какое течение в финском заливе
Финский залив
Финский залив – восточная часть Балтийского моря, глубоко вдающаяся в материк. На севере Финский залив омывает Финляндию и отчасти северозападные границы Российской Федерации. С запада морской границей залива считают линию, соединяющую мыс Гангэудд на берегу Финляндии и маяк Дагерорт на острове Даго. Длина залива от Невской губы до меридиана Дагерорта составляет 444 480 километров, наибольшая ширина залива 120 380 километров на меридиане Нарвской губы, к западу от Нарвской губы залив постепенно суживается, и перед входом в Балтийское море ширина его уменьшается до 74 080 километров.
Берега. Южный берег от Невской губы направляется к западу невысокими и песчаными буграми, переходящими в возвышенности, то круто спускающиеся к морю, то отходящие от него. Дойдя до так называемой Шепелевой горы, берег заворачивает к югу и образует губу Каперскую, названную по имени области и древнего замка, развалины которого расположены вблизи речки Систы, впадающей в названную губу. За Каперской губой, кончающейся мысом Колганпя, берег образует новую губу, Лугскую, названную по имени реки Луги, впадающей в нее. По восточному берегу губы тянется хребет довольно высокой Сойкиной горы, состоящей из двух возвышенностей. За Лугской губой берег образует лесистый полуостров Кургальский, а далее Нарвскую губу, принимающую в себя реку Нарову. Берег Нарвской губы низменный, песчаный и покрыт хвойным лесом, несколько далее от берега идут отлогие возвышенности.
Направляясь к западу от Нарвской губы, берег сначала делается круче, с большим количеством утесов, а затем становится снова невысоким и образует целый ряд заливов, из которых наиболее значительны: Кунда, Кашпервик, Монвик, Папонвик, Колковик, бухта Ревельская, Рогервик. Перед началом залива Рогервик берег образует мыс Пакерорт, отличающийся своим неприступным обрывом значительной высоты. При выходе залива в море конечными границами служат острова Вормс и Даго.
Северный берег Финского залива, начиная от мыса Дубовского, идет к западу, постепенно возвышаясь, и спускается к морю террасой. За мысом Стирсудденом берег направляется на северо-северо-запад к Биэркэ-Зунду, оставляя у воды низменную закраину шириной от нескольких метров до полукилометра и более. Местами берег здесь представляет не одну, а две или даже три террасы, которые с моря благодаря лесу кажутся одним сплошным высоким берегом. Лес здесь по преимуществу некрупный, сосновый, а у Биэркэ – березовый. Часто прибрежная полоса, шириной до нескольких километров, лишена сплошного леса и покрыта кустарниками.
Вскоре за мысом Стирсудденом начинаются так называемые шхеры, состоящие из многочисленных больших и малых островов, обыкновенно довольно высоких и покрытых сосновым лесом, частью же имеющих вид голых скал из красноватого гранита. Между отдельными островами разбросаны подводные и надводные камни. Проход в шхерах возможен для судов только в сопровождении опытных лоцманов.
Островов в Финском заливе очень много. Из более значительных островов, кроме шхерных, упомянем Котлин с городом Кронштадтом, Сескар, Лавенсари, Соммерс, Нарген, Гогланд, Оденсхольм. Кроме того, на всем пространстве разбросано много банок и мелей.
Рельеф дна. От устьев Невы до острова Котлина глубина постепенно увеличивается от 2,4 до 6 и местами до 6,3 и 6,6 метров. За островом Котлином к западу по фарватеру глубина возрастает до 40 метров, у южного же берега, в губах Капорской и Лужской, глубина от 10 до 22 метров. Близ острова Сескара глубина на середине залива неровная, иногда между и 39,6 метрами встречаются возвышения с глубиной в 21,6 — 27 метров, а между 16,2 и 18 м. попадаются ямы до 36 и даже до 52,2 метров. От Сескара до Гогланда глубина увеличивается до 63 – 72 метров. От Гогланда к западу глубина сначала очень непостоянна. Между глубинами в 66,6 – 48,6 метров попадаются пятна в 28, 25 и 21,5 метров, далее же к мысу Суропу глубина несколько ровнее и увеличивается до 72 – 90 метров. От Суропа до острова Оденсхольм глубины от 48,5 до 108 метров, причем глубокие места подходят довольно близко к южному берегу, в трех с половиной километрах от которого встречаются глубины до 54 метров. От острова Оденсхольма до выхода в Балтийское море глубины постепенно увеличиваются до 126 метров.
