4.3 Гидравлическая крупность наносов

Взвешивание твердых частиц в речном потоке объясняется его турбулентным движением обуславливающим наличие вертикальной составляющей скорости потока. Чтобы оценить вертик. составляющую скорости необходимой для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии, рассмотрим процесс падение частицы в спокойной воде.

Частица, опущена в неподвижную воду сначала падает равноускоренно, а затем, вследствие того, что сила сопротивления возрастает с увеличением скорости, и движущая сила (Fтяж.) постоянна, наступает момент, когда движущая сила и сила сопротивления уравновешиваются и движение становится равномерным. Скорость равномерного падения частицы в спокойной воде – гидравлическая крупность. Установлено, что гидравлическая крупность частицы U зависит от геометрических размеров, формы, плотностей частицы и воды, температуры воды по Кораушеву для частиц Ø<0,15мм - U=K_лgd²(ρ_s-ρ_в)/4μ

Ø<0,15мм - U=K_т√(ρ_s-ρ_в)gd/ρ_в

где U- гидравлич. крупность наносов, см/с

К_л, К_т – к-ты, учитывающие форму частиц и характер годродинамич. сопротивления.

d- диаметр частиц, см.

ρ_s; ρ_в - плотности частиц наносов г/см³, g = 981cм/с²

μ - коэф. динамической вязкости воды, зависит от температуры, г/см*с.

К_л в условиях ламинарного осаждения частиц опред. из выражения К_л= 24/R_ed

R_ed- число Рейнольдса по Ø R_ed = Ud/ν

ν - кинематический коэф. вязкости воды, см²/с

К_т – в условиях турбулентного осаждения изменяется в пределах 1,22 – 1,63

Частица диаметром d находится во взвешенном состоянии, если вертик. составляющая скорости течения Uz ≥ U (гидравлич. крупности этой частицы).

4.4 Типы руслового процесса.

Поток и русло постоянно находятся в динамическом взаимодействии, обмениваясь при соответствующих условиях некоторым количеством наносов. Русло формирует структуру потока. Поток, размывая грунт, создает себе русло, которое соответствует его скоростному полю. Это постоянный процесс. Формирование русла водотока под воздействием текущей воды - русловой процесс. Русловой процесс- совокупность различных по масштабу структурных элементов: отдельные твердые частицы, гряды различных размеров, отдельные излучины и пойменные массивы.

Участок извилистого русла между двумя точками перегиба его осевой линии - излучина реки. Плановые деформации речных излучин – меандрирование русла. Наиболее распространенной формой распределения меандрирующего русла – чередование мелких (перекатов) и глубоких (плесов) участков реки. Характер деформации русла и поймы реки определяет тип руслового процесса. Различают следующие типы руслового процесса рек:

1) Ленточно-грядовый - в мало извилистом русле происходит движение системы гряд, расстояние между грядами в среднем около 8 ширин русла.

2) Побочневый – чередование разнонаправленных перекошенных гряд. В результате этого образуются побочни- песчаные отмели.

3) Ограниченное меандрирование - хар-ся слабой неразвитой извилистостью русла. Это наблюдается там, где меандрирование ограничено склонами долины.

4) Свободное меандрирование- русло сильно меандрирует в широкой пойме.

5) Незавершенное меандрирование – движение воды направлено по излучине и исправляющему участку реки.

6) Русловая многорукавность – в реках с большим расходом влекомых наносов. Наносы в межень образуют небольшие острова. Русло широкое, многорукавное (осередковый русловой процесс).

7) Пойменная многорукавность возникает в широких поймах и представляет собой совокупность множества рукавов.

Часто русловые процессы на реках представляют собой промежуточные формы перечисленных русловых процессов. На отдельных участках одной и той же реки могут наблюдаться различные типы русловых процессов. Анализ русловых процессов проводится по результатам аэрофотосъемки или картографическим материалам. Этот анализ дает возможность определить безопасное место для строительства инженерных сооружений (водозаборы, насосные станции, водопроводные сооружения)

4.5 Склоновая эрозия.

На склонах водосбора действие текучей воды проявляется в размыве поверхности почвы грунта, переносе минеральных частиц и растворенных веществ в реки, водоемы и овраги. Этот процесс наз. склоновой эрозией.

Продукты разрушения совместно с материалом, поступившим со склона водосбора, частично откладываются на дне русла, а частично перемещаются вниз по течению на некоторое расстояние, вызывая заиление низовья водотока и водоема, в который впадает река. Интенсивность склоновой эрозии зависит от характера и величины поверхностного стока, обусловлена интенсивностью дождей, состоянием растительного покрова, свойствами почвогрунтов и рельефа местности. В районах с обильным поверхностным стоком, по слаборазвитым растительным покровом, а большими уклонами земной поверхности эрозия протекает наиболее интенсивно. Ежегодный смыв почвы с непокрытых растительностью площадей достигает 20 – 50 тонн с гектара в Зап. Грузии; 10 – 15 тонн/га в Черноземных областях; 0,6 -0,8 тонн/га в РБ.

Смыв лесных почв практически отсутствует.