Явление прилива на реках и в устьях рек

Приливная волна, поднимаясь в устья рек, вызывает колебания уровня, заметные еще на большом расстоянии от океана. Так, например, в Амазонке прилив заметен на расстоянии до 1400 км от устья. В некоторых реках прилив сопровождается водяным валом, идущим поперек реки вверх против течения.

Такой вал, называемый бором, может иметь высоту до 3-4 м, скорость его продвижения вверх по реке может достигать до 9 узлов.

Приливо-отливные явления играют большую роль в судовождении. В зависимости от обстоятельств плавания может встретиться необходимость в тех или иных предвычислениях приливов. Для этого используют Таблицы приливов, издаваемые ежегодно.

Колебание уровня моря в некоторой точке Мирового океана можно представить в виде кривой в системе прямоугольных координат, по осям которой откладываются время суток в часах и высоты прилива в метрах. В случае близкого к правильному приливу построение такой кривой может быть выполнено при известных высотах полной и малой воды и моментах их наступления. Имея для заданного места график прилива, предвычисление его элементов осуществляется просто и наглядно. Пояснение сделаем с помощью подробного решения примера (рис. 4.34.).

Пусть в некотором дополнительном (Secondary) пункте, где на карте указана глубина Н_к = 2,5 м, в заданную дату определены следующие элементы прилива (см. таблицу 4) из Admiralry Tide Tebly:

Таблица 4

STANDARD PORT ……………….. TIME/HEIGHT REQUIRED ………………….

SECONDARY PORT………………. DATE …………. TIME ZONE ……………....

STANDARD PORT ……………….. TIME/HEIGHT REQUIRED ………………….

SECONDARY PORT……………….DATE …………. TIME ZONE ……………….

Примечания: Сезонные поправки для основного пункта вписываются с обратным знаком (ячейка 6).

Определить:

1. максимальную h_max и минимальную h_min высоты прилива;

2. высоту прилива в заданный момент t₃ = 12^ч00^м;

3. время наступления заданной высоты прилива h₃ = 3,5 м;

4. промежуток времени, в течение которого высота прилива будет не ниже h₃ = 3,5 м (приливное окно – Tidal Window);

5. действительную глубину Н в t₃ = 12^ч00^м, если указанная на карте глубина Н_к = 2.5 м (рис. 4.34.);

6. промежуток времени, в течение которого будет полностью покрыта водой скала, если на карте она указана выступающей над водой на 3 м;

7. промежуток времени, в течение которого возможен безопасный проход катера с осадкой 0,5 м над указанной в п. 6 скалой, при обеспечении запаса воды под килем не менее 1 м;

8. высоту знака в полдень заданной даты, если на карте для этого знака указана высота над уровнем моря, равная 2,5 м (здесь предполагается, что высокая полная вода (ВПВ) в заданную дату достаточно близка к средней сизигийной высокой полной воде).

1. На миллиметровой бумаге или на бумаге в клеточку построить оси прямоугольной системы координат: ось абсцисс – время суток в часах; ось ординат – высота прилива в метрах (или в футах).

2. Нанести положения 4 точек в соответствии с данными табл.

3. По значению "Range" выбрать график прилива для основного пункта, оцифровать ось времени и провести "Slopeline" для дополнительного пункта в диаграмме прилива (АТТ).

4. Пользуясь диаграммой, нанести на график через каждый час высоты прилива и соединить точки плавной линией, которая с достаточной для практики точностью представит суточный график прилива в заданном месте на заданную дату.

5. Если интересующий судоводителя момент суток находится в начале или конце построенного вышеописанным приемом графика прилива, тогда рекомендуется нанести две точки из предыдущих или последующих суток и, таким образом, построить график прилива с запасом.

Рис. 4.34.

