Механізм переміщення наносів

Умови зависання твердих часток визначаються гідравлічним режимом потоку, крупністю, формою та питомою вагою часток. Вели­чина підйомної сили біля дна пропорційна квадрату придонної швидкості потоку. На частку, що знаходиться в потоці, діє вертикальна складова швидкості та сила тяжіння, що зумовлює випадіння її на дно. Величина цієї сили залежить від гідравлічної крупності наносів. Гідравлічною крупністю наносів (w) називається швидкість рівномірного випадання часток в спокійній воді. На основі досдіджень встановлена залежність між величиною гідравлічної крупності та розміром часток

для часток діаметром менше 0,2 см

(29)

для часток діаметром більше 0,2 см

(30)

де r - щільність часток; d - діаметр часток.

Існують простіші залежності між гідравлічною крупністю та розміром часток, наприклад, формула Хазена

(31)

 

Частка діаметром d буде знаходитись в завислому стані, якщо вертикальна складова швидкості течії v буде більшою або дорівнюва­тиме гідравлічній крупності цієї частки.

Процеси ерозії та акумуляції протікають одночасно на всьому про­тязі річки. Але їхня інтенсивність неоднакова на різних ділянках. В верхів’ях, де швидкості значні, ерозія перевищує акумуляцію, і русло річки постійно пог-либлюється В середній течії ці процеси врівноважуються, а в низов’ї акумуляція перевищує ерозію, що зумовлює поступове підвищення дна русла. Співвідношення між про­цесами ерозії та акумуляції знаходиться в залежності від транспортуючої здатності потоку та фактичної наявності в ньому наносів.

Для оцінки транспортуючої здатності потоку можна використати Формулу Е.А.3амаріна

(32)

де q - транспортуюча здатність потоку в кг/м²; v - середня швид­кість течії в м/с, R - гідравлічний радіус вм, I - уклон потоку, w - середня зважена гідравлічна крупність завислих наносів в м/с. Формула (32) застосовується при 0,002£ w£;0,008 м/с.

Із залежності (32) можна отримати формулу незамулюючої швидкості

(33)

Існує наближена формула Р.Кеннеді для визначення незамулюючої швидкості

(34)

де Н - глибина потоку в м.

Коли підйомна сила менша маси частки, то остання переміщуєть­ся по дну. Встановлено, що маса часток, котрі переміщуються по дну потоку, пропорційна шостій степені швидкостей. Це так званий закон Ері, тобто

(35)

Це пояснює ту особливість, що рівнинна річка переміщує лише піщані наноси, а гірська, де швидкості значно більші, - великі камені.

Швидкість потоку, при якій розпочинається рух наносів по дну, визначається за формулою

(36)

де k – коефіцієнт пропорційності, котрий дорівнює приблизно 5,0; d - діаметр часток, м.

Значення розмивної швидкості, при якій розпочинається масовий pуx наносів, може бути визначений за формулою Г.І.Шамова

(37)

де h - глибина на вертикалі, м.

Значення швидкості, при якій припиняється рух наносів, може бути також визначена за формулою Г.І. Шамова

(38)

де h – глибина на вертикалі; d – діаметр часток.