Грунт Финского залива илистый и песчаный и весьма часто каменистый, при этом на больших глубинах чаще встречается ил, а на малых – песок с камнем. Течение в Финском заливе связано с ветрами, при чем поверхностные течения достигают иногда скорости от 0,5 до 1,5 морских миль в час и даже более. После сильных юго-западных ветров бывает заметно течение из шхер на северо-запад, доходящее до 3 морских миль в час. При продолжительных штилях в заливе существует слабое течение в З.; течение это зависит от избытка прибыли пресной воды над убылью ее от испарения. Всего заметнее течение на запад в восточной части залива, причем на меридиане мыса Стирсуддена отделяются две ветви, из которых одна идет на северо-запад к Биэркэ-Зунд, а другая на юго-запад в Капорскую губу. Течение ощутимо также в западной части залива, в особенности к югу от Оденсхольма, где оно постепенно заворачивает в Моон-Зунд. При свежих западных ветрах течение направляется к востоку. При выходе из Финского залива в Балтийское море заметно южное течение, идущее из Ботнического залива. После свежих юго-западных и северо-восточных ветров временные течения в Финском заливе замечаются у островов Сомерса и Лавенсари. На северо-востоке в Выборгскую губу и к югу в Нарвскую губу.
Финский залив (фото Екатерины Смирновой)
Изменения уровня. Из 26-летних наблюдений в Кронштадте удалось подметить правильные изменения уровня, имеющие характер приливно-отливных, амплитуда которых, однако, не достигает пяти сантиметров. При штилях уровень воды по наблюдениям в Кронштадте стоит обыкновенно ниже среднего на 8 – 9 сантиметров, что зависит от преобладания в заливе вообще западных ветров над восточными, вследствие чего средний уровень стоит выше, нежели уровень при штиле. В годовом ходе колебания уровня залива наблюдается некоторая правильность, как и вообще во всем бассейне Балтийского моря. В Кронштадте, например, из многолетних наблюдений видно, что с августа по январь средний уровень держится выше нормального; март, апрель и май уровень ниже нормального, остальное же время он близок к ординару.
Ветра. Преобладающее направление ветров в западной части Финского залива осенью и зимой является южное, весной юго-западное, летом – западное. В восточной части осенью и зимой юго-западное, весной юго-западное и западное и летом западное. Наибольшей силы ветра достигают по преимуществу осенью и зимой. Наибольшее число бурь в Финском заливе бывает в октябре, преимущественно от юго-запада. Туманов в Финском заливе всего больше зимой (максимум в январе) и всего меньше летом (минимум в июле).
Плавание по Финскому заливу весьма удобно, так как он хорошо обставлен маяками, башнями и предостерегательными знаками, общее число которых доходит до 300.
Проблема нагонных наводнений в С. Петербурге
на страницах сайта
www.electrosad.ru
С самого начала строительства в устье Невы 1703 г. крепости и города Санкт-Петербург его преследуют многочисленные наводнения. В советское время решили закрыть проблему кардинально. Для этого спроектировали (идеологом проекта был ОАО «Ленгидропроект») и начали строительство грандиозного сооружения «Комплекса защитных сооружений». Но продолжает поступать информация о новых подтоплениях.
Жители прибрежных территорий жалуются на цветение воды в Невской губе, что объясняется снижением солености воды за комплексом защитных сооружений. Может быть это определяется участием голландских специалистов в проектировании КЗС, цель которых у себя дома совсем другая?
Все это подтверждает что принятые при проектировании исходные данные были неточны или в техническом решении возаблодали иные требования.
Попробуем разобраться в этом вопросе.
1. Краткая характеристика, справка
Финский залив с прилегающей частью Балтийского моря образуют практически открытое (за исключением нескольких небольших островов в Финском заливе) водное пространство протяженностью около 600 км. В узости (остров Нейссаар) его ширина водной глади около 35 км.
При наличии устойчивого движения воздушных потоков (голубая стрелка) или нескольких циклонических явлений вдоль этого направления создаются условия для образования временных течений (на время действия устойчивых ветров) в верхних слоях вод финского залива, направление движения которых на Кронштадт и прилегающую к Невскому устью часть финского залива.
акватория открытая для западных ветров,
несколько мелких островов находятся в Восточной части Финского залива,
Финский залив
Финский залив вытянут с запада на восток на 420 километров; его площадь — около 29,5 тысячи квадратных километров. В восточной части, в так называемой Невской губе, он имеет ширину всего 15 километров, но у западных границ области расстояние между северными и южными берегами достигает 130 километров.
