Некоторые данные по теории эрозии

Принципы регулирова­ния эрозионной деятельности речных потоков основываются на теории эрозионных явлений. Последние, однако, представляют весьма сложный процесс, не поддающийся пока надежному анализу и ос­вещаемый лишь приближенными зависимостями.

Воздействие равномерно движущегося потока на его русло может быть оценено простейшим образом, так называемой силой влечения, являющейся по существу касательным напряжением в плоскости дна

                   (29. 1)

где  - плотность воды; g- ускорение силы тяжести; h - глубина потока; I - уклон водной поверхности.

Сопротивление сдвигу, оказываемое 1 м² верхнего слоя несвяз­ного однородного грунта толщиной , равной диаметру частиц, и плотностью  выражается величиной

            (29.2)

где  f - коэффициент внутреннего трения несвязного грунта; i - ук­лон дна потока.

Условие устойчивости будет соблюдаться при выполнении неравенства, oткуда следует, что диаметр однородных несвяз­ных частиц грунта дна реки, которые не смываются потоком, дол­жен удовлетворять уравнению

            (29.3)

 Если на ровном дне потока находится отдельная частица нес­вязного грунта, например, в форме кубика со сторонами , пре­вышающими по размерам частицы дна , то гидродинамическое давление потока на эту частицу равно

где k - коэффициент обтекания частицы (учитывающий и подъем­ную силу); v₁ - средняя скорость набегания потока на частицу, причем ; - коэффициент;  v - средняя   скорость, вычисленная по всей глубине потока; С - коэффициент Шези. Условие устойчивости такой частицы имеет вид

                   (29.4)

Отсюда можно определить размер частицы, которая не будет сдвинута потоком

Сопоставляя значения А из формулы (29.3) и В из формулы (29.5), можно видеть, что В в   раз больше А (практически в десятки и сотни раз). Следовательно, одиночные крупные частицы (например галька) могут двигаться в потоке дно которого сложено из значительно более мелких частиц (например, песка), остающихся в покое.

В реальных условиях явление размыва русла и движения на­носов представляет собой очень сложный процесс. Частицы песка имеют различные размеры и передвигаются в форме песчаных волн, перемещающихся по дну потока, причем частицы перекатываются и скользят по дну или переходят во взвешенное состояние. Движение придонных частиц разных размеров в одном и том же потоке происходит в разных формах, подчиняясь закономерности, кото­рая весьма приближенно может быть выражена в виде

 или               (29.6)

где и  - коэффициенты, зависящие от формы, размеров час­тицы и ее положения в общей массе частиц.
Существует много формул для определения средней неразмывающей скорости потока , при которой начинается движение донных наносов. При уменьшении скорости течения v потока частицы соответствующей крупности, согласно закону, выраженному зави­симостью (29.6), осядут на дно, при увеличении скорости v, наобо­рот, начнут двигаться по дну еще более крупные частицы. В рус­лах, сложенных из связных грунтов, процессы эрозии, аналогичны, но в сопротивлении грунта размыву участвуют и силы сцепления, которые в плотных грунтах могут быть значительными, поэтому связные грунты труднее размываются.

Количество передвигаемых рекой донных наносов (расход) мо­жет быть определено лишь весьма приближенно различными эм­пирическими формулами (например, В. Н. Гончарова, И. И. Леви, и др.).

Понравилось? Поделитесь материалом