Речной поток

В разных местах живого сечения скорость течения различна (рис. 2.5). В любом живом сечении максимальная скорость течения находится над самым глубоким местом около поверхности воды или несколько ниже ее, примерно до одной трети глубины от поверхности воды. От точки живого сечения, отстоящей на одну треть от поверхности воды, скорость течения уменьшается ко дну реки и от середины реки к берегам.

Таким образом, наибольшая скорость течения в прямых; русла находится в середине симметричного русла, а в криволинейных участках – ближе к вогнутому берегу.

Если на отрезке реки, состоящем из криволинейных и прямых участков, мысленно сделать некоторое количество живых сечений, а точки максимальных скоростей течения каждого живого сечения соединить линией, то получим динамическую ось потока – стрежень, который близко подходит к вогнутости берегов (если они вогнуты) и идет посередине в прямых участках.

Рис. 2.5. Распределение поверхностных скоростей течения в плане

В живом сечении изгибов русла под действием центробежной силы внутреннее течение направлено по наклонному дну к мелкому выпуклому берегу, а на поверхности течения – к вогнутому глубокому берегу (рис. 2.6). Поэтому лед в половодье и течение постоянно размывают вогнутые берега, течение увлекает наносы к выпуклым берегам, где они и оседают. Кроме того, внутреннее течение влияет на повышение уровня воды у вогнутого берега.

Внутреннее течение смежных живых сечений на изгибах русла реки образует винтообразное течение в потоке, направленное к яру, поверхностное течение которого называется прижимным течением. Оно сносит судно с курса в сторону вогнутого берега.

При переходе от кривизны одного направления к другой (обращенной в другую сторону) винтообразное течение в изгибе

Русла меняет направление. На прямолинейном участке соединяющем эти два изгиба, винтообразное течение сначала рассеивается, а затем при новом изгибе снова сходится.

Рис. 2.6. Внутреннее течение на изгибе русла:

1 – направление течения на поверхности – прижимное течение;

2 – направление течения на дне – донное течение

К неправильностям течения относятся майданы, суводи, толчеи, свальные течения, тиховоды.

Майдан – беспорядочное возмущенное течение на поверхности воды, возникающее от подводного препятствия, нарушающего нормальное донное течение воды в русле. Таким подводным препятствием может быть камень-одинец, карча, затонувшее судно. Майдан обычно образуется несколько ниже подводного препятствия, так как вызванное им возмущение сносится течением. Майдан может быть и в месте столкновения течений двух рек (рис. 2.7).

а	б

Рис. 2.7. Майданы: I – над подводным препятствием; II – при слиянии потоков

Суводь – вращательное движение воды (водоворот) за подводным или надводным выступом в яру или рынком гор. У левого берега вода в суводи вращается против часовой стрелки, у правого – наоборот.

Рис. 2.8. Суводь

В таком водовороте-суводи две водные струи часто сильно различаются по скорости или направлению течения. Вдоль вертикальной поверхности, направленной по течению и разделяющей эти струи, появляются завихрения (воронки), в центре которых вращающаяся вода силой направляется ко дну реки. Частицы воды, спускающиеся в глубину, задерживаются речным дном. Отсюда они могут двигаться только в направлении наименьшего сопротивления, т. е. в сторону струи с меньшей скоростью. Вследствие этого водовороты размывают речное дно и могут вырыть в нем ямы глубиной 20 м и более. Суводи образуются также у различных гидротехнических сооружений: устоев мостов, плотин, дамб и т. д. Особенно много больших суводей с сильным вращательным движением воды бывает во время половодья.

Толчея – скопление беспорядочных коротких и довольно высоких волн, находящихся все время на одном месте. Причина образования толчеи – отражение волн от берегов, причалов. В устьях рек толчея возникает от перебоя поверхностного течения встречным ветром с моря.

Свальное (косое) течение – поперечное или направленное под углом отклонение течения от своего нормального положения в реке по стрежню. Свальное течение бывает на перекатах, когда направление слива воды не совпадает с корытом переката у мостов, дамб, в порожистых местах и т. п. Разновидностью свального течения следует считать затяжное течение, направленное из главного русла в сторону прорана или воложки.