Южный берег залива большей частью песчаный, низменный и лишь в немногих местах, где глинт подступает непосредственно к морю, обрывистый. Берег слабо изрезан, но образует три небольших залива: Нарвский залив, Лужскую губу и Копорский залив. Среди островов южного побережья самые крупные Мощный и Котлин, на последнем расположен Кронштадт.
Северный берег залива сложен кристаллическими породами; он сильно изрезан и имеет многочисленные заливы и разделенные узкими проливами гранитные скалистые острова. Самый большой из заливов на севере — Выборгский. Среди островов северного побережья выделяются своими размерами Большой, Западный и Северный Березовые.
Финский залив неглубокий, а восточная его часть особенно мелководна. Глубина Невской губы — 2,5—6 метров, а в береговой полосе — до 1 метра. Для прохода судов по дну Невской губы проложен морской канал.
Соленость Балтийского моря невысокая, а Финского залива еще ниже — всего 3—6‰, а в вершине залива даже менее 2‰. Это объясняется большим притоком воды из рек, особенно из Невы. С глубиной соленость несколько возрастает.
В заливе часты штормы, особенно осенью, в период сильных циклонов.
акватория открытая для западных ветров,
несколько мелких островов находятся в Восточной части Финского залива,
глубина Финского залива уменьшается от Балтийского моря к Невской губе,
Приведенные характеристики говорят о специфике Финского залива и прилегающего участка акватории Балтийского моря. Она позволяет западным ветрам без препятствий проходить в западном направлении достигая Невской губы. Эти ветра и имеют место в реальности и сопутствуют подъему уровня воды в реке Неве.
Комплекс Защитных Сооружений (КЗС) и его краткие характеристики
В состав КЗС входят:
6 водопропускных сооружений,
в северной части 4,
11 каменно-земляных глухих дамб с высотой волноотбойной стенки над уровнем воды – 8,5 м,
тоннель под морским каналом для пропуска транспортного потока,
и другие транспортные сооружения, здания и помещения эксплуатационного и обслуживающего назначения.
Наводнения в Санкт-Петербурге
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Наводнения в Санкт-Петербу́рге — подъём воды в дельте Невы и восточной части Невской губы, вызывающий затопление части территории Санкт-Петербурга.
Наводнения вызываются рядом факторов: возникающие на Балтике циклоны с преобладанием западных ветров вызывают подъем «медленной» нагонной волны Кельвина и движение её в направлении устья Невы, где она встречается с двигающимся во встречном направлении естественным течением реки. Подъем воды усиливается из-за мелководья и пологости дна в Невской губе, а также сужающимся к дельте Финским заливом. Также вклад в наводнения делают сейши, ветровые нагоны и другие факторы.
В начале XVIII века центральная часть города затапливалась при подъеме всего на 130—150 см. Наибольшему ущербу подвержены территории, прилегающие к Неве и Невской губе. Наращивание культурного слоя, мощение дорог способствовало борьбе с затоплением. В настоящее время наводнениями считаются подъёмы уровня воды более, чем на 160 см над ординаром (уровень водомерного поста, установленного у Горного института ). Наводнения с подъёмом воды до 210 см считаются опасными, до 299 см — особо опасными, свыше 300 см — катастрофическими.
В 1979 началось создание т. н. дамбы (комплекса защитных сооружений Ленинграда от наводнений), в конце 90-х строительство заморожено. В настоящее время Президентом РФ поставлена задача завершить строительство в 2008.
Строительство завершено в 2011 году.
Наиболее крупными были наводнения в 1824 (7 (19) ноября, 421 см выше ординара),1924 (23 сентября, 380 см),1777 (10 (21) сентября) 321 см),1955 (15 октября, 293 см),1975 (29 сентября, 281 см) годах. С1703 по 2003 зафиксировано 324 наводнения (подъем воды более 160 см), из них 210 с подъемом более 210 см. В некоторые годы случались по несколько наводнений (в 1752 — пять), были периоды затишья (1729—1732 и1744—1752).
Описано в поэме А. С. Пушкина «Медный всадник»
На рис. 2 приведены данные Управления по строительству сооружений защиты Санкт-Петербурга от наводнений (http://www.morzashita.spb.ru/flood1.html адрес из 2000 года, когда готовился материал), по зарегистрированным наводнениям.
На рис.3 показаны возможные течения образуемые в Финском заливе ветрами западного направления до строительства защитных сооружений.
Сообщени о подъеме уровня воды в Невском русле продолжаются.
