Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Posibnik_Word.doc
Скачиваний:
21
Добавлен:
21.11.2019
Размер:
2.89 Mб
Скачать

2.4.11. Основні категорії та стік наносів

Рух часток річкових наносів різної величини характеризується певними особливостями. В цілому рух наносів вивчає динаміка руслових потоків. Закономірності руху досить складні. Тверді частки можуть рухатися трьома основними способами:

1) майже постійно, без осаджень на дно, у товщі потоку;

2) шляхом періодичних підстрибувань (сальтацій);

3) шляхом перекочування або ковзання по дну.

У першому випадку наноси називають завислими (зваженими), а у другому та третьому — придонними (захопленими). Це дві основні категорії річкових наносів. Придонні наноси являються основною частиною руслоформуючих, або донних відкладів. Виділення основних категорій наносів було проведено ще на початку XX століття В.Г. Глушковим. Характер руху значною мірою залежить від співвідношення гідравлічної крупності та основних характеристик швидкостей турбулентного потоку. До останніх можна віднести: середнє та максимальне значення вертикальної складової пульсації швидкостей (u’), і початкову швидкість зрушення часток ( 0). А.В. Караушев запропонував на основі цього гідродинамічну класифікацію наносів:

Таблиця 2.5.

Гідродинамічна класифікація наносів

Насиченість потоку води твердими частками характеризують за допомогою поняття «мутність» (тобто концентрація). Це вміст маси наносів в одиниці об’єму суміші води з наносами:

(2.30)

Розподіл мутності у річковому потоці нерівномірний, складний, пульсуючий. Це пов’язано з особливостями поля швидкостей. Наприклад, на рис. 2.61 показані епюри мутності по глибині. Нерівномірність розподілу пов’язана як із впливом крупності наносів так зі зменшенням інтенсивності турбулентних пульсацій від дна до поверхні.

Добуток середньої мутності на витрату води дає витрату наносів:

(2.31)

Цей спосіб розрахунку використовують переважно до завислих наносів.

Завислі наноси переміщуються у товщі потоку на значні відстані і можуть частково перевідкладатися в межах заплав. Тут вони формують дрібнозернисту (заплавну) фацію алювію. Зміни мутності та витрат завислих наносів характеризують режим їх стоку. Їх зв’язок з витратами води нелінійний (рис. 2.62). Стік завислих наносів визначають шляхом спостережень за мутністю. Для порівняння стоку наносів з різних територій використовують модуль:

(2.32)

де — об’єм стоку наносів (т/рік), — площа водозбору (км2). Ця величина нерівномірно розподілена по території суходолу і підкоряється певним географічним закономірностям. У перезволожених областях рівнин може складати 1-2 т/км2 · рік, а у посушливих 200-400. Найбільші модулі спостерігаються в басейнах сухого субтропічного та тропічного клімату, які значною мірою охоплюють гірські території: т/км2 · рік. Найбільший модуль спостерігається в басейні р. Хуанхе — 2 200 т/км2 · рік. Це пов’язано з наявністю особливої території — Лесового плато, яке швидко руйнується. Велике значення має також модуль стоку наносів в басейні р. Ганг. Тут він досягає 1 260 т/км2 · рік. Це пов’язано з комплексом факторів: найвищі гори світу, найбільша кількість опадів на їх зовнішніх схилах, наявність потужних давніх алювіальних рівнин, активні процеси вивітрювання. Середній модуль для всього суходолу (за оцінками) перевищує 100 т/км2 · рік.

Рух придонних наносів значно відрізняється від завислих (рис. 2.63). Їх мутність (концентрацію) та витрати досить важко вимірювати. Це пов’язано з дуже великою чутливістю характеру руху у придонній області на введення інорідних тіл (приладів). Безконтактні способи, спостережень також наштовхуються на ряд об’єктивних проблем. Тому дані про стік придонних наносів набагато менш точні ніж про завислі. Їх витрати можна також оцінювати за допомогою об’ємних способів (ловушки, відклади) та за параметрами руху донних гряд.

Розглянемо умови рівноваги відносно крупної кулеподібної частки наносів на дні річкового потоку:

де — сила лобового тиску потоку; — вага частки; — підйомна сила; — коефіцієнт тертя. Сила лобового тиску пропорційна площі перетину частки та швидкісному напору:

(2.34)

де — коефіцієнт, що залежить від форми частки; — густина води; — діаметр частки; — придонна швидкість потоку. Підйомна сила обчислюється подібним чином:

(2.35)

де — коефіцієнт пропорційності. Дослідження в лабораторних умовах показали, що . Вага частки може бути виражена так:

(2.36)

Можемо переписати рівняння, розділивши всі складові на :

(2.37)

Згрупуємо складові відносно та

(2.38)

Можна сказати, що

(2.39)

оскільки в дужках були записані постійні величини.

Якщо перейти від лінійних розмірів частки (d) до об’єму (~ d3), то отримаємо:

(2.40)

Такі залежності отримали назву закону Ері. З нього впливає, що при збільшенні швидкостей течії у 2, 3, 4 раза діаметри часток будуть збільшуватися у 4, 9, 16 раз. Це пояснює значне збільшення крупності наносів на ділянках течії зі значними швидкостями.

Співвідношення між стоком придонних та завислих наносів змінюються в залежності від природних умов. В горах воно може досягати 100%, а на рівнинах (особливо на великих річках) понижуватися до 3-5%.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]