Расчетные формулы и величины

При расчете скорости фильтрации, морфометрических характеристик водосбора следует пользоваться формулами

V_{фильтр.}=k_фильтр х i (закон Дарси),

i = Δ h / L,

k_ИЗВ= L / AB,

d=S(L_i) /F_В/С,

V_ср=c √ (R х i) (закон Шези),

V_ср= 0.7 х V_{поверх.},

h=w / b

c=w / h

R = h

где V_{фильтр.} - скорость фильтрации грунтовых вод, м/с, см/с,

k_фильтр - коэффициент фильтрации, м/с, см/с,

i - уклон,

Δ Н - падение реки, разница отметок водной поверхности в разных створах, м,

L - длина реки, длина участка водного потока, м, км,

k_ИЗВ - коэффициент извилистости реки,

АВ - расстояние по прямой от истока до устья, м,

d - густота речной сети на водосборе, км/ км²,

S(L_i) - суммарная длина всех водотоков на водосборе, км,

V_ср - средняя скорость потока, м/с,

V_{поверх.} - поверхностная скорость потока, м/с,

c - коэффициент Шези, зависит от шероховатости русла,

R - гидравлический радиус, равен средней глубине потока, м,

c - смоченный периметр, м,

h- средняя глубина потока, м,

b - ширина реки, м,

w - площадь живого сечения реки, кв.м

Река со временем вырабатывает свой продольный профиль - кривую, показывающую изменение высоты дна и поверхности воды в реке по мере удаления от устья (истока). Разница отметок истока и устья называется падением реки, отношение падения к длине есть средний уклон реки. Продольный профиль может быть:

o выпуклый или сбросовый (характерен для молодых рек, например рек Кольского полуострова) имеет в верхнем течении уклоны меньше, чем в нижнем течении, усилена донная эрозия в нижнем течении,

o прямолинейный (характерен для достаточно зрелых рек)

o вогнутый (характерен для равнинных рек в стадии старости, имеет в верхнем течении большие уклоны, чем в нижнем)- профиль равновесия. В верхнем течении преобладает размыв - донная эрозия, а в нижнем - аккумуляция наносов и боковая миграция русла - боковая эрозия. В среднем течении преобладает транзит наносов.

o ступенчатый (имеет резкие изменения отметок русла на отдельных участках - водопады, стремнины, падуны, пороги, характерен для рек, имеющих выступы кристаллического фундамента в русле), например, реки Африки.

Изменение продольного профиля и донная эрозия усиливаются за счет понижения отметок базиса эрозии - уровня воды в водоприемнике (уровня Мирового океана). Боковая миграция русла усиливается, наоборот, при его повышении и приводит к отложению речных наносов - аллювия.

Движение речного потока происходит под действием силы тяжести и может быть спокойным - плавным (ламинарным) или бурным (турбулентным). Это зависит от глубины потока, уклона, вязкости воды и скорости. В открытых естественных руслах течение всегда турбулентное, и средняя скорость потока может быть определена по закону Шези с учетом шероховатости русла. Распределение скоростей в потоке таково, что максимальные значения наблюдаются обычно в середине на поверхности (на стрежне). Кривая распределения скоростей в живом сечении (в той части поперечного сечения, где происходит сток воды) на определенной глубине называется эпюра скоростей. Линии равных скоростей в потоке называются изотахи. Кривая распределения скоростей по вертикали называется годограф скорости, ее форма зависит от шероховатости дна, направления ветра, наличия льда и водной растительности и др.

В потоке происходит циркуляция, закручивание, винтообразное движение, способствующее на одних участках (у вогнутого берега) эрозии, а на других участках (у выпуклого берега) аккумуляции, на прямолинейных участках наблюдается сбойное течение по фарватеру. В зависимости от направления излучины реки сила Кориолиса усиливает или ослабляет поперечные течения при закручивании потока. Это приводит к подмыву берегов.

Дата добавления: 2015-04-30