100. Характеристики речного стока.

Речной сток — перемещение воды в виде потока по речному руслу. Происходит под действием гравитации.

В гидрологии под речным стоком обычно подразумевается объём стока — объём воды (или минеральных веществ, твёрдый сток), прошедшей через определённый створ в единицу времени, чаще всего год. Объединяет поверхностный сток (образующийся в результате осадков и снеготаяния) и подземный сток, формируемый за счет грунтовых вод.

Главной характеристикой речного стока являются расходы воды. Наряду с экстремальными значениями (максимальными и минимальными) часто используются расходы воды, осредненные за различные периоды времени (сутки, месяц, сезон, год).

Все остальные характеристики речного стока, по сути, являются производными от соответствующих расходов воды.

Объем стока W (м3, км3) -- количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.). W = QT,

где Q—средний расход за расчетный период времени, Т— число секунд в том же периоде времени.

Модуль стока М (л/с * км2) или q[м3/c * км2)] --количество воды, стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени. M = Q * 10 ³ /F или q = Q/F, где F - площадь водосбора, км 2 ; 10 ³ - переводной коэффициент из метров кубических в литры.

Слой стока Y (мм) -- количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади этого водосбора. Y = W/F= QT/F

Коэффициент стока -- отношение слоя стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших возникновение стока. а = у/х

Объем стока W (м3, км3) - количество воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.), определяется по формуле

Количество величины стока опр расходом: Q=V*F

Опр расхода поплавками, гидрометрической вертушкой, объемным способом, через водосливы

Норма стока:

Модульный коэффициент

Гидравлика

30. Уравнение Бернулли.

Уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки невязкой и вязкой жидкости. Уравнение Бернулли, основное уравнение гидродинамики, связывающее (для установившегося течения) скорость текущей жидкости v, давление в ней р и высоту h расположения малого объёма жидкости над плоскостью отсчёта. Уравнение выведено Д. Бернулли в 1738г для струйки идеальной несжимаемой жидкости постоянной плотности , находящейся под действием только сил тяжести. интеграл Бернулли:

,

где Н – гидродинамический напор, м.

Уравнение можно записать для двух сечений элементарной струйки в виде равенства гидродинамических напоров в этих сечениях Н₁=Н₂

.

Выражение называется уравнением Бернулли для элементарной струйки невязкой жидкости.

Для реальной (вязкой) жидкости напор в любом вышележащем сечении всегда будет больше напора в нижележащем по течению сечении, т.к. часть энергии затрачивается на преодоление сил сопротивления, т.е. можно записать уравнение Бернулли для элементарной струйки вязкой жидкости в следующем виде:

,

где h_w=Н₁ –Н₂ – удельные потери напора на преодоление всех сопротивлений (преодоление сил вязкости и сил трения между жидкостью и стенкой).

Уравнение Д. Бернулли для потока вязкой жидкости. При переходе от элементарной струйки к потоку вязкой жидкости, имеющему конечные размеры, необходимо учесть неравномерность распределения скоростей в живых сечениях и иметь представление о случаях возможного и невозможного применения уравнения Бернулли.

При движении вязкой жидкости вдоль твердой стенки ее скорость достигает максимального значения в центральной части потока и уменьшается до нуля возле стенки. Неравномерное распределение скоростей означает что движение вязкой жидкости сопровождается вращением частиц, вихреобразованием и перемешиванием. Поэтому, приходится вводить среднюю по сечению скорость v. Для приведения результатов расчетов по средней скорости вводится коэффициент Кориолиса , характеризующий неравномерное распределение скоростей в живом сечении потока, представляющий собой отношение кинетической энергии, подсчитанной по истинным скоростям сечения, к той же энергии, вычисленной по средней скорости в этом же сечении потока

Обычно в трубопроводах и каналах =1,05... 1,1, иногда приближенно принимают = 1.

Поэтому для потока вязкой жидкости с учетом неравномерности распределения скоростей по живому сечению уравнение Бернулли запишется следующим образом:

,

т.е. уравнение Бернулли устанавливает связь между высотными положениями частиц жидкости, давлением и скоростями в разных сечениях потока жидкости. Причем каждая из входящих в уравнение величин может изменяться, но сумма остается постоянной.

31. Режимы движения жидкостей

Существует два режима движения жидкости: ламинарный и турбулентный.

Ламинарное движение (от лат. lamina – пластинка), упорядоченное течение жидкости или газа, при котором жидкость (газ) перемещается как бы слоями, параллельными направлению течения. Наблюдаются или у очень вязких жидкостей: нефти, мазута, смазочных масел и в порах грунта при движении подземных вод, или при течениях, происходящих с достаточно малыми скоростями, а также при медленном обтекании жидкостью тел малых размеров. С увеличением скорости движения жидкости ламинарное движение может в некоторый момент перейти в неупорядоченное турбулентное, при этом резко изменяется сила сопротивления движению.

Турбулентное движение (от лат. turbulentus – бурный, беспорядочный), форма течения жидкости или газа, при которой их элементы совершают неупорядоченные, неустановившиеся движения по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями движущихся жидкости или газа. Турбулентный режим движения жидкостей встречается при движении маловязких жидкостей (вода, бензин, спирт) в трубах, каналах, реках.

Характер режима движения жидкости зависит от соотношения действующих в них сил. Если при движении жидкости преобладают силы вязкости, то режим ламинарный, если преобладают силы инерции, то наблюдается турбулентный режим движения потока.

ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА, нефиксированная величина, характеризующая режимы ПОТОКА ЖИДКОСТИ.

Рейнольдса Re = rvl/n, где r-плотность, l- линейные размеры, v- скорость потока, n- коэффициентом вязкости.

Низкие значения числа Рейнольдса указывают на ламинарное движение потока жидкости; при более высоких значениях поток становится турбулентным. Переход от ламинарного к турбулентному движению происходит при значении числа Рейнольдса, которое называют критическим(1200-20000).

32. Гидростатическое давление.

Жидкость, находящаяся в сосуде в состоянии покоя, давит на дно и стенки сосуда и на любое тело, погруженное в эту жидкость. Давление, оказываемое покоящейся жидкостью на любую соприкасающуюся с ней поверхность, называют гидростатическим.

Гидростатическое давление - давление, вызываемое весом жидкости. Гидростатическое давление:

- измеряется высотой столба воды в единицах длины или в атмосферах;

- зависит от координат точки, в которой оно измеряется.