3. Движение взвешенных наносов

Взвешенные наносы переносятся в толще речного потока. Усло­вием такого перемещения служит соотношение

и\ ^ w, (6.43)

г

ность частицы наносов.

де и⁺_г — направленная вверх вертикальная составляющая вектора скорости течения в данной точке потока; w — гидравлическая круп-

В

0 s, кг/м³

Рис. 6.17. Типичное распреде­ление мутности воды по глубине речного потока при крупности взвешенных наносов:

ажнейшие характеристики при дви­жении взвешенных наносов в реках — это мутность воды s, определяемая по формуле (6.36), и расход взвешенных наносов:

R = sQ, (6.44)

где R в кг/с, 5 в кг/м³, Q в м³/с. Если мутность 5 задана в г/м³, то в форму­лу (6.44) должен быть введен множи­тель 10'³.

В

1 — наибольшей; 2 — средней; 3 — наименьшей

звешенные наносы распределены в речном потоке неравномерно: в при­донных слоях мутность максимальна и уменьшается по направлению к по­верхности, причем для взвешенных на­носов более крупных фракций быстрее, для наносов мелких фракций — медлен­нее (рис. 6.17).

4. Сток наносов

Сток наносов реки включает сток взвешенных и сток влекомых наносов, причем главная роль обычно принадлежит взвешенным наносам. Считается, что на долю влекомых наносов приходится в среднем лишь 5—10% стока взвешенных наносов рек, причем с увеличением размера реки эта доля, как правило, уменьшается.

Предельный суммарный расход как взвешенных, так и влеко­мых наносов, которые может при данных условиях переносить река, называют транспортирующей способностью потока R_Tp. Согласно

теоретическим и экспериментальным исследованиям R_Tp зависит прежде всего от скоростей течения и расхода воды:

K_P~s_TpQ = k-^—Q, (6.45)

gh_cpw

где s_Tр — мутность воды, соответствующая транспортирующей спо­собности потока; v — средняя скорость потока; h_cp — его средняя глубина; w — средняя гидравлическая крупность частиц наносов. В нашей стране и за рубежом предложено много разных формул вида (6.45). При этом мутность воды s_Tp, соответствующую транс­портирующей способности потока (т. е. предельно возможную мут­ность при данных гидравлических условиях), часто выражают как функцию средней скорости течения: s_Tp-avⁿ, где а и « — парамет­ры, причем п изменяется от 2 до 4.

В реальных условиях фактический расход наносов в реке и транспортирующая способность потока могут не совпадать, что и становится причиной русловых деформаций.

Сток наносов реки (прежде всего взвешенных наносов) обычно рассчитывают по построенным на основе измерений связям расхо­да воды и расхода взвешенных наносов R=f(Q). У такой связи имеются две важные особенности: она нелинейна, причем R растет быстрее, чем Q; очень приближенно эту зависимость иногда можно записать в виде степенного уравнения:

R = kQ^m, (6.46)

где, по Н. И. Маккавееву, т = 2-*-3; очень часто связь между R и Q оказывается неоднозначной (петлеобразной). Это объясняет­ся несовпадением изменения в реках расходов воды и расходов наносов во времени (рис. 6.18). Максимальная мутность воды в ре­ках (и максимальные расходы наносов тоже) обычно опережает