15. Уравнение равномерного движения. Определение сил трения.
В равномерных потоках сила тяжести уравновешивается силой гидравлического трения. Это равенство выражается уравнением касательного движения на дне
Сила жидкостного трения при разветвленном турбулентном движении пропорциональна квадрату скорости. Эту зависимость применительно к трению на дне можно выразить.
Если поперечное сечение потока имеет форму широкого прямоугольника, то средняя скорость на вертикали практически не отличается от средней скорости сечения, а глубина h= средней глубине. Формула ШИЗИ
16. Связь между расходом и уровнем воды.
Изменение расхода воды в реке вызывает изменение всех гидравлических элементов потока (ширина, глубина, скорость, коэффициент Шизи, коэффициент шероховатости)
До выхода воды на пойму средний уклон на участках большой протяжённости остается практически неизменным. При выходе воды на пойму ( пот ее затоплении и опорожнении ) наблюдаются изменения уклонов на участках большой протяженности.
М-безразмерная постоянная которая зависит от характера грунта дна.
При незатопляемых берегах приведенные формулы действительны во всех амплитуде колебания уровней воды, а при затопляемых берегах до выхода реки на пойму. Различные местные условия движения воды в естественных руслах могут нарушать однозначные связи между расходом и уровнем. Чаще всего нарушение однозначности обуславливается деформацией или явлениями подпора.
17. Движение воды на изгибе русла.
При переходе от прямолинейного участка к изогнутому высота свободной поверхности у внешнего вогнутого берега повышается, а внутреннего выпуклого понижается. Поле скоростей изменяется сложным образом
Чтобы уяснить природу этих явлений рассмотрим вершину речной излучины, где кривизна наибольшая и влияние условий подхода исчезает
На нашем участке возьмем точку M и покажем траекторию ее движения где r- радиус траектории движения точки М; g - сила тяжести ; u2/r центробежная сила инерции ; -(1/р)(dp/dn) - сила взвешивающего давления воды ; α - угол отклонения равнодействующей силы тяжести и инерции от вертикали.
18.Распределение скоростей в живом сечении и на вертикале.
Средние в живом сечении скорости невелики, у равнинных рек они лежат в интервале от 0,5 до 1,5 м/с. В плёсовых лощинах при меженном уровне могут уменьшаться от 0,3 до 0,1 м/с. У горных рек средние скорости 5-7 м/с. Местные скорости меняются в более широких границах. В Результате действия сил трения, скорости течения убывают от свободной поверхности ко дну. А также от середины сечения к берегам. Средние скорости на вертикали распределяются по след логарифмическому закону:
На практике для определения скорости по вертикали для удобства переходят от натуральных ln к десятичным и выражение получается √ghI = V* - Динамическая скорость имеет размерность скорости, но ею не является, а характеризует силу трения на дне. Применяя вышеизложенное уравнение распределения скорости на вертикали можно представить в след расчетном виде:
Логарифмический закон распределения скорости основан на предположении уравнения движения жидкости. В естественных условиях такого практически не бывает и получаемые эпюры скорости могут заметно отклонится от теоретического распределения.
