Лекция 11

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 частицскорость 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
валуны
d, мм
> 100
Речные наносы
влекомые
галька
гравий
песок
100-10
10-1
1-0,1
пыль
0,1-0,01
ил
глина
0,01-0,001
< 0,001
влекомые
влекомые
влекомые,
взвешенные
взвешенные
взвешенные
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
gd 2
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
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.
Карта мутности речных вод
Зональное изменение мутности воды
Реки тундры (s < 0,01-0,025 кг/м3 )
Реки степной зоны (s > 0,250 кг/м3)
Реки лесной зоны
(0,025 < s < 0,250
кг/м3)
p. Калаус (s = 11 кг/м3)
Мутность горных (а)
и равнинных рек (б)
а
б
Изменение средней годовой мутности
некоторых рек России
12
s,кг/куб.м
10
8
6
4
2
0
Сухона
Ока
Терек
Калаус
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
юг СНГ
10-20
50-100
бассейн Терека
300
бассейн Хуанхэ
1590
Сток речных наносов
Вклад некоторых рек в мировой сток
взвешенных наносов (млрд.т)
Все реки
15,7
Амазонка
1,2
Хуанхэ
1,185
Ганг и Брахмапутра
1,06
27%
Янцзы
0,471
Миссисипи
0,40
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
u

н
a
gd
закон Эри P ~ u6 
Структура руслового рельефа
расстояние, м
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000
0
устье Копановской Воложки
перевал Цаганский
25
протока Цаган-Аман
20
Сюмян-Булун
15
п/лагерь
10
пассажирский причал
глубина, м
5
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
hg
dx
Cg = dx/dt, м/сут
G = 0,6 Bp0hgCg
B – ширина русла
P0 – плотность
отложений