30. Классификация водоемов и прибрежных зон.

Различают следующие водоемы: 1. Глубокие водоемы – это когда h>>λ/2. В этом случае дно не оказывает влияния на волны. 2. Мелкие водоемы – это когда h<λ/2. В этом случае водоем ощутимо влияет на формирование волн. Здесь u. Представим прибрежную полосу водоема

I-I - уровень покоя

hн – высота наката

hпр –предельная глубина

Слева от W1- W1 глубокий водоем в пределах W1-W3 между W3-W4 – зона наката или аэрирование струи.

31. Интерференция волн. Стоячие волны. Прогрессивные волны. Если в данную точку среды одновременно приходит две волны, то они соответствующим образом накладываются друг на друга, причем они или увеличиваются по высоте или уменьшаются. Рассматриваемый случай этого явления называется интерференцией волн. Имеются регулярные плоские волны 1-2-3-4 на глубокой воде, движущиеся к берегу, который представляет собой вертик. стенку M-N. (Рис.). Рассматриваемые волны обладают небольшой крутизной. Набегая на стенку берега M-N волны 1-2-3-4 будут отражаться от этой стенки. В связи с этим навстречу волнам 1-2-3-4 движутся волны 4-5-6-7 (выходящие как бы из стенки), и волны 4-5-6-7 налагаются на волны 1-2-3-4. В результате такого наложения волн 4-5-6-7 на волны 1-2-3-4, мы получим волны абвг, которые по истечении времени должны обращаться в волны а’б’в’г’. Волны абвг или а’б’в’г’ называют стоячими волнами. Их высота в 2 раза > волн, движущихся к стенке; длина стоячих волн остаётся той же, что и волн, движущихся к стенке; узлы 1, 11, 111 стоячих синусоидных волн явл-ся неподвижными; скорость дв-я вершин гребней стоячих волн =0. В отличие от стоячих волн, волны, характеризуемые величиной скорости , называютсяпрогрессивными. Прогрессивные волны – волны, проходящие за время величину длины волны𝛌.

Прогрессивные волны на глубокой воде

При наличии условия, когда дно не влияет на формир-е волн, рассм-ся двумерные волны. Исследуя их, вытекают 3 осн. задачи:

1. Опред-е высоты hв и длины 𝛌 волны.

2. Построение своб. поверхности воды (волн), определение скорости С и времени.

3. Выявление распределения гидромеханич. давления по вертикали.

Определение высоты и длины волны.

Величиныи предст. наибольший практ. интерес. Вместе с тем эти основные параметры волн приходится устанавливать при помощи относительно грубых эмпирических зависимостей существующих СНиП и СН, посвященных волновому воздействию, по особым графикам, носящим эмпирический характер.

Как видно из этих графиков, величиныи зависят от след. факторов:

1) От скорости ветра, которая на различных высотах бывает различной; на приведенных графиках скорость ветра принято учитывать на высоте 10 м над водной поверхностью.

2) От продолжительности действия ветра; иногда этот фактор не учитывается.

3) От величины разгона D волны.

Дополнительно в указанных нормах приводятся приближенные величины крутизны волны:

Для водохранилищ откосы боковых берегов создают крутизну волны

32. Плавноизменяющееся установившееся безнапорное движение грунтовой воды. Водопрониц-й грунт состоит из отдельных частиц (песчинок). Между ними имеются поры. Суммарный объём этих пор сост-ет 30-40% от объёма всего грунта. Явление дв-я воды в этих порах наз-ся фильтрацией.(напр., от дождя вода просач-ся в грунт ). Вода может задерживаться водопрониц. слоем (глиной, скалой), и тогда дв-е происходит по пов-ти водопрониц-го слоя.

Водопрониц-й слой (водоупор) образует как бы русло потока грунтовой воды. В этом русле движется вода, причём здесь получается фильтрац-й поток со своб. пов-тью, в каждой точке которой имеем атм. давление. Такой поток наз.безнапорным. Здесь дв-е воды ламинарное. Рассм-я это дв-е, мы можем наблюдать как равномерный, так и неравномерный режим. На предыдущем рисунке был представлен равномерный режим движения. Но на практике часто встреч-ся неравномерное движение, которое обусловлено:

- или неравномерностью формы русла;

- или ;

-или в цилиндрич. русле с прямым уклоном дна каким-либо образом фиксир-ся глубина h_ф, отличная от глубины h₀ равномерного дв-я. Например из траншеи откачивается вода:

Свободная пов-ть фильтрац-го потока наз-ся депрессионной пов-тью. Кривая своб. пов-ти АВ наз-ся кривой депрессии. При рассмотрении грунтовых потоков рассм-ся плоская задача, т.е.

q[м²/с]=Q/b;

где b- ширина грунт. потока. Для того, чтобы найти закон дв-я грунтовых вод, поступают след. образом. Вначале рассм-ют открытый поток. Здесь:

а) потери напора рассчит-ют по ф-ле Шези:

; , согласно которой υ прямо пропорционально.

б) учитывают скоростной напор ;

В случае грунтового потока:

а) вместо ф-лы Шези пользуются ф-лой Дарси, согласно которой υ прямо пропорционально I.

б) скоростной напор υ²/2g не учитывается, т.е. Е-Е совпадает с Р-Р (напорная и пьезометрическая линии).