Движение воды в реках

Средняя для поперечного сечения скорость течения определяется по формуле Шези

где I - продольный уклон, R - гидравлический радиус, h_cp - средняя глубина в сечении, С - коэффициент Шези: (п - коэффициент шероховатости, зависящий от неровностей дна, водной растительности, извилистости русла).

Поперечная циркуляция воды возникает при наличии перекоса уровня по ши­рине реки, что обычно связано с центробежной силой на повороте реки. Происходит повышение воды и гидростатического давления у вогнутого берега. В результате в придонных слоях возникает течение, направленное в сторону выпуклого берега. В по­верхностных слоях поперечное течение направленно от выпуклого берега к вогнутому. Поперечные течения, складываясь с основным продольным переносом воды, создают спиралевидное движение.

Если на прямолинейном участке реки скорость течения обычно уменьшается от середины к берегам, то на повороте реки струи с максимальной скоростью течения смещаются к вогнутому берегу.

При нормальном распределении скоростей течения по глубине их максимальные значения наблюдаются в слое от поверхности воды до глубины 0,2 h. На глубине 0,2 h она примерно равна средней скорости на вертикали, минимальное ее значение (не рав­ное нулю) наблюдается у дна. При ледяном покрове максимум скорости смещается примерно на глубину 0,6 h. Под воздействием ветра, неровностей дна, водной расти­тельности нормальное распределение скоростей течения нарушается,

Линии, соединяющие точки в поперечном сечении реки с одинаковой скоростью течения называются изотахами.

Речные наносы и русловые процессы.

Характеристики речных наносов:

- мутность воды (s г/м³) -количество взвешенных веществ (т) в единице объема воды (V), s = m/V;,

- геометрическая крупность наносов (D мм) - размер взвешенных или влеко­мых частиц (условный диаметр);

- гидравлическая крупность наносов (ω мм/с) - скорость осаждения частиц в неподвижной воде.

Взвешенные наносы переносятся при условии v_в.в. > ω, где v_в.в. — вертикальная со­ставляющая турбулентного потока, направленная вверх.

Перемещение влекомых наносов происходит при условии v_дно > v_дно.0, где - v_дно скорость течения у дна, v_дно.0 — начальная скорость, при которой частица на дне теряет свою устойчивость, зависящая от размера и плотности частиц наносов, шероховатости дна и др. Согласно закону Эри, вес частицы (F_g), приходящей в движение по дну под воздействием водного потока пропорционален шестой степени скорости течения у дна:

F_g = Av_дно⁶,

где А - коэффициент пропорциональности.

Расход наносов (R кг/с) — количество твердых веществ (в кг), проносимое через поперечное сечение реки за 1 с.

Сток наносов - количество твердых веществ, проносимое через поперечное се­чение за некоторый интервал времени (∆ t). Сток взвешенных наносов W_в.н. = R_cp· ∆ t· 10^-3 тонн, где R_cp - средний расход наносов. За год W_в.н. = R_ср 31,54·10³

тонн. Сток влекомых наносов обычно составляет 5-10% от общего стока наносов.

Русловые процессы — постоянно происходящие изменения размеров и положе­ния в пространстве отдельных русловых образований в результате взаимодействия реч­ного потока и русла.

Русловые образования - скопления отложившихся наносов, создающих специ­фические формы рельефа русла и поймы. Различают микро-, мезо- и макроформы.

К микроформам относятся гряды, высота которых значительно меньше глубины реки; самые мелкие гряды высотой в нескольких сантиметров — рифели.

Мезоформы:

перекат — крупная русловая гряда по всей ширине русла, расположенная пер­пендикулярно к нему (нормальный перекат) или под углом (косой перекат); относи­тельно глубокие участки русла между перекатами называются плесами;

ленточная гряда - крупная гряда, занимающая всю ширину русла или значи­тельную его часть, обычно дугообразной формы с выпуклостью вниз по течению;

побочень — отмель (относительно мелкое пространство), примыкающая к берегу и обсыхающая в межень;

осередок - отделенная от берегов подвижная отмель обычно вытянутой формы, обсыхающая в межень;

коса - гряда, примыкающая в верхней (по течению) части к берегу и вытянутая вдоль русла под углом к берегу;

пляж - скопление речных отложений на выпуклой стороне излучины;

остров - относительно стабильное образование, закрепленное растительностью, часть затапливаемое при высоком уровне воды.

Макроформы: речная излучина, система протоков, система осередков.

Излучина (меандра) — изгиб русла реки в плане. Излучины характерны для типа извилистого русла. В процессе развития кривизна излучины увеличивается, в итоге происходит прорыв ее перешейка и образование старицы, т.е. отделенной от русла из­лучины.

Система проток (рукавов) между островами, свойственная типу многорукавно­го русла.

Дата добавления: 2014-01-07