- •Динамика русловых потоков
- •Часть I
- •Предисловие
- •Введение
- •Тема 1. Одномерный русловой поток и гидравлическое сопротивление
- •1.1. Уравнение одномерного квазиравномерного движения руслового потока, понятие о касательном напряжении и гидравлическом сопротивлении
- •1.2. Оценка влияния гидравлического сопротивления на русловой поток
- •1.3. Виды гидравлического сопротивления и понятие о законе гидравлического сопротивления
- •1.4 Сопротивление зернистой шероховатости. Коэффициент шероховатости
- •1.5 Влияние на гидравлическое сопротивление характера гидродинамического режима. Графики Никурадзе и Зегжды.
- •1.6. Сопротивление донных гряд
- •1.7 Сопротивление формы русла
- •1.8 Сопротивление поймы
- •1.9 Сопротивление ледяного покрова
- •1.10 Сопротивление растительности
- •1.11 Сопротивление, обусловленное неустановившимся характером движения потока
- •1.12 Дополнительные сопротивления, связанные с местными неровностями дна и расширением русла
- •Тема 2. Распределение скоростей течения по глубине потока
- •2.1 Эмпирические формулы, описывающие распределение скоростей течения по глубине потока
- •2.2 Теоретическое обоснование закона распределения скоростей течения по глубине
- •2.3 Новая интерпретация логарифмического закона распределения скоростей течения по глубине и его основные следствия
- •2.4 Влияние неравномерного и неустановившегося движения воды на распределение скоростей течения по глубине
- •Тема 3. Распределение скоростей течения в поперечном сечении прямолинейного потока
- •3.1 Распределение скоростей течения в потоке с прямоугольным сечением
- •3.2 Распределение скоростей течения в естественном русловом потоке с прямолинейными очертаниями
- •Тема 4. Изгиб потока
- •4.1 Движение воды на изгибе русла
- •4.2 Лабораторные исследования кинематики потока на изгибе русла
- •4.3 Исследования кинематики потока на изгибе естественного русла
- •Тема 5. Деление потока
- •5.1 Сущность деления потока
- •5.2 Экспериментальные исследования отвода потока и некоторые эмпирические зависимости
- •5.3 Движение потока в узлах разветвления естественных водотоков
- •5.4 Распределение расходов воды между рукавами
- •Тема 6. Планы безотрывных течений
- •6.1. Основные определения
- •6.2. Построение плана течений при наличии данных изменений скоростей течения
- •6.3. Методы теоретического построения плана безотрывных течений
- •Заключение
- •Литература
Московский государственный университет
им. М.В.Ломоносова
Географический факультет
Кафедра гидрологии суши
В.Н.Михайлов
Динамика русловых потоков
Конспект лекций
Часть I
Москва 2001
УДК 556.536
Рецензенты: проф. Н.И.Алексеевский, проф. Г.П.Кумсиашвили, проф. Р.С.Чалов
В конспекте лекций по курсу "Динамика русловых потоков" (I часть) изложены основы теории динамики потока в каналах и естественных речных руслах. Рассмотрены вопросы теории динамики руслового потока и гидравлических сопротивлений, закономерности распределения скоростей течения по глубине потока и в его поперечном сечении. Специальные разделы посвящены динамике и кинематике потока на изгибе русла и при его делении на рукава. Завершает конспект рассмотрение плана безотрывных течений.
Предисловие
Дисциплина "Динамика русловых потоков" знакомит студентов-гидрологов с основой знаний в области кинематики и динамики потоков с жестким и деформируемым руслом. В отличие от классической или речной гидравлики динамика русловых потоков имеет дело не с одномерными, а в основном с пространственными (двумерными или трехмерными) течениями.
В некоторых вузах задачи дисциплины "Динамика русловых потоков" включают рассмотрение трех вопросов: движения воды в руслах, движения наносов и русловых процессов. В соответствии с учебным планом кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ изучение закономерностей движения наносов осуществляется в рамках дисциплины "Гидрофизика", а руслового процесса – в специальном курсе "Русловые процессы". В связи с этим в данном случае проблематика дисциплины "Динамика русловых потоков" ограничена рассмотрением лишь закономерностей движения воды в руслах рек и каналов.
Основные задачи дисциплины: 1) познакомить студентов с основными закономерностями пространственного распределения скоростей течения в русловых потоках; 2) показать связь распределения скоростей течения в потоках с гидравлическим сопротивлением русла; 3) рассмотреть основные закономерности динамики потоков на изгибе русла, в руслах, разветвленных на рукава; 5) рассмотреть закономерности взаимосвязи между гидравлическими и морфометрическими характеристиками естественных русел (основы "эмпирической" речной гидравлики и теории устойчивости русел).
Дисциплина "Динамика русловых потоков" базируется на курсах "Гидрология рек", "Основы гидромеханики и гидравлики" и увязывается с курсами "гидрофизика" и "Русловые процессы".
Настоящий конспект лекций включает рассмотрение вопросов лишь I-ой части курса. В конспекте последовательно рассматриваются следующие темы: 1) одномерный русловой поток и гидравлическое сопротивление; 2) распределение скоростей течения по глубине потока; 3) распределение скоростей течения в поперечном сечении прямолинейного потока; 4) изгиб потока; 5) деление потока; 6) планы безотрывных течений.
При написании конспекта учтен опыт чтения автором лекций по дисциплине "Динамика русловых потоков" студентам IV курса кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ в течение 1996–2001 гг.
Автор выражает признательность рецензентам профессорам Н. И. Алексеевскому, Г. П. Кумсиашвили и Р. С. Чалову за внимательный просмотр рукописи и сделанные замечания.
При подготовке текста и иллюстраций большую помощь оказали Е. С. Повалишникова и М. В. Михайлова, которым автор выражает искреннюю благодарность.