Тасқындардың күшеюі.

Ашық мұхиттардағы қарапайым тасқындар 1м-ден кіші биіктікке ие және энергия үшін жарамсыз.Алайда алабтар(эстуария) мен кейбір басқа да табиғи түзілімдердің қасында тасқын биіктіктері ұлғаяды.Бұл мұржа эффектісі есебінен және жағалаудағы бассейндер мен су массалары қозғалысының табиғи жиіліктерінің резонансты сәйкес келуімен байланысты болуы мүмкін.

Теңіздердегі тасқынды қозғалыс "тасқынды толқын " деп аталатын формаға ие болады.Ұзындығы айтарлықтай үлкен болатын осы толқында ,теңіз түбінен салыстырғанда ,бүкіл су бағаны үстіңгі бетінен түбіне дейін бірдей жылдамдықпен қозғалады(13.4-сурет).Табиғи тасқынның тоқтаусыз таралу жылдамдығы, ауырлық күшінің үдеуі және с= қатынасты теңіздің h тереңдігіне байланы c жылдамдығына ие. Әрине , Күн мен Айдың тартылысы әсерінен туындайтын тасқынды толқындардың мәжбүрлі қозғалыстары толқынның еркін таралу жағдайының талаптарына бағынбайды ,және де ашық мұхитта бұл мәжбүрлі қозғалыстың резонансты күшеюі болмайды.Резонанстар кейбір бұғаздар мен алаптарда(эстуария) туындауы мүмкін,бірақ бұл тасқынды қозғалыстағы өзгерістердің жалғыз себебі емес .Мұхит тереңіндегі жерсілкіністері немесе суасты вулкандарының атқылауы цунами деп аталатын ,еркін түрде таралатын "тасқынды толқынды" тудыруы мүмкін,бірақ мұндай толқын тек қозғалу формасы бойынша ғана тасқынға ұқсас.

Тереңдігі h ,ұзындығы b , ені Δх және орташа позиция z –тен бет деңгейінің өсуі болатын су қабатын елестетіп көрейік.Х қалыңдықтағы бет деңгейі қалпының (𝜕z/𝜕x)Δx -қа тең өзгеруі , z-пен салыстырғанда - аз өлшем .

13.4 – сурет.Тасқынды толқындағы су қозғалысы. u - жылдамдық; h – тереңдік.

 

 

Толқынның пайда болу шартын сипаттау үшін Ньютонның сұйықтың қозғалу (қабат үшін) және оның массасының сақталу заңын білу жеткілікті. Бет биіктігінің аз ғана өзгеруі нәтежиесінде пайда болған қарама-қарсы қабаттар арасындағы қысым айырымы мынаған тең

(13.16)

Осылайша, Ньютонның динамиканың екінші заңы түріндегі қабат қозғалысы теңдеуі u жылдамдықта келесі түрде жазылады

, ( 13.17)

. (13.18)

Қабатқа ағып кіретін және шығатын сұйық ағынының айырымы, оның ауданының уақытқа байланысты өзгеруімен өтелуі (компенсироваться) қажет. Массаның сақталу шартының орындалуы үзіліссіздік теңдеуінің келесі түрімен анықталады

(13.19)

A=bh константа болғандықтан және A>bz, онда

, . (13.20)

(13.18) және (13.20) теңдеуінен келесі теңдеу шығады

. (13.21)

Осылайша, толқынның қозғалыс теңдеуін аламыз

(13.22)

(13.23)

Эстуария мен шығанақтығы приливтің резонансты күші, акустикалық резонатордағы дыбыс толқынын резонансына ұқсас (13.5 сурет).

 

Егер

(13.24)

болса, ашық теңізден келе жатқан толқында резонанс орын алады.

Мұнда j – тақ бүтін.

Резонансты жиілік және период бір-бірімен келесі түрде байланысады

(13.25)

Осыдан

(13.26)

Сәйкес бассейннің өзіндік тербеліс периоды ашық теңіздегі приливтің еріксіз тербелу периодына тең болса резонанс пайда болады, бұл жағдайда

; (13.27)

Приливтің жарты-тәуліктік периоды 12 сағат 25 минутқа (45000 с) тең, осылайша j=1 үшін (негізгі гармоника)

(13.28)

Мысал 13.1. Северн өзенінің уэлс пен Ұлыбритания арасындағы алабының ұзындығы шамамен 200 км, ал тереңдігі 30 м. Ол үшін

(13.29)

Бұл мысалдан өзен алабының өзіндік жиілігі мен прилив жиілігінің жақын сәйкестігін байқауға болады. Соның нәтижесінде белгіленген алабта прилив қоғалысы едәуір амплитудуға жетеді.

Практикада алабтар мен шағанақтар мысалда көрсетілгендей дәл өлшемді бола бермейді, яғни, резонанс шартын талдау қиындайды. Сондықтан лабороториялық толқынды бассейндерде арнаулы техника көмегімен және теориялық талдау жолымен табиғи жағдайдың моделін жасауды талап етеді. Бұл өте маңызды. Себебі приливті энерготораптарды (энергоузлы )жобалауда, бөгеттің (дамба) бассейндегі резонансты жағдайға әсерін зерттеу қажет. Северн өзенінің алабын есептеу барысында, ПЭС-тің орналасуына байланысты прилвтің биіктігін өзгертуге болатынын анықталды. ПЭС салу өте қымбатқа түседі, сондықтан қателіктерге жол бермеген жөн.