Наблюдая за водной гладью пруда Вы видите, как легкий ветерок гонит мелкие предметы по поверхности воды. Но это не движение предметов в неподвижной воде, а движение предметов которое демонстрирует движение верхних слоев водной поверхности.
Аналогично проходит взаимодействие между воздушной и водной средой в больших пространствах морей, океанов.
Движущиеся воздушные потоки передают свою энергию водной поверхности, создавая в водной среде соответствующие водные течений, время существования потоков может определяться как часами, так и более продолжительным временем. Скорости воздушных потоков связаны со скоростью возникших водных течений упрощенным соотношением.
Здесь коэффициент K всегда меньше 1. Он зависит от множества факторов и в том числе от:
Причем необходимо помнить:
Нам интересны временные течения.
Энергетика временного течения
Полная механическая энергия, запасенная течением масс воды равна сумме потенциальной и кинетической энергии.
Кинетическая энергия временного течения имеющего скорость V и массу движущихся объемов воды m :
Потенциальная энергия массы воды m поднятой на высоту h в поле тяготения Земли:
Отсюда получаем, для случая обмена энергии без потерь и при условии постоянства суммарной энергии запасенной движущейся массы воды (закон сохранения энергии):
или при наличии потерь при передаче энергии
Процесс энергообмена между атмосферными потоками и водной поверхностью носит циклический характер.
Этим объясняется волнообразование на водной поверхности.
Поскольку в объеме движущегося водного потока всегда существуют области с различными скоростями движения (как напримерповерхностные слои и более глубокие слои, или локальные объемы) эти области взаимодействуют друг с другом.
( Для просмотра включите воспроизведение gif анимации в броузере)
Нам в дальнейшем именно средняя скорость и будет важна.
Глубина временного течения H понятие условное. Если сделать вертикальный разрез ВТ, то его скорость от максимальной в верхних слоях снижается до нуля на некоторой глубине. Можно взять для определения глубины течения, глубину на которой сосредоточена основная энергия переносимая потоком. При 90% это глубина на которой скорость течения в нижнем слое в 3,16 раза меньше скорости на поверхности.
Описанные процессы работают везде где имеет место передача энергии (кинетической) от накопившей ее воздушной среды к водной поверхности.
Но аналогичным образом могут иметь место и обратные процессы. Но их эффективность многократно ниже из-за более высокой вязкости воды.
3. Движение водных потоков в сужающихся сечениях
Данное явление не только не противоречит законам физики, но и (правда в другой интерпретации) присутствует в других источниках.
Данная ситуация не является устойчивой. При подъеме m2 на высоту h возникают зоны пониженного давления как по поверхности, так и вдоль дна. Это создает возможность оттока воды когда запасенная кинетическая энергия ВТ иссекает.
Аналогичная ситуация и в сужающемся пространстве (Рис. 9) даже при постоянных глубинах:
При скорости растекания воды V раст много меньше скорости распространения масс воды V на глубинах меньше глубины истечения образуется волна. Скорость растекания определяется градиентом давления в направлении растекания и прямо пропорциональна ей. В направлении поперечном распространению волны такой градиент, про большой протяженности волны стремится к минимальной величине, отсюда и скорость растекания стремится к нулю. В продольном направлении наоборот.
4. Влияние КЗС
Состояние до строительства КЗС
При возникновении препятствия отток возможен как в в вертикальном (глубинный отток) так и в горизонтальной плоскости, (см. рис.10, севернее о. Котлин) в направлении наименьшего давления (больших глубин), аналогично обтеканию преграды водным потоком. А в вертикальной плоскости в придонных слоях при глубине вблизи препятствия больше глубины течения см.рис. 11.
После строительства КЗС
Примененное для защиты С.Петербурга от наводнений решение это строительство КЗС. Его характеристики описаны в части 1.
Поскольку временное течение (ВТ) образованное устойчивыми западными ветрами и приходящее из Финского залива после строительства дамбы все так же существует, то теперь его энергия должна расходоваться в районе дамбы КЗС.
Возможный ход течений после строительства дамбы показан на Рис.13.
Вы наверно обратили внимание на глубины в северной части Финского залива? Естественный отток в этой части существовал и до строительства КЗС. Этот отток и поддерживал существующие глубины, смывая придонными течениями избыточные отложения.
Известно, свойство струй и потоков обтекания преград, Потоки могут огибать препятствие и изменять направление, подобно течениям, проходящим севернее острова Котлин и уходить по участкам Финского залива, где течения отсутствуют.
