4.12 Основні характеристики річкових наносів. Рух річкових наносів

Головними джерелами надходження наносів у річки служать поверхню водозборів, подвергающаяся ерозії в період дощів і сніготанення, і самі русла річок, розмивні річковим потоком. Ерозія водозборів - процес дуже складний, залежний як від еродують здібності стікають по його поверхні дощових і талих вод, так і від протиерозійної стійкості грунтів і грунтів водозбору. Ерозія поверхні водозборів (і надходження її продуктів у річки) зазвичай тим більше, чим сильніше дощі і интенсивніше сніготанення, чим більше нерівності рельєфу, пухкіші грунти (найбільш легко піддаються ерозії лесові грунти), менш розвинений рослинний покрив, сильніше розораність схилів . Ерозія річкових русел тим сильніше, чим більше швидкості течії у річках і менш стійкі грунти, що складають дно і береги. Частина наносів надходить у русло річок при абразії (хвильовому руйнуванні) берегів водосховищ і річкових берегів на широких плесах. Наноси, які складають дно річок, називають донними відкладеннями або алювієм.

Найбільшу концентрацію наносів (мутність води) мають річки з паводковий режимом і протікають в умовах посушливого клімату і легкоразмиваемих грунтів. До таких річках відносяться Терек, Амудар'я, Ганг, Інд, Хуанхе. Найбільш важливі характеристики наносів наступні: геометрична крупність, що виражається через діаметр частинок наносів (D, мм); гідравлічна крупність, тобто швидкість осадження частинок наносів в нерухомій воді (w, мм/с, мм/хв); щільність частинок (ρн, кг/м³), яка дорівнює для найбільш поширених кварцових пісків 2650 кг/м³; щільність відкладень (щільність грунту) (ρотл, кг/м³); концентрація (вміст) наносів у потоці, яку можна представити як у відносних величинах (відношення маси або об'єму наносів до маси чи обсягу води), так і в абсолютних величинах, у останньому випадку використовують поняття каламутність води (s, г/м³, кг/м³), яка обчислюється за формулою

s = m/V, (4.21)

де m - маса наносів у пробі води, V - об'єм проби води.

Середню крупність наносів в такій суміші Dcp визначають за формулою

D_сер = (4.22)

де D_i і p_i-середня крупність наносів кожної фракції і її частка за масою (у %) у всій пробі, п - число фракцій. За характером переміщення в річках наноси поділяють на два основних типи - зважені і ваблені.

Ваблені наноси - це наноси, що переміщаються річковим потоком в придонному шарі і рухомі ковзанням, перекочування або сальтаціей. Шляхом потягу по дну переміщуються найбільш великі частки наносів (пісок, гравій, галька, валуни).

Закон Ері свідчить, що вага ваблених наносів пропорційна шостого ступеня швидкості течії. З формули Ері випливає, що збільшення швидкості течії, наприклад, в 2, 3, 4 рази призводить до збільшення ваги частинок наносів, які переміщуються, відповідно в 64, 729, 4096 разів. Це якраз і пояснює, чому на рівнинних річках з малими швидкостями течії потік може переносити по дну лише пісок, а на гірських з великими швидкостями - гальку і навіть величезні валуни. Для переміщення по дну піску необхідні придонні швидкості течії не менше 0,10-0,15 м/с, гравію - не менше 0,15-0,5, гальки - 0,5-1,6, валунів - 1,6-5 м/с. Середня швидкість потоку повинна бути ще більше.

Ваблені наноси можуть переміщатися по дну річок чи суцільним шаром, або у вигляді скупчень, тобто дискретно. Другий характер руху для річок найбільш типовий. Скупчення ваблених наносів представлені донними грядами різного розміру.

Зважені наноси переносяться в товщі річкового потоку. Найважливіші характеристики руху зважених наносів у річках - це мутність води s, визначається за формулою (4.21), і роз витрати зважених наносів:

R = sQ, (4.22)

де R в кг / с, s в кг/м³, Q в м³/с.

Зважені наноси розподілені в річковому потоці нерівномірно: в придонних шарах мутність максимальна і зменшується у напрямку до поверхні, причому для зважених наносів більш великих фракцій швидше, для наносів дрібних фракцій - повільніше.