13. Движение влекомых наносов

Движение влекомых частиц прерывистое-их подвижки перемежаются периодами покоя. Отдельную подвижку частица совершает либо посредством перекатывания, либо посредством скачка. Перекатывание наблюдается у крупных частиц или при малой скорости течения. Основным способом, движения являются скачки. Длина скачков составляет (10-20)d, высота (1-5)d. Чем больше, скорость течения, тем длиннее и выше скачки, тем больше число двигающихся по дну частиц.

Суммарный объем влекомых твердых частиц, проходящих через единицу ширины потока в единицу времени, наз-ся элементарным объемным расходом влекомых наносов.

Важнейший факт транспорта влекомых наносов состоит в том, что при достаточной интенсивности их движения состояние ровного дна становится неустойчивым, и малое случайное возмущение способно вызвать коренное преобразование донной поверхности-превращение ее в волнообразную.

В ручьях и малых реках, во время межени, длины донных волн составляют от 1 до 3 глубин потока, а их высоты не превосходят 0,1 глубины. Волны таких размеров наз-ся рифелями. Гребни рифелей в плане искривлены, и часто имеют подковообразный вид. Дно в этом случае выглядит чешуйчатым.

В средних и больших реках, а во время паводка и во многих малых реках, дно покрывают волны, гораздо более крупные, чем рифели. Они наз-ся донными или песчаными грядами. Длины гряд превышают 5 глубин потока и нередко измеряются десятками глубин. Их высоты обычно составляют от 0,1 до 0,3 глубин. Скорость перемещения донных гряд в больших, глубоких реках выражается десятитысячными долями скорости течения, а в средних и малых реках - тысячными долями. Рифели движутся быстрее гряд.

Движение донных гряд представляет собой основной вид транспорта влекомых наносов в реках. Но роль гряд в режиме речных потоков этим не исчёрпывается. Беспорядочное движение жидкости в водоворотных зонах за тыловыми скатами гряд и рифелей отбирает от потока значительное количество энергии. Поэтому наличие на дне гряд или рифелей увеличивает уклон трения: Иными словами, гряды и рифели действуют на поток как особый вид шероховатости.

14. Движение взвешенных наносов

Перенос тяжелых твердых частиц турбулентным потоком во взвешенном состоянии становится возможным тогда, когда средняя величина вертикальных пульсационных скоростей начинает превосходить гидравлическую крупность частиц.

Отношение объема твердых частиц к выделенному общему объему жидкости и частиц называется объемной концентрацией наносов.

Отношение массы твердых частиц к общему объему наз-ся массовой концентрацией, или мутностью.

Распределение осредненной концентрации наносов на вертикали не равномерно: от свободной поверхности к дну концентрация всегда возрастает. Чем крупнее взвешенные частицы, тем это возрастание резче.

Таким образом, мы имеем два вертикальных потока массы: гравитационный, направленный сверху вниз, и диффузионный, направленный снизу вверх.

17. (33)Озера. Водный баланс. Тения. Ветровой режим. Сгоны и нагоны

Озера вместе с искусственно созданными водоемами водохранилищами образуют особый класс водных объектов, режим которых предопределен особенностями их геометрии: большими площадями зеркала и большими площадями поперечных сечений. Вследствие этих особенностей озера и водохранилища отличаются слабостью и неупорядоченностью течений, развитым ветровым волнением и малыми амплитудами колебания уровней.

Озера по своему происхождению делятся на котловинные, запрудные и пойменные. Озера 1го из этих видов образовались в результате заполнения водой глубоких впадин земной поверхности. Эти впадины могут быть результатами тектонической деятельности или могут быть выпаханы материковыми льдами.

Запрудными наз-ся озера, которые возникли вследствие обвала горных пород, преградившего путь речному потоку. К запрудным относят также озера, которые формируются на побережьях морей в результате перекрытия песчаной косой входа в мелководный залив. Пойменные озера - это заполненные водой старицы - остатки прежнего речного русла, утратившие связь с современным руслом реки. Пойменные озера имеют малые размеры и недолговечны.

По хим составу вод озера делятся на пресноводные и соленые. По режиму водообмена они разделяются на проточные и непроточные.

Часть озерной котловины, заполняющаяся водой, наз-ся ложем озера, или озерной чашей. Незатапливаемая часть котловины, т.е. часть, расположенная выше воздействия волноприбоя при наивысшем уровне, наз-ся береговым склоном. Далее вниз идут части озерного ложа: побережье, в пределах высот которого совершаются колебания уровней, подводная береговая отмель, выполненная материалом обрушения берегов и глубинная часть.

Реки, впадающие в озеро, формируют из своих наносов дельты и бары. Количество притоков озера может быть различным, но сток из него всегда имеет только один канал.

Баланс воды в озерах и водохранилищах за год или за другой выделенный отрезок времени выражается урав-м V_пр.пов+V_{пр.подз}+V_ос+V_конд-V_ст-V_исп=V

Здесь: V_пр.пов - объем поверхностного притока воды в озеро; V_{пр.подз} - объем подземного притока; V_ос - объем осадков, выпавших на поверхность озера; V_конд - объем влаги, сконденсировавшейся на поверхности озера; V_ст - объем стока из озера; V_исп - объем, испарившейся воды; V - изменение объема воды в озере за данный отрезок времени.

Колебания уровней воды в озерах, а также и в водохранилищах делятся на абсолютные и относительные. Под первыми понимаются колебания, вызванные изменением объема воды в озере, т.е. в конечном счете изменением соотношений между элементами его водного баланса. К относительным относятся колебания уровней, вызванные действием на свободную поверхность ветра и колебаний атмосферного давления, т.е. не связанные с изменением объема воды в озере.

Действие ветра на свободную поверхность водоемов вызывает многосторонние последствия. Непосредственным результатом этого действия явл-ся ветровые волны. У озер с большой площадью зеркала размеры волн могут приближаться к размерам волн в морях.

Между ветровым потоком воздуха и взволнованной водной поверхностью возникает сила трения, под действием которой поверхностные слои воды стремятся двигаться в направлении ветра. Такие течения, широко распространенные в озерах, водохранилищах и в Мировом океане, называются дрейфовыми.

Перемещение водных масс в направлении ветра приводит к перекосу свободной поверхности - нагону воды у наветренного берега и сгону у подветренного. Такие перекосы называются сгонно-нагонными денивеляциями уровней. Они особенно велики в озерах с пологими берегами.

Уклон свободной поверхности при денивеляции создает в толще воды горизонтальный градиент давления, под действием которого глубинные слои воды получают скорости, направленные обратно скоростям дрейфового течения. Таким образом, в вертикальной плоскости толща воды в озере делится на две области: область поверхностного дрейфового течениями и область донного градиентного течения.