
Расчеты стока наносов
Степень
насыщенности
речного потока взвешенными
наносами
определяется мутностью
воды r,
выражаемой
обычно в граммах наносов на кубический
метр (г/м3),
r=
,
где Р - вес наносов в пробе в граммах,
А - объем пробы воды в см3.
Максимальная мутность воды в реках наблюдается в периоды весеннего половодья и дождевых паводков и возрастает от водной поверхности ко дну.
Количество взвешенных наносов, проходящих через определенное живое сечение гидроствора в одну секунду, называется расходом взвешенных наносов R и расcчитывается по формуле:
R=0,001rсрQ=0,001rсрvcрВ кг/сек,
где rср - средняя мутность воды в г/м3,
Q - расход в м3/сек,
vср- средняя скорость потока,
В - площадь живого сечения в м2.
Средняя мутность rср определяется по нескольким пробам воды (или интегрально) батометром Молчанова на скоростных вертикалях гидроствора и равна для всего расхода реки:
rср=
г/м3.
Через ежедневные расходы взвешенных наносов можно раcсчитать количество проносимых рекой наносов за декаду, месяц и год.
Влекомые наносы.
Частицы грунта, лежащие на дне, приходят в движение под воздействием гидродинамического давления, возникающего при обтекании их потоком.
Необходимо отметить, что деление наносов на взвешенные и влекомые условно, т.к. в зависимости от энергии потока одна и та же частица может быть и взвешена в потоке, а при уменьшенной скорости потока она же будет просто перекатываться по дну. Т.е. вид наносов есть функция скорости поток, размеров и массы частиц.
Закон Эри:
Веса влекомых частиц пропорциональны шестой степени скоростей:
,
где d
- вес соответствующей частицы.
Отсюда следует, что равнинные реки перемещают лишь песок, а горные - нередко большие валуны.
Нижняя
предельная скорость равна
,
где
h - глубина вертикали
d - диаметр частиц.
Расход наносов Q =mdv,
где m - коэффициент скошенности, представляющий собой отношение объема движущихся частиц ко всему объему частиц в слое, толщиной d.
В результате экспериментов Г.И.Шамова получена зависимость:
Q=0,95
,
где
d - диаметр частиц в метрах;
vcр - средняя скорость на вертикале; м/сек.
vср.н. - нижняя предельная скорость
Q - расход наносов в кг/(с.м); h - глубина вертикали.
Сток взвешенных наносов в пределах территории страны разнообразен:
наименьшая мутность = 10 - 50 г/м3;
среднерусская возвышенность = до 500 г/м3;
горные районы Кавказа, Средней Азии, Сибири количество наносов достигают нескольких тысяч граммов на м3, где нередки сходы селевых потоков.
Селевым паводкам способствуют:
Наличие на водосборе больших масс твердого материала;
Крутые склоны долин, большие уклоны потоков;
Близкое к поверхности земли расположение грунтовых вод.
Геологическое строение склонов бассейнов.
Физико-географические и климатические характеристики.
Селевые паводки обладают колоссальной разрушительной силой они уничтожают гидротехнические сооружения, мосты, здания, тоннели, города..., уносят тысячи человеческих жизней и неисчислимое количество живого мира.
Селевые потоки способны изменить русла рек, "строить" плотины, озера, которые затем образуют вторичные грязекаменные потоки, уничтожающие все на своем пути.
Так, во время селя в 1921 г. на р. Малой Алмаатинке было вынесено 2,5 млн. кубометров наносов и при пересчете оказалось, что с 1 км2 смыто 17-21 тыс.м3 материала.
В феврале 1911 года, уничтожив селения, гигантская сель, вследствие землетрясения и дождей образовала плотину, которая явилась причиной рождения Сарезского озера (Памир). Глубина у завала 540метров, длина озера около 60 км, площадью 87 км2. Гигантская чаша воды до сих пор угрожает всей нижележащей территории, а если учесть, что объем сели возрастает в 10 раз от первоначального объема первоисточника, то будет катастрофа.
Примеров можно вспомнить много, и, благодаря телевидению, Вы осведомлены о "дарах" Природы по стране и на Земле в целом (Кавказ-Кордонское ущелье в 2002 году).
Чтобы как-то противодействовать стихии, необходимы практические наблюдения, но освещенность территорий остается слабой (причины те же - некомпетентность, невежество властей с соответствующими последствиями, создают трудности, а затем их "героически" преодолевают).
Вычисление расходов влекомых наносов по данным наблюдениям.
Расход влекомых наносов определяют также двумя способами - аналитическим и графомеханическим.
Т.к. первый способ мы уже освоили в предыдущем случае, то рассмотрим расчет по графомеханическому способу. Для этого используется профиль сечения реки по гидроствору.
На этом профиле строят эпюру элементарных расходов влекомых наносов и планиметрируя ее, определяют расход влекомых наносов.
Рис. 182. Эпюры скоростей течения (1) и единичных расходов
взвешенных наносов (2) по вертикалям р. Оби у г. Новосибирска за 5/VI 1950 г.
(к обработке расхода взвешенных наносов графомеханическим способом)