Как уже отмечалось выше, при падении на препятствие расположенное на глубинах больше 2 H перед препятствием происходит небольшой подъем уровня воды, чем создается избыточное давление, и эта масса воды стремится переместиться в направлении меньшего давления. И огибает препятствие в горизонтальной плоскости или создается глубинное обратное течение, тем самым, обеспечивая отток.
Подтверждение данной теории можно получит не ходя далеко. Севернее о.Котлин существует залив, в котором как и в Выборгском заливе отсутствуют явления присущие описанные ниже и характерные для Невской губы.
Влияние КЗС на природную среду Невской губы
Можно прогнозировать дальнейшую судьбу Невской губы:
Налицо отрицательное влияние Бывшей Невской губы на экологию региона.
Напрашивается выход, который наверное имели за скобками (в виду) голландские проектировщики. У себя они такие территории осушают, засыпают и осваивают.
5. Пути решения проблемы
подтопления Невской губы и г. С. Петербурга?
Физика процессов в Невской губе подразумевает и физическое решение проблемы.
Сейчас оно уже чисто гипотетическое, поскольку никто не будет разбирать построенные за огромные миллиарды объекты КЗС.
Физика подсказывает, что необходимо обеспечить отток поступающих с водосбросного бассейна вод. Для этого необходимо довести глубины Невской губы до более 2 H по крайней мере в 30-50% ее сечения. Тогда придонные течения оттока будут уносить отложения и даже выполнять чистку от донных отложений накопленных между подтоплениями.
Думаю может существовать еще множество решений этой проблемы.
Интересно? Думайте, ищите!
Может быть если вовремя и грамотно обдумали это решение, можно было избежать не только избыточных затрат, но и нежелательных последствий.
Другие варианты решения
Подобные временные течения существуют повсеместно и проявляются как в виде супер волн на которых катаются любители серфинга, так и штормов размывающих берега морей и морских наводнений в Санкт Петербурге и Венеции.
Венеция, как и Санкт Петербург подвержен подтоплениям. Один из проектов учитывает ошибки КЗС и предполагает не строительство дамбы отсекающей часть Венецианской лагуны от моря, последствия чего наглядно видны на примере КЗС и лишали бы Неаполь его истории.
На Рис. 14 показан предполагаемый вариант проекта защиты Венеции от наводнений. Защита осуществляется всплывающими понтонами, которые в нормальной ситуации притоплены, не мешают движению судов и не портят вид на Венецию. При наличии прогноза наводнения вода вытесняется из понтона воздухом, понтон получает положительную плавучесть и будучи закреплен в основании у дна шарниром, всплывая перекрывает доступ течению к Венеции. Данное решение может эффективно работать при глубине размещения понтонов больше двух глубин течения.
Как уже говорилось выше, эффект гашения энергии временного течения возможен и просто при углублении дна на глубину более 2 h (2 глубин временного течения) и устройства заградительных береговых сооружений.
Возможно другое решение (Рис.15), подобное КЗС, но не требующее энергозатрат и обслуживания, потому что не имеет механических устройств.
Такая конструкция обеспечивает естественный сток с верхнего уровня (при условии необходимого пропускного сечения), а при наличии временного течения обеспечивает усиление оттока и усиленную циркуляцию например в Невской губе..
Аналогично работает конструкция показанная на рисунке 16
Мнение изложенное на этих страницах отличается от предыдущих строк.
Обратите внимание, область низкого давления поднимает уровень воды на 30-50 см. Это значит, что необходимый объем воды должен поступить в область низкого давления с периферии циклона и сопровождаться течениями с периферии к центру. Т.е. противоположном направлении от длинной волны. А при снятии разрежения, нет механизма обеспечивающего истекание волны в заданном направлении к Невской губе.
Заключение
Как показало время, проект строительства «Комплекса защитных сооружений» не является оптимальным решением.
Его строительство вызвало ряд негативных явлений:
Что остается делать?
Чтобы улучшить ситуацию необходимо увеличивать водообмен в области отсеченной КЗС участке Финского залива. Для этого можно только по возможности приблизить общий объем пропуска вод через водопропускные сооружения КЗС к водостоку Невы и бассейна Невской губы.
А пока остается продолжить дело голландских строителей дамб, а для этого отсыпать мелководия для поднятия уровня грунта выше уровня вод. Этим расширить территории под городскую застройку.
Тогда Питер превратится из «Окна в Европу» просто в город на Неве.
Знаменский В.А. Экологическая безопасность водной системы Санкт-Петербурга. СПб 2000. 120с.