Співвідношення транспортує здатності потоку і стоку наносів як умова формування різних типів русел

A.Н. Кондратьєв

Витрата наносів - кількість наносів, проноситься потоком [1] (за одиницю часу). Транспортує здатність потоку - граничний витрата наносів, який здатний транспортувати потік [1].

З цих визначень видно, що витрата наносів не завжди дорівнює транспортує здатності потоку. Транспортує здатність потоку (по відношенню до несомих нею наноситься) визначається гідравлічними характеристиками потоку на цьому ділянці річки і не залежить від кількості приходять наносів з розташованого вище ділянки річки.

Тому необхідно чітко розділити три поняття: надходження наносів на аналізований ділянка річки з розташованого вище ділянки), транспортує здатність потоку (скільки наносів може переміщати потік), витрата наносів, який являє собою результуючу величину від надходження наносів і транспортує здатності потоку.

Незалежно від транспортує здатності потоку надходження наносів може бути малим (малий), середнім (СР) або більшим (бол). У той же час транспортує здатність потоку може бути незалежно від кількості вступників наносів також малої (малий), середньої (СР) або великий (бол) (рис. 1а).

Рис. 1. Значення витрати наносів і типи руслового процесу при різному сполученні транспортує здатності потоку і надходження наносів з верхньої ділянки.

Результатом поєднання подачі наносів і транспортує здатності потоку є витрата наносів. Запишемо в таких же умовних знаках (малий, СР, бол) одержувані величини витрати наносів. Витрати наносів може бути більше надходження наносів зверху лише при ерозії. Інакше додатковій кількості наносів просто нізвідки взятися. З іншого боку, витрата наносів не може бути більше, ніж транспортує здатність потоку (за визначенням). Отримуємо значення витрати наносів при різних поєднаннях подачі наносів і транспортує здібності, показані на мал. 1б.

На малюнку 1в виділяються три характерні частини: 1) діагональ, на якій надходження наносів, транспортує здатність потоку і витрата наносів збігаються; 2) трикутна частина малюнка вище цієї діагоналі, в якій транспортує здатність потоку менше вступників наносів, а витрата наносів дорівнює транспортує здібності; 3) частину нижче діагоналі, в якій транспортує здатність більше подачі наносів, а витрата наносів дорівнює надходження наносів.

косими лініями поле розділене на 5 характерних частин, у яких в овалах вказані значення відносини транспортує здатності до надходження наносів.

Диагональ, на якій транспортує здатність, надходження наносів і витрата наносів рівні, відповідає ленточногрядовому типу руслового процесу.

Верхній трикутник відповідає випадку, коли транспортує здатність менше надходження наносів. Тобто надходження наносів з розташованого вище ділянки велика, а транспортує здатність потоку на цій ділянці не достатня для нормального транспорту цих запропонованих річці наносів. Тип руслового процесу, який відповідає такому випадку - руслових багаторукавну.

Нижній трикутник показує, що транспортує здатність більше надходження наносів. Всі наноси, які надходять згори, переміщуються річкою, і цього по порівняно з транспортує здатністю виявляється навіть мало. У цьому випадку річка починає переносити їх вабить наноси у вигляді побічних. Розтрачуючи лише частину своєї енергії на транспорт надходять зверху наносів, вона ще починає додатково деформувати берега, і тому - меандріровать (рис. 1г).

Таким чином, пропонований порядок типів руслового процесів можна пов'язувати не з транспортує здатністю потоку (як, наприклад, у Н. Е. Кондратьєва і І.В. Попова [2]), і не з витратою наносів (як, наприклад, у Б. Ф. Сніщенко [2]), а з ставленням транспортує здатності потоку до надходження наносів з розташованого вище ділянки річки). Таке відношення логічно назвати: "відносна транспортує здатність ".

Розглянемо, який порядок змін типів руслового процесу при збільшенні витрати наносів (рис. 2). Жирними стрілками на малюнку показано збільшення витрати наносів.

Рис. 2. Значення витрати наносів і типи руслового процесу при різному сполученні транспортує здатності потоку і надходження наносів з верхньої ділянки.

Стрілками показано збільшення витрати наносів.

Горизонтальна стрілка показує збільшення витрат наносів при постійному надходженні наносів, але збільшення транспортує здатності потоку. Витрата Зваблена наносів збільшується, приводячи до зміни типу русла від руслової багаторукавну до меандрірованію.

Вертикальна стрілка показує збільшення або сталість витрати наносів, але при постійної транспортує здатності потоку за рахунок збільшення надходження наносів. Річка перевантажується наносами і починає обтікати їх, транспортувати "Зайві" наноси за типом руслової багаторукавну.

Тому приймати витрата наносів за визначальний фактор типу руслового процесу можна лише із застереженням про те, за рахунок чого відбувається зміна витрати наносів - за рахунок збільшення надходження наносів через верхній створ або за рахунок збільшення транспортує здатності потоку (наприклад, за рахунок збільшення швидкостей).

