25%. Очевидно, что чем меньше выбранная обеспеченность, тем большая гарантия сохран-

ности созданных сооружений.

Критические скорости водного и воздушного потоков.

Пусть на дне потока лежит частица со средним диаметром d . Рассмотрим силы дейст-

вующие на эту частицу. На переднюю ее грань поток оказывает положительное давление,

как на любое препятствие встречающееся на пути потока. На тыльную - отрицательное , за

счет образования за частицей зоны завихрений и циркуляций. Сумма сил, обусловленных

положительным давлением на переднюю грань частицы и отрицательным давлением на зад-

нюю, называется лобовой силой Pл. Кроме этого, на частицу действует подъемная сила Рп,

обусловленная положительным давлением потока на нижнюю грань передней части частицы

и отрицательным давлением на верхнюю грань, возникающим при обтекании ее потоком.

В результате совокупного воздействия этих сил при достижении определенной скоро-

сти, частица отрывается и перемещается путем перекатывания. Та наименьшая скорость по-

тока, при которой еще не происходит перемещение частиц называется неразмывающей

скоростью. V н

При дальнейшем увеличении скорости потока, число частиц почвы или грунта, вовле-

ченных в движение, увеличивается. При этом некоторые частицы начинают передвигаться

не только перекатыванием, но и скачками. Подскакивают частицы по очень крутой траекто-

рии, а снижаются по пологой. Высота скачка прямо пропорциональна отношению плотности 13

среды к плотности частицы. Поэтому при одинаковом силовом воздействии потока на части-

цу почвы высота скачка в воздушном потоке примерно в 800 раз больше, чем в водном. Ско-

рость водного потока, при которой начинается скачкообразное движение частиц, называется

скорость начала скачка V2. При скоростях потока в интервале между Vн V2, происходит

формирование гряд на дне потока, которые движутся к устью потока. При скорости выше V2

наблюдается размывание гряд и их полное исчезновение.

Дальнейшее увеличение скорости водного потока приводит к появлению в потоке

взвешенных частиц, называется скоростью начала взвешивания частиц - Vв.

Предположим далее, что скорость потока несущего взвешенные наносы, начинает

уменьшаться. Тогда по достижению некоторой величины этой скорости начинается оседание

взвешенных частиц на дно. Минимальная скорость потока, при которой этого не происходит,

называется незаиляющей скоростью V нез.

Перечисленные выше скорости потока имеют определенный физический смысл, и важ-

ны для познания процесса формирования русла водного потока. Для процесса эрозии почв

наибольшее значение имеет так называемая размывающая скорость потока V р, под кото-

рой понимается та наименьшая скорость, при которой наступает непрекращающийся

срыв почвенных частиц, приводящий к заметной эрозии почв.

Размывающая и неразмывающая скорости потока связаны соотношением: Vр = 1,41

Vн.

Определение размывающей скорости водного потока для конкретных почвенных усло-

вий представляет довольно сложную задачу. Так формула размывающей скорости

М.С.Кузнецова (1981) включает следующие показатели:

Vpw- донная размывающая скорость потока для почвы исходной влажности w, м/с;

g- ускорение силы тяжести;

m1-коэффициент, зависящей от типа наносов в потоке;

m2 -коэффициент, характеризующий связывающее действие корневых систем растений

и зависящий от содержания корней диаметром менее 1 мм;

- o -соответственно, плотность твержой фазыпочвы и воды, т/м3;

n

1

-коэффициент, характеризующий пульсацию скоростей в потоке и принимаемый рав-

ным 2,3 для потоков на склонах;

P- порозность почвенных агрегатов,%;

d w-средневзвешенный размер водопрочных агрегатов после мокрого просеивания;

- угол наклона потока, град;

C

н

у- нормативная усталостная прочность почвы на разрыв, характеризующая межагре-

гатное сцепление, т/м2.

К- коэффициент однородности почвы по сцеплению. Таким образом использование

этой формулы позволяет довольно точно определить размывающую (критическую) скорость

водного потока для любой почвы, исходя из показателей некоторых ее свойств и раститель-

ности. Знание критических (размывающих)скоростей необходимо для оценки потенциальной

опасности развития эрозии и для расчета противоэрозионных мероприятий. В процессе экс-

периментальных работ выявлено, что величина смыва почв не превышает допустимых пре-

делов, если скорость потока оказывается ниже или равной так называемой допустимой ско-

рости потокаVдоп., составляющей 0,8 размывающей скорости:

Vдоп., =0,8Vр.

Для расчета размывающих скоростей потока существует целый ряд более сложных

формул, в которых применяются трудно определяемые показатели почв, грунтов, расти-

тельности, тальвега водотока и др.