2. Прямолинейный профиль, характеризующийся равномерным распределением падений и уклонов по всей длине реки. Характерны для малых рек.
4. Сбросовый профиль, имеющий вид параболической кривой, с алым падением в верхней части и большим в нижней части реки.
5. Ступенчатый профиль, характеризующийся чередованием участков с малым и сосредоточенным падением, иногда в виде отвесных уступов.
Движение воды в реках
Вода в реках движется под действием силы тяжести “G”. Эту силу можно разложить на две составляющие: нормальную дну G2 и нормальную ко дну-G1. Рисунок:
Сила G1 уравновешивается силой реакции со стороны дна. Сила же G2, зависящая от уклона, вызывает движение воды в потоке. Эта сила, действуя постоянно, должна бы вызывать ускорение движения (и на некоторых участках рек так и происходит). Однако в целом для реки, этого не происходит, т.к. оно уравновешивается силой сопротивления, возникающей в потоке в результате внутреннего трения между частицами воды и трения движущейся воды о дно и берега. Изменение уклона, шероховатости дна, сужения и расширения русла, развития извилистости и др., вызывают изменение соотношения движущей силы и силы сопротивления, что приводит к изменению скоростей течения по длине реки и в живом сечении. Выделяют три основных вида движения воды в потоках:
1. Равномерное. При равномерном движении скорости течения, живое сечение, расход воды постоянны по длине потока и не меняются во времени. Такого рода движение обычно наблюдается в каналах.
2. Неравномерное. При неравномерном движении уклон, скорости течения, живое сечение не изменяются в данном сечении во времени, но изменяются по длине потока. Этот вид движения наблюдается в реках в период межени при устойчивых расходах воды, а также в условиях подпора, образованного плотиной.
3. Неустановившееся. Неустановившееся движение- это такое движение воды, при котором все гидравлические элементы потока (уклоны, скорости, площадь живого сечения) на рассматриваемом участке изменяется во времени и по длине реки. Неустановившееся движение характерно для рек во время прохождения половодий и паводков.
Скорости течения в реках неодинаковы в различных точках потока: они изменяются как по глубине, так и по ширине живого сечения. На каждой отдельно взятой вертикали наименьшие скорости наблюдаются у дна, что связано с влиянием шероховатости русла. От дна к поверхности нарастание скорости сначала происходит быстро, а затем замедляется и максимум скорости в открытых потоках достигается у поверхности или на расстоянии 0.2Н от поверхности. Кривые изменения скоростей по вертикали называются годографами или эпюрами скоростей.
По ширине потока скорости течения, как поверхностная, так и средняя на вертикали, меняются плавно, в основном повторяя распределение глубин в живом сечении: у берегов скорости меньше, в центре потока они наибольшие. Линия, соединяющая точки на поверхности реки с наибольшими глубинами, называется стрежнем. Представление о распределении скорости течения в живом сечении можно получить построением изотах- линий равных скоростей в живом сечении реки.
Для вычисления средней скорости потока при отсутствии непосредственных измерений, т.е. пользуясь косвенным методом, широко применяется формула Шези:
V=C√ R·i
или для равнинных рек, заменяя R на Н
V=C √ H·i
Где: C-коэффициент Шези или коэф. сопротивления, зависит от шероховатости потока и других сопротивлений
R- гидравлический радиус=W/P, в метрах.
Н- средняя глубина потока, м;
i- уклон реки.
V-средняя скорость потока, м/с.
Величина коэффициента Шези в формуле является величиной переменной, т.к. зависит от соотношения скорости и средней глубины и уклона. Для определения коэффициента «С»
Существует несколько эмпирических формул. Например, формула Маннинга:
C=1/n R1/6 и формула Павловского:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.