15)Уравнение равномерного движения . Определение сил трения

В равномерных потоках сила тяжести уравновешивается с силой гидравлического трения. Равенство этих сил выражается следующим уравнением касательных напряжений на дне:

, где τ˳-касательные напряжения на дне

𝜌 – плотность воды

G – ускорение свободного падения

h – глубина

I – уклон рис 17

Произведени плотности 𝜌 на глубину h есть масса столба жидкости высотой H и с площадью сечения 1м *1м. Произведение gI есть составляющая ускорения свободного падения , направленная по течению. Т.о. правая часть уравнения выражается проекцию веса, выделенного столба жидкости на направление движения.

Сила жидкостного трения при турбулентном движение пропорциональна квадрату скорости, эту зависимость применительно к тернию на дне выражают формулой:

С- коэффициент Шизи

Объединяя два равенства, получим формулу Шизи:

Коэффициент С рассчитывается по формуле Маннинга: ,

где n – коэффициент шероховатости, hcp – средняя глубина

Коэффициент С является переменной величиной, он зависит от шероховатости дна и более слабо от глубины потока. Коэффициент шероховатости n приводится в гидравлическом справочнике. Наиболее часто встречающиеся значения n для речных русел лежат в интервале от 0.02 до 0.03, а коэффициент шероховатости поймы может достигать 0.1

Вода, двигаясь в русле, преодолевает силы трения и тратит свою энергию , что выражается в понижение высот своб. поверхности по течению вниз, поэтому уклон , определяемый по формуле :

называется уклоном трения или градиентом потерь энергии. В равномерном потоке уклон трения и уклон свободной поверхности, а также уклон дна совпадают.

27)Водохранилища и их режим

Водохранилище – это искусственный водоем, созданный для накопления и последующего использования воды и регулирования стока. Сооружение водохранилищ – пример техногенного вмешательства в природу в условиях неравномерного, естественного распределения водных ресурсов в пространстве и особенно во времени. Водохранилища решают целый ряд важнейших социально-экономических задач, удовлетворяя потребности человека в воде или защищая его от водной стихии. Гидрологический режим водохранилищ управляется человеком, который выбирает заранее нужные параметры водоема и технические приемы его эксплуатации. Многие черты гидрологического режима водохранилищ определяются хозяйственными потребностями и регулируются. Вместе с тем искусственно созданные водоемы начинают участвовать в круговороте воды в речных системах, оказываются под влиянием комплекса природных факторов и подчиняются закономерностям, свойственным естественным водным объектам – рекам и особенно озерам .Водохранилища своеобразные водные объекты, новый природно-техногенный компонент ландшафта. Они преобразуют режим рек, влияют на окружающую среду. Потребности практики заставляют изучать режим водохранилищ, разрабатывать стратегию рационального управления ими, принимать меры на предотвращение негативных факторов сооружений этих водоемов. Поэтому вполне правомочно говорить о разделе новом, т.е. о возникновении нового раздела в гидрологии – гидрология водохранилищ. Водохранилища могут быть подразделены на типы по характеру ложа, способу его затопления водой, географическому положению, месту в речном бассейне, характера регулирования стока. В зависимости от продолжительности цикла перераспределения они делятся на водохранилища годичного и многолетнего распределения. Водохранилища может быть создано в чаше озера за счет повышения уровня воды в нем и может быть образовано путем затопления долин реки. В первом случае говорят об озерном водохранилище, во втором – о долинном.