В 1937 году у южного мола Потий-ского порта на Чёрном море сотрудниками института Черноморпроект велись промеры глубин. Неожиданно обнаружилось, что там, где месяц назад такой промер был сделан, глубина за это время увеличилась на 20 м, а это существенно влияет на условия судоходства, устойчивость мола и весь ход изыскательских и строительных работ.

О. К Леонтьев. Дно океана

По данным Ливерпульской организации страховщиков, ежемесячно 4 – 5 судов терпят аварии вследствие посадки на мель. Причин посадки на мель статистика не приводит, однако их можно «спрогнозировать»: невнимательность или низкая квалификация судоводителей, неправильно определивших местонахождение своего судна; плохая видимость; штормовые условия…

Но бывает и так: судно идёт точно по каналу или рекомендованным курсом, судоводители знают место судна и глубину по карте, шторма нет и в помине. Однако… неожиданный удар в днище, леденящий душу моряка скрежет, толчок, срывающий шлюпки и механизмы, – и судно застывает неподвижным памятником нашему незнанию природных процессов в море.

Судоводитель предусмотрел всё, но природа внесла свои поправки в расчёты штурманов и промеры гидрографов: за считанные дни, а иногда и часы глубина места, обозначенная на карте, резко изменилась (и не всегда это бывает в сторону увеличения).

Природа таких деформаций рельефа дна разнообразна. Первое место среди рельефообразующих факторов (не по конечным результатам, а по длительности воздействия) занимают динамические явления в море: волнение и течения, причём волнение является основным фактором, воздействующим на берег и дно моря. На одних участках из-за тех или иных причин берег размывается волнами и отступает в сторону суши: наблюдается так называемая морская абразия. На других участках, наоборот, в результате воздействия волн берег намывается и выдвигается в сторону моря: происходит аккумуляция материала. Но волны воздействуют не только на берега, но и на часть дна моря, простирающуюся от береговой линии в сторону увеличивающихся глубин. Эта полоса дна, находящаяся под воздействием волн, называется подводным береговым склоном. На подводном склоне наблюдаются характерные формы рельефа в виде подводных валов, расположенных параллельно урезу воды или под некоторым уклоном к нему в зависимости от направления волнения и других местных условий. Особенно развиты подводные валы у отмелых песчаных берегов, где они располагаются в несколько рядов и тянутся на многие мили. А именно в районе берегового склона осуществляется многосторонняя деятельность морского флота: строятся причальные стенки и молы, прокладываются каналы и размечаются фарватеры.

Морское дно здесь обычно образовано скоплением обломочного материала – продукта разрушения коренных пород берега. Под воздействием волн и течений весь обломочный материал приходит в движение, при этом он сортируется в соответствии с крупностью, массой и формой отдельных частиц. Одновременно происходит дробление, окатывание и истирание частиц. Часть обломочного материала, которая перемещается в пределах прибрежной зоны моря, образует наносы. Их можно условно разделить на два класса: донные, или влекомые, состоящие из наиболее крупных частиц (гальки, гравия, крупного песка), которые за всё время перемещения не отрываются от дна, и взвешенные. Последние образуются мелкими частицами ила, песка, оторвавшимися от дна и находящимися во взвешенном состоянии.

Наибольшая концентрация взвешенных наносов наблюдается в придонном слое толщиной 0,2 Н (где Н – глубина места), причём основная масса (до 90%) наносов двигается мористее зоны разрушения волн. Именно этот участок берегового склона наиболее динамичен, здесь чаще всего происходят изменения глубин.

Как же перемещаются наносы?

Рис. 19. Схема одновременного поперечного и продольного перемещения наносов

При подходе волны к мелководью одновременно с нарушением её профиля – увеличением высоты, возрастанием крутизны, опрокидыванием – происходит её торможение. Как правило, волны подходят к берегу под углом, отличным от прямого, и в этих условиях направление движения волн не совпадает с направлением движения воды, происходящего под действием силы тяжести, то есть перпендикулярно берегу. Если при фронтальном подходе волн к берегу взвешенные и влекомые наносы совершают периодические движения вверх-вниз относительно среднего положения без перемещения вдоль берега, то при косом подходе волн путь частицы наносов в жидкости оказывается незамкнутым: одновременно с перемещением вверх и вниз по береговому склону она перемещается вдоль него (рис. 19).

Исследования показали, что наибольшую скорость частицы наносов имеют в самой верхней прибойной зоне – зоне контакта с берегом. В ней происходят интенсивное разрушение береговой черты и перемещение обломочного материала на глубину. Процессы разрушения берега, его размыва длятся до тех пор, пока отток обломочного материала в глубинную часть берегового склона не будет полностью компенсирован его поступлением из зоны аккумуляции (рис. 20). Так вырабатывается профиль равновесия.

Рис. 20. Выработка профиля равновесия при различных начальных уклонах дна: а – большой уклон; б – г – промежуточные уклоны; д – малый уклон

Естественно, что профиль равновесия устанавливается тогда, когда количество материала, смытого в одной части профиля, равно количеству материала, намытого в других его частях. Из-за этого профиль равновесия сильно зависит от начального уклона. При более крутом начальном уклоне верхняя зона размыва укорочена, и количество выброшенного на берег материала уменьшается. Соответственно нижняя зона размыва увеличивается, и для её заполнения может не хватить накопленного у берега материала:-восполнение дефицита осуществляется посредством размыва первоначального откоса, и линия берега сдвигается в сторону суши. Берег в этом случае отступает (рис. 20,а).

Если же уклон берегового склона настолько мал, что энергия волн рассеивается, не доходя до береговой линии, наносы откладываются на некотором расстоянии от берега: образуется аккумулятивный береговой вал, который со временем поднимается выше уровня воды (рис. 20,д).

Каждому начальному уклону соответствует свой профиль равновесия. Выработка такого профиля осложняется при косом подходе волн к берегу. В этом случае на формирование профиля равновесия образующимся вдольбе-реговым потоком наносов влияет не только начальный профиль дна в данном месте, но и извилистость берегов, интенсивность шторма, направление волн относительно береговой черты. Поэтому практически после каждого шторма происходит изменение рельефа дна берегового склона.

Например, средний шторм силой 4 – 5 баллов и продолжительностью около суток вызывает на Черноморском побережье Кавказа перемещение гальки на расстояние 150 – 200 метров. При штормах большой силы общее количество перемещённого материала резко возрастает. В этом же районе объём перемещённого через поперечное сечение берегового склона за сутки материала составляет до 1700 кубических метров.

В естественных условиях за тысячелетия штормового взаимодействия моря и берега природа выработала установившийся режим движения наносов и рельеф дна. Этим с успехом пользуются гидрографы и судоводители.