Реки, речные системы, водоразделы. Речная долина и русло реки. Элементы гидромеханики стока, страница 7

                                                                 С=1/n R^Y

Где: n- коэффициент шероховатости, находится по специальным таблицам М.Ф.Срибного.

Из формулы Шези видно, что скорость потока растет с увеличением гидравлического радиуса или средней глубины. Это происходит потому, что с увеличением глубины ослабевает влияние шероховатости дна на величину скорости в отдельных точках вертикалей. Из формулы Шези следует, что скорость потока растет с увеличением уклона, но этот рост при турбулентном движении выражен в меньшей степени, чем при ламинарном.

Элементы гидромеханики стока

Все движения водных масс разделяют на три категории:

1. Поступательное перемещение водных масс под влиянием силы тяжести

2. Поступательное же движение водных масс под влиянием ветра. Обычно из одной части водоема в другую. Это так называемые сгонно-нагонные явления, результатом которых является снижение уровней в подветренной части водоема за счет сгона водных масс и подъема уровня в наветренной части за счет нагона.

3. Колебательное или волновое движение жидкости, обладающей свободной поверхностью, которое сопровождается отклонением этой поверхности от своего равновесного положения. Волновое движение может вызываться действием ветра, приливо-отливных сил Солнца и Луны, сейсмическими явлениями (землетрясения, извержения вулканов и др.), изменением давления -сейши, корабельные- в результате движения судов, и др.

Стекание воды по поверхности может быть ламинарным и турбулентным.

Ламинарное движение- это форма движения воды, характеризующаяся параллельно- струйчатой структурой потока. В условиях ламинарного движения обмена между рядом расположенными слоями жидкости не происходит. Сила внутреннего трения (сопротивление движению) и, соответственно скорость течения, зависят от молекулярной вязкости жидкости. Сопротивление движению в этом случае пропорционально первой степени скорости. Чем выше вязкость жидкости, тем более свойствен ей ламинарный характер течения. Ламинарное течение может сохраняться только до некоторой скорости течения, которая устанавливается на основании числа Рейнольдса. Число Рейнольдса выражается формулой:

                                                   Re=R ·Vcp/ γ

Где: R-гидравлический радиус;

         Vcp-средняя скорость потока;

         γ- кинематический коэффициент молекулярной вязкости.

         Re-число Рейнольдса.

Для открытых потоков при Re< 300 наблюдается ламинарное течение;

                                         При Re> 1200 наблюдается турбулентный режим течения;;

                                         При Re= 300-1200 отмечается переходный режим течения.

Вязкость жидкости-это свойство жидкости, обуславливающее возникновение сил внутреннего трения при ее движении, сопровождающимся взаимным перемещением слоев жидкости. Опыт показывает, что ламинарное течение существует в очень малых потоках при очень малых скоростях.

Турбулентное движение- это движение, при котором частицы жидкости, осуществляя перемещение в направлении всего потока, одновременно совершают отклонение от него по сложным траекториям. Характерной особенностью турбулентного движения жидкости является пульсация скоростей и давлений, т.е. непрерывно происходящие изменения их в каждой точке потока. В подавляющем числе случаев в природе мы имеем турбулентное  движение. Известно, что речной поток несет во взвешенном состоянии твердые частицы (песка, ила), которые имеют плотность в 2-3 раза больше единицы и, следовательно, должны падать на дно, но не падают, потому что скорость струи, в которой они находятся, направлена под углом вверх и имеет величину, большую или равную скорости падения самой частицы.

              Температура воды, вследствие турбулентного потока, также практически не различается по всей толще! Турбулентность потока также помогает многим растениям и животным выживать в водной среде.

Водный режим и методы наблюдений за ним