6. Непосредственно с построенного графика прилива получаем следующие ответы:

1) h_min = 2,1 м; h_max = 5,4 м;

2) h_12.00 = 2,4 м;

3,4) от 02^ч06^м до 08^ч00^м; от 13^ч55^м до 20^ч50^м;

5) Н = Н_к + h_12.00 = 4,9 м;

6) от 01^ч30^м до 08^ч50^м; от 13^ч15^м до 21^ч40^м;

7) от 03^ч35^м до 06^ч45^м; от 15^ч25^м до 19^ч40^м;

8) высота маяка » 2,5 м + 3 м = 5,5 м.

Предвычисленные элементы приливов иногда не совпадают с фактическими. Чаще всего это объясняется влиянием гидрометеорологических условий, которые при предвычислении приливов не могут быть учтены. Наибольшие расхождения между предвычисленными данными и фактическими приливами окажутся там, где наблюдаются продолжительные сильные сгонно-нагонные ветры и резкие изменения атмосферного давления.

В мелководных районах моря уровень воды повышается обычно в направлении действия ветра и понижается в противоположном направлении. С уменьшением атмосферного давления уровень воды повышается, и, напротив, увеличение атмосферного давления приводит к понижению уровня моря. При этом изменению атмосферного давления на 1 мб в среднем соответствует изменение уровня моря на 1 см.

Для каждого пункта в таблицах приливов указан пояс, по времени которого даются моменты полных и малых вод.

Для получения данных о приливах по времени другого пояса необходимо произвести расчет по времени, указанному в таблицах, а затем перевести его в необходимое поясное время.

Высоты полных и малых вод в таблицах приливов даны в метрах над нулем глубин. Нулем глубин называется уровень воды, от которого на морских картах показаны глубины.

Часто за нуль глубин на морях с приливами принимается теоретический нуль глубин, который является одним из наиболее низких уровней, возможных по астрономическим условиям. Уровни, принятые в ряде стран в качестве нуля глубин, не всегда являются наинизшими. В связи с этим при плавании в отдельных районах возможны случаи, когда действительная глубина окажется меньше отметки, показанной на карте. В таблицах приливов на эти дни даются отрицательные высоты малых вод, которые и надо вычитать из отметок глубин на карте.

Действительная глубина в любой точке может быть определена путем алгебраического суммирования глубины, указанной на карте, с высотой приливного уровня, определенного по таблицам приливов.

Под воздействием приливообразующих сил Луны и Солнца массы воды получают не только вертикальное, но и горизонтальное смещение. В результате этого возникают периодические приливо-отливные течения, скорость которых тем больше, чем больше величина прилива в данном месте. В устьях рек и проливах и в заливах при приливе течение обычно направляется со стороны открытого моря к берегу, а при отливе – с берега в сторону моря. При смене течений происходит его поворот на 180°. При этом скорость течения некоторое время остается равной нулю, происходит стояние воды. В открытом море направление приливо-отливного течения меняется непрерывно, проходя последовательно через все румбы. Стояния воды при этом не наблюдается.

На характер движения приливо-отливных течений большое влияние оказывают очертания берегов. Так, в узких длинных проливах и заливах наблюдаются реверсивные приливо-отливные течения. Реверсивное течение полусуточного типа в продолжение примерно 6 ч имеет почти постоянное направление, причем первые 3 ч скорость течения постепенно нарастает, затем последующие 3 ч убывает. В конце шестого часа течение изменяет свое направление на обратное, скорость первые 3 ч возрастает, а затем постепенно уменьшается. Таким образом, наиболее характерный признак реверсивного приливо-отливного течения – это отсутствие постепенной смены направления течений.

В открытом море и в средних частях достаточно широких проливов и заливов наблюдаются вращательные приливо-отливные течения. Они характерны тем, что их направление постепенно изменяется за период прилива. Их часовые скорости незначительно отличаются друг от друга.

По аналогии с приливо-отливными колебаниями уровня выделяют сизигийные, промежуточные (средние) и квадратурные приливо-отливные течения, которые заметно отличаются друг от друга по скорости. Наибольшими скоростями обладают сизигийные, наименьшими – квадратурные.

В некоторых районах Мирового океана скорости приливо-отливных течений достигают больших величин (до 15 узлов). Например, у северных берегов Великобритании скорость течения составляет до 10 уз.

