на границах рассматриваемого побережья, а также перераспределением осадков, накопленных в приливных дельтах. Одновременно с проградацией барьера развивался дюнный пояс. Затем приток материала резко уменьшился, и за последние 2000 лет берег выдвинулся всего на 400 м. = дж/м/год = 36-260 м3/м/год B = 31 – 3 м3/м/год


Слайд 11

Верификация модели 2 Район Сухумского побережья. В период от 6500 до 2500 лет назад берег в районе Сухумского мыса выдвигался в море вследствие аккумуляции материала, поставляемого юго-восточным вдольбереговым потоком. Уровень моря за это время повысился почти на 10 м, а затем лишь незначительно колебался около современной отметки. Около 2500 лет назад береговая линия приблизилась к верхней части материкового склона с круто падающим дном, что предопределило вынос поступающего материала на большие глубины и стабилизировало положение берега. Описанная эволюция маркируется «лестницей» реликтов берегового барьера, вскрытых на профиле 1 = дж/м/год B = 9 – 15 м3/м/год = 57-576 м3/м/год


Слайд 12

Реконструкция развития подводной террасы Прототипом служит береговой профиль в районе г. Зеленогорска в восточной части Финского залива. Предполагается, что 3700 лет назад уровень моря был на 5 м ниже современного, но затем в ходе трансгрессии сравнительно быстро повысился на 2 м. В последние 3200 лет уровень продолжал повышаться, но значительно медленнее (в среднем менее 0.001 м/год). При этом бюджет наносов характеризовался небольшим дефицитом (?2.6 м3/м/год). Сочетание отмеченных факторов должно было привести к формированию террасы на подводном склоне, которая действительно существует в указанном районе. =0.36?1010 дж/м/ год = 95 – 12 м3/м/год


Слайд 13

Пример прогноза на 100 лет Район Чайво. На протяжении позднего голоцена пересыпь нарастала в сторону моря. В последнее десятилетие наметилась тенденция к отступанию берега. Район Чайво испытывает тектоническое опускание. Относительное повышение уровня в ближайшее столетие может составить 0.003 м/год. Три возможных сценария в зависимости от бюджета наносов. При положительном бюджете берег сохранит современное положение. Т.е. приток материала полностью перекроет эффект подъема уровня и приведет к нарастанию прибрежного дна . В случае сбалансированного бюджета (B=0) берег отступит на 37 м. При небольшом дефиците наносов рецессия увеличится до 46 м. = дж/м/год = 186 м3/м/год


Слайд 14

Вислинская коса. Прогноз на 100 лет w=0.003 m/y. B=-1 m3/m/y =162 m3/m/y


Слайд 15

Заключение Представленная модель сочетает в себе черты, свойственные как «интегральным», так и «локальным» моделям, которые учитывают изменения дна в отдельных точках берегового профиля. Эффект перемещения наносов характеризуется скоростями эрозии Er и аккумуляции Ac. Масштаб скорости эрозии ставится в зависимость от суммарного годового потока энергии к берегу. При сбалансированном бюджете величины Er и Ac равны, что дает возможность определить профиль равновесия. Дисбаланс бюджета приводит к изменению уклона профиля. Модель учитывает несколько типов реакции берега на изменения уровня моря, включая эволюцию по Брууну и развитие по типам берегового барьера и абразионного профиля. Для верификации модели применен так называемый, «обратный прогноз» (hindcasting), т.е. реконструкция развития берега в предшествующие периоды. На примерах прогнозов развития пересыпи Чайво (Сахалин) и Вислинской косы показано, как модель может быть применена для оценки уязвимости берегов в меняющейся природной обстановке.


×

HTML:





Ссылка: