Embed Size (px)
Citation preview
Лекция 11
Характеристики речных
наносов.
Движение взвешенных и
влекомых наносов.
Режим стока наносов и
мутности воды.
Речные наносы – твердые
частицы, образующиеся в
результате эрозии водосборов и
русел водотоков, а также абразии
водоемов, переносимые
водотоками, течениями в озерах и
водохранилищах и формирующие
их ложе
Минеральные частицы на дне реки -
русловые отложения
Структура речных наносов
взвешенные наносы –
перемещаются совместно с
водой
влекомые наносы –
перемещаются по дну
Структура речных наносов
Характеристики речных
наносов
диаметр взвешенных наносов dв(мм) и русловых отложений dот(мм)
плотность частиц ρн (кг/м3) и отложений ρ0 (кг/м3)
гидравлическая крупность частиц- скорость осаждения частиц в неподвижной воде w (м/c)
мутность воды s (кг/м3)
расход взвешенных (R) и влекомых (G) наносов (кг/с)
Фракции минеральных частиц
Фракция d, мм Речные наносы
валуны > 100 влекомые
галька 100-10 влекомые
гравий 10-1 влекомые
песок 1-0,1 влекомые,
взвешенные
пыль 0,1-0,01 взвешенные
ил 0,01-0,001 взвешенные
глина < 0,001 взвешенные
Валунно-глыбовые отложения в
руслах горных рек
Русловые отложения горного
притока р.Янцзы
Отложения временных
водотоков в горах Армении (а) и
в Карпатах (б)
а б
Песчаные отложения Оби (а) и
заиленные мелкие пески в русле
Хуанхе (б) а б
Плотность частиц рн и
отложений р0
Фракции ρн ,кг/м3 ρ0 ,кг/м3
галька 2000-2100
гравий 1800-2100
песок 2650 1500-1800
пыль 1100-1500
ил 700-1100
Режимы осаждения
взвешенных частиц
ламинарный (d < 0,15 мм)
w ~ gd2
переходный (0,15 < d < 1,5 мм)
турбулентный (d > 1,5 мм)
w ~ (gd) 0,5
2gd 2gd
Распределение мутности s (по глубине
потока h) для крупных (1), средних (2) и
мелких (3) фракций
Факторы изменения мутности
зональное изменение осадков
литология подстилающих грунтов
почвенные и растительные факторы
эрозии
орографические особенности
техногенные нагрузки
Сезонное изменение мутности в русле
р. Протва
межень паводок 2004 г.
Реки лесной зоны
(0,025 < s < 0,250 кг/м3)
Реки степной зоны (s > 0,250 кг/м3)
p. Калаус (s = 11 кг/м3)
Зональное изменение мутности воды
Реки тундры (s < 0,01-0,025 кг/м3 )
Мутность горных (а)
и равнинных рек (б)
а б
Изменение средней годовой мутности
некоторых рек России
0
2
4
6
8
10
12
Сухона Ока Терек Калаус
s,кг/куб.м
Предельные величины мутности и
расхода взвешенных частиц
мутность (кг/м3) потока s и
предельная нагрузка потока
взвешенными частицами sтр (кг/м3)
расход взвешенных наносов R и
транспортирующая способность
потока Rтр (Rтр = Q sтр)
Характеристики годового стока
взвешенных наносов
сток наносов WR = RT =31,5·106R [кг]= 31,5R
[тыс.т] = 31,5·10-3R [млн.т]
модуль стока наносов МR [т/км2] = 31,5·103R/F
R – расход взвешенных наносов [кг/с]
F – площадь водосбора [км2]
Изменение модуля стока взвешенных
наносов по территории
Регион Модуль стока взвешенных
наносов, т/км2
север ЕТР 1-2
север и запад
Русской равнины
10-20
юг СНГ 50-100
бассейн Терека 300
бассейн Хуанхэ 1590
Амазонка
1,2
Хуанхэ
1,185
Ганг и Брахмапутра
1,06
Янцзы
0,471
Миссисипи
0,40
Все реки15,7
Вклад некоторых рек в мировой сток
взвешенных наносов (млрд.т)
27%
Сток наносов
Реки мира приносят в океан около 15-22 млрд. тонн наносов
Формы движения влекомых
наносов
перекатывание
скольжение
сальтация
движение гряд
Схема распределения давления
вокруг частицы, лежащей на
дне
Условия поведения частиц на
дне реки
превышение критической (начальной,
неразмывающей) скорости потока
u >uн
величина uн зависит от диаметра русловых
отложений d
gdu aн
закон Эри P ~ u6
0
5
10
15
20
25
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000
расстояние, м
гл
уб
ин
а, м
пассаж
ир
ски
й п
ри
чал
п/л
агер
ь
Сю
мян
-Бул
ун
пр
ото
ка Ц
аган
-Ам
ан
пер
ев
ал
Цаган
ски
й
усть
е К
оп
ан
ов
ско
й В
ол
ож
ки
Структура руслового рельефа
Плановое положение (а),
продольный профиль (б) и
смещение гряд (в)
Оценка расхода влекомых наносов, кг/cут
по смещению гряд
1,2 – смежные моменты
времени, t2-t1= dt
dx
Cg = dx/dt, м/сут
G = 0,6 Bp0hgCg
B – ширина русла
P0 – плотность
отложений
hg