В одном и том же районе моря в дни сизигий скорость течения гораздо больше, чем в квадратуру.

Так как элементы приливо-отливных течений непрерывно меняются, то приведении счисления необходимо каждый час заново строить новый треугольник течения. Сведения о скорости и направлении приливо-отливных течений получают из специальных атласов течений, выбирают с навигационных карт или в таблицах приливов.

Атласы приливо-отливных течений обычно состоят из 13 листов-карт. На каждом листе с помощью стрелок показана картина течений в определенный час до или после момента наступления полной воды в каком-либо основном порту, к которому отнесен данный атлас. Соответствующая надпись сделана на листе. Направление стрелок, нанесенных в разных точках карты, соответствует направлению течения в данном месте, а проставленные возле них цифры – скорости течения в милях или кабельтовых в час. Если у стрелок помещены две цифры, то большая из них соответствует скорости в сизигию, а меньшая – в квадратуру.

Приближенно сизигийными считаются течения за два дня до новолуния и полнолуния и в два последующих дня; квадратурными – за два дня до первой и третьей фазы Луны и в два последующих дня. В остальные дни течения промежуточные: скорость их берется как средняя арифметическая из двух приведенных значений.

Для определения элементов приливо-отливного течения по атласу или по карте в заданный момент в точке, в которой располагается судно, поступают так:

из Таблиц приливов выбирают ближайшее к заданному моменту t₃ время полной воды t_пв в основном порту, к которому отнесен атлас или карта;

определяют водный час, т.е. сколько часов отделяет заданный момент от момента полной воды t₃ – t_пв. При этом заданный момент может оказаться до или после полной воды;

отыскивают нужный лист атласа, соответствующий найденному значению t₃ – t_пв;

наносят на карту по координатам место судна и по надписи у ближайшей стрелки определяют направление и скорость течения. Если у стрелки указаны две скорости течения (в сизигию и квадратуру), то из Морского астрономического ежегодника выбирают возраст Луны. В зависимости от последнего берут первую или вторую цифру у стрелки, или же скорость течения получают путем интерполирования между ее сизигийным и квадратурным значениями.

Для отдельных районов сведения о приливо-отливных течениях помещают в виде таблиц непосредственно на навигационную карту. Район, охватываемый картой, разбивают на участки с одинаковым характером течения. Эти участки обозначают заглавными буквами: А, Б, В и т.д. Для центральной точки каждого участка в заголовке таблицы указывают его координаты, а ниже – направления и скорости (в сизигию и квадратуру) течения на каждый час 13-часового промежутка относительно полной воды в каком-либо основном порту.

Для определения элементов течения по нанесенным на карту данным выполняют следующие действия:

по счислимому месту судна устанавливают букву, которой обозначен нужный участок карты;

из таблиц приливов выбирают ближайшее к заданному моменту t₃ время полной воды t_пв в основном порту, указанном в таблице на полях карты;

определяют промежуток времени от заданного момента до момента полной воды: t₃ – t_пв (Водный час);

из таблицы для заданного участка (А, Б, В и т.д.) в нужной строке, соответствующей найденному значению t₃ – t_пв, выбирают направление и скорость течения. При выборе скорости учитывают возраст Луны, определяемый по МАЕ.

Так как направление и скорость приливо-отливного течения меняются в общем случае как с изменением координат, так и во времени для одной и той же точки, то это создает определенные трудности в учете приливо-отливных течений.

При прокладке учет приливо-отливных течений производится методом осреднения элементов течения по координатам и времени. Для этого вначале делается предварительная прокладка без учета течения, затем по полученным координатам и рассчитанным моментам времени на каждый час плавания выбирается среднее направление и средняя скорость течения, которые учитываются при прокладке.

Для решения некоторых задач могут быть полезными специальные приливные карты, на которых нанесены линии одновременного наступления полной воды (котидальные линии – co-tide, в разрывах указаны часы после прохождения Луной данного меридиана) и линии равных высот приливов (изоамплитудные, или co-Range, в разрывах указаны высота прилива в дециметрах).