23) Движение влекомых наносов, донные гряды. Расход наносов.

Отдельную подвижку частица совершат по средствам перекатывания или скачка. Перекаты наблюдаются у крупных частиц при малой скорости течения. Основным способом движения являются скачки. Длина скачков составляет от 10-20 диаметров частицы. Чем выше скорость, тем выше и дальше скачки и тем больше количество частиц, движущихся по дну. Суммарный объем влекомых твердых частиц, проходимых через единицу ширины потока в единицу времени называется элементарным объемным расходом влекомых наносов (q_{s вл})

Проинтегрировав его по ширине поперечного сечения, будем иметь полный объемный расход:

В гидрологии преимущественно используют массовые расходы, для перехода к ним необходимо объемные расходы умножить на влекомые наносы: q_{sm вл}=q_sвл𝜌_s

Q_{sm вл} =𝜌_s*Q_sвл

Важнейшим фактором движения влекомых наносов является то, что при большой интенсивности их движения состояния ровного дна становится неустойчивым и любое слабое возмущение способно привести к коренному преобразованию донной поверхности, преобразуя ее в волнообразную.

Дно рек, протекающих в несвязанных сыпучих грунтах, почти всегда покрыто волнами. Эти волны могут отсутствовать при малых скоростях течения, когда транспорт русловых наносов слаб.

Продольный профиль донных волн не симметричен. Они имеют:

1. пологий скат

2. верховой скат

3. подвалье рис 23

Обычно уклон низового ската близок к уклону естественного откоса грента под водой (в среднем 1:3)

В ручьях и малых реках во время межени длины данных волн составляют от 1 до 3 глубин потока, а их высота не превышает 0,1 от глубины. Волны таких размеров называются рифелями. Гребни рифелей в плане искревлены и часто имеют подковообразный вид. Дно в этом случае выглядит чешуйчатым.

В средних и больших реках, а во время паводка и во многих малых реках, дно покрывают волны, гораздо более крупные, чем рифели. Они называются донными или перекатными грядами (длина гряд l_г превышают 5 глубин потока и нередко измеряется десятками глубин). Их высота составляет от 0.1 h до 0.3 h. Скорость перемещения донных гряд в больших глубоких реках составляет десятитысячные доли скорости течения , а в средних и малых – тысячные доли.

Рифели движутся быстрее гряд. Между параметрами данных гряд и объемным расходом влекомых наносов существует связь: рис 24

Пусть среда, не изменяя своей формы, передвинулась за время t на свою длину l_r. Это значит, что через контрольный створ 0-0, проведенный в начальный момент времени через подвалье гряды за время t прошел объём пористого песка, численно равный в расчете на едуницу ширины потока площади продольного сечения гряды Ω_г. Удельный расход наносов составит:

, где ε≈1/3 – коэффициент пористости песка

Ω_г=𝛿 lг hг , где 𝛿<1 – коэффициент полноты профиля гряды

Подставляя, имеем: q_sвл=(1-ε)𝛿 h_г c_г

Определение расхода влекомых наносов по этой формуле оказывается во многих случаях боее удобным, чем применение данных батометров – приборов для прямого измерения расхода наносов .

Движение донных гряд является основным транспортом частиц.