Холандски учени са разработили съоръжение, което създава вълни и то - големи вълни. Нов експериментален комплекс в научния инсититут Deltares в град Делфт, Холандия, може да генерира най-големите изкуствени вълни в света.

Като деца, които строят пясъчни замъци под нивото на прибоя на плажа, учените ще оставят стени от вода да се сблъскват с модели на диги с различнa конструкция, както и други съоръжения - понякога, докато те не бъдат напълно разрушени. 

Комплексът Delta Flume, който бе открит на 5 октомври тази година, представлява 300-метров канал пълен с вода с височина 9,5 метра и ширина 5 метра. В единия му край е разположена гигантска хоризонтална метална стена. Четири хидравлични бутала я придвижват напред-назад, за да се възпроизведат тези типове вълни, които могат да се получат и в морето. Вълните преминават по дължината на улея и се разбиват в обекта, който учените са разположили в другия му край - например, нов тип дига, изкуствена пясъчна дюна, чакълен плаж или пилон, който придържа вятърна турбина в открито море.

Улеят е вдъхновен от историческата битка на холандците срещу морето. Половината от територията на страната е под морското равнище и едно от най-тежките наводнения през 1953 г. е убило повече от 1800 души, поради което малката държава е обсебена от мисията да поддържа в готовност своите 3000 км. защитни диги против наводнения. Но от научния институт Deltares се надяват, че чуждестранни учени, правителства и частни фирми също ще могат да се възползват от Delta Flume, разказва Марсел ван Гент, който ръководи екип от 35 учени и консултанти в института.

Хавиер Лопез Лара, брегови инженер към Environmental Hydraulics Institute “IH Cantabria” в Сантандер, Испания предвижда, че машината за вълни ще бъде "от особена важност за изследванията в тази сфера по много причини". Бреговите защитни съоръжения стават все по-важни с покачването на нивото на световния океан, отбелязва той, и климатичните модели предполагат, че в идните десетилетия в някои части на планетата бурите ще зачестят. Улеят за вълни ще осигури възможност за изясняване на някои естествени процеси като придвижването на отлаганията по бреговата линия и механичните свойства на крайбрежните почви, обяснява Лопез Лара.

Други държави също имат големи комплекси за създаване на вълни, въпреки че конструкциите им силно се различават. Японският научен институт за изграждане на пристанища и летища притежава канал, който имитира вълните цунами, проектиран да генерира една единствена гигантска стена от вода, вместо поток от множество вълни, което е по-близко до естествените условия.

Видеото показва как работи новият вълнови улей:

Новият холандски вълнови улей ще замести по-стара и малка версия, която ще бъде "пенсионирана" след 35 години служба. Вълните в Delta Flume могат да достигат до 4,5 м. Има и други иновации като радарни и лазерни системи за измерване на височината на вълните във всяка позиция. Учените могат и да променят водното количество в улея в хода на експеримента, за да симулират варианти на прилива.

Големината на новия комплекс за изкуствени вълни се налага, защото процесите в хидравликата силно зависят от мащаба на модела.

Водните течения се движат в два режима - ламинарен (при който всяка частица се придвижва успоредно на всяка друга) и турбулентен, при който движението е хаотично. Ламинарният режим е много добре изследван теоретично, а уравненията, които го описват са прости линейни. Но за турбулентния режим се използват емпирични формули, т.е. зависимости, установени при експерименти. Той се описва от нелинейни уравнения, които се решават трудно и силно зависят от условията (грапавина на материала, характеристики на водата и т.н.), които на практика не е лесно да се установят с точност. Бедата е, че при реални условия преобладава турбулентният режим и това налага за важни съоръжения да се правят моделни изследвания. 

Ламинарен режим	Турбулентен режим

В България преди закриването му, подобни изследвания се правеха в Института по хидротехника и мелиорации, естествено в някакъв умален мащаб. 

Улеят на холандските инженери ще позволи на учените да строят и тестват по-реалистични 1:1 модели на 85% от крайбрежните защитните съоръжения в Холандия.

Първото изследване на новия улей, всъщност е извършено още през юли. Тук може да се видят първите вълни, които е генерирала машината:

Много други проекти са в процес на разработка, твърди ван Гент. Инженерите са започнали да тестват т.нар. естествена брегова защита (nature-based coastal protection), като върбови горички, които да поемат голяма част от силата на вълните. Демонстрирано е, че такава "жива" брегова ивица се справя чудесно при много различни условия, но експеримент в Delta Flume комплекса може би е единствения начин да се покаже как се справят те по време на редките, но много мощни бури. Друга сфера, която още не е достатъчно изучена е как дигите се държат след като облицовката се разруши. Ядрото на дигата - често съставено от пясък и глина - може да издържи известно време след разрушаването на покритието. Това означава, "че дори да имаш повредена дига, това не значи непременно наводнение," обяснява ван Гент.

Източник: Science Magazine

Още по темата

05/10/2015

Земята

Следи от древно мегацунами предупреждават за вероятност от нови катастрофи

17/03/2015

Земята

Кога вълната става цунами