Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
введение в гидрологию.doc
Скачиваний:
1179
Добавлен:
11.03.2015
Размер:
5.96 Mб
Скачать

3.3. Основные закономерности движения природных вод

3.3.1. Классификация видов движения воды

Свойство текучести обусловливает постоянное движение воды в природных объектах: внешние и внутренние силы перераспреде­ляют ее во времени и пространстве. Движется и лед, обладающий пластичностью.

Движение воды можно классифицировать по гидродинамическому режиму (ламинарное, турбулент­ное), по состоянию водной поверхности (спокойное, бурное), а также по действующим физическим силам.

Движение воды считают установившимся (стационарным), если скорость течения во времени не изменяется (dv/dt=0), и неуста­новившимся (нестационарным), если скорость течения во време­ни –величина переменная (dv/dt≠0). Установившееся движение, в свою очередь, подразделяют на равномерное, если скорость течения вдоль потока остается неизменной (dv/dt=0), и нерав­номерное, если скорость течения вдоль потока изменяется (dv/dt≠0). При равномерном движении равна нулю и полная производ­ная скорости (dv/dt=0).

Выделяют два гидродинамических режима движения воды: ла­минарный и турбулентный. Слово "ламинарный" происходит от ла­тинского слова, означающего "слоистый", слово "турбулентный" – от латинского слова, означающего "беспорядочный".

Гидродинамический режим потока характеризуется безразмер­ным числом Рейнольдса Re, равным

(9)

где V – средняя скорость течения, м/с; h – глубина потока или тол-шина слоя воды, м; ν – кинематический коэффициент вязкости, м2/с, зависящий от характера жидкости и ее температуры.

Критическое значение числа Рейнольдса Reкp, соответствующее переходу от ламинарного к турбулентному режиму, лежит приблизительно в диапазоне от 300 до 3000.

Если фактическое число Рейнольдса в водном потоке больше 300 – режим турбулентный, меньше 300 – ламинарный, в диапазоне Re от 300 до 3000 – переходный.

В реках, озерах, морях и океанах число Re всегда значительно дольше критического значения, и режим движения воды турбулент­ный. Ламинарный режим характерен для подземных вод в мелкозернистых грунтах (вследствие малых размеров пор и малых скоро­стей движения воды) и для ледников (вследствие очень большой вязкости льда и очень малых скоростей его движения).

От гидродинамического режима зависит внутреннее трение в по­токе и вертикальное распределение скоростей течения.

По состоянию водной поверхности потоки делят на спокойные и бурные. Спокойные потоки имеют плавную форму водной поверхности, препятствия обтекаются ими также плавно. Бурные потоки имеют неровную форму водной поверхности со стоячими волнами, в местах препятствий образуются резкие перепады уровня. Для определения состояния потока (спокой­ное или бурное) используют безразмерное число Фруда Fr, равное

(10)

где h глубина потока, м; g ускорение свободного падения, м/с2. При числе Fr, равном 1, поток находится в критическом состоя­нии. Если число Фруда больше 1, то поток бурный, если мень­ше 1 – спокойный. Бурные потоки характерны для горных рек, спокойные – для равнинных рек и течений в водоемах.

Нельзя отождествлять бурные и турбулентные, спокойные и ла­минарные потоки, так как характеристики этих движений воды качественно различные. Спокойные потоки, например, могут быть как ламинарными, так и турбулентными, бурные – всегда турбу­лентные.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.