Розглянемо порядок зміни типів руслового процесу при збільшенні транспортує здатності потоку. На малюнку видно, що відбувається зміна типів від руслової багаторукавну до меандрірованію, що протилежно висновків Н. Е. Кондратьєва та І. В. Попова [2] (вирішення цього протиріччя описано нижче).

Напрямок збільшення відносної транспортує здатності таке: руслових багаторукавну ® ленточногрядовий тип ® побочневий тип ® різні види меандрірованія. При руслової багаторукавну відносна транспортує здатність мінімальна. Транспортує здатність менше пропонованих річці наносів. При меандрірованіі відносна транспортує здатність максимальна. Транспортує здатність більше надходження наносів (рис. 2).

При меандрірованіі відбувається зменшення транспортує здатності потоку за рахунок того, що зменшується ухил поверхні потоку з-за подовження русла. Уявімо якесь прямолінійний русло, в якому транспортує здатність відносно велика. Різниця між занадто великий транспортує здатністю і малим надходженням наносів приводить до розвитку меандрірованія, подовження русла та зменшення транспортує здібності.

Причинно-наслідковий ланцюжок освіти меандрірованія така: транспортує здатність потоку велика в порівнянні з надходженням наносів ® надлишок енергії ® деформація берегів ® освіта меандрірованія ® зменшення ухилу водної поверхні ® зменшення транспортує здатності ® урівноваження транспортує здібності і надходження наносів ® меандрірованіе річки при динамічному рівновазі.

При руслової багаторукавну через збільшення фронту переміщення наносів транспортує здатність потоку збільшується. Уявімо прямолінійний русло, в якому транспортує здатність потоку відносно мала, потім різниця між малою транспортує здатністю і відносно великим кількістю вступників наносів приводить до утворення осередком, распластиванію русла та зменшення транспортує здібності. За зовнішнім увазі це початкове русло, начебто, нічим не відрізняється від розглянутого вище русла при утворенні меандрірованія.

Русловий багаторукавну (у порівнянні з тим гіпотетичним руслом, з якого вона вийшла) має відносно велику транспортуючу здатність. У реальному стійкому руслі, що розвивається за типом руслової багаторукавну транспортує здатність потоку повинна бути рівна подачі наносів. Виходить, у прямолінійній вигляді в цьому випадку транспортує здатність потоку була менше подачі наносів. Тобто відносна транспортує здатність -- маленька (менше одиниці).

Причинно-наслідковий ланцюжок при утворенні руслової багаторукавну така: надходження наносів перевищує транспортуючу здатність потоку ® енергії на транспортування всіх наносів не вистачає ® освіта осередком з "зайвих" наносів ® распластиваніе русла ® збільшення фронту транспорту наносів ® збільшення транспортує здатності ® урівноваження транспортує здібності і надходження наносів ® руслових і осередкове багаторукавну при динамічному рівновазі.

Ленточногрядовий тип руслового процесу відповідає первісному рівноваги надходження наносів і транспортує здібності. Трансформації русла не відбувається.

Тепер представимо викладені вище міркування про зміну транспортує здатності при утворенні руслової багаторукавну і меандрірованія на єдиному малюнку (мал. 3). З цього малюнка видно, що освіта і руслової багаторукавну, і меандрірованія пов'язано з нерівноважних початковим станом потоку. До освіти ленточногрядового типу призводить початковий баланс між транспортує здатністю потоку і надходженням наносів на ділянку.

Рис. 3. Схема освіти руслової багаторукавну і меандрірованія.

Меандрірованіе утворюється при нерівних стані. Воно характеризується початковим перевищенням енергії потоку над запропонованими їй наносами. Відносна транспортує здатність потоку мала. Рівноважний стан досягається за рахунок зменшення ухилу потоку.

Русловий багаторукавну утворюється у випадку, коли транспортує здатність потоку мала в порівнянні з вступниками наносами. Відносна транспортує здатність потоку мала. Рівновага досягається за рахунок збільшення фронту транспорту наносів.

Ленточногрядовий тип відповідає рівноважного станом відразу.

Цей малюнок показує вирішення протиріччя, що полягає у відмінності між напрямком збільшення транспортує здібності в типізації Н.Є. Кондратьєва і І.В. Попова і описуваними вище міркуваннями. Н.Є. Кондратьєв вважав, що при меандрірованіі транспортує здатність мала, обгрунтовуючи це її зменшенням за рахунок подовження русла [2] (переміщення вліво в правій частини малюнка). З зменшення транспортує здібності при утворенні меандрірованія не можна робити висновок про малість її величини. Скоріше - навпаки (див. [3 ]).

Головні аргументи на користь великий транспортує здатності потоку при руслової багаторукавну і малої транспортує здатності при меандрірованіі на насправді є аргументами, які доводять збільшення транспортує здатності при утворенні руслової багаторукавну і зменшення транспортує здібності при утворенні меандрірованія. А малюнок 3 показує збільшення транспортує здатності при руслової багаторукавну, тому що вона була мала. І зменшення транспортує здатності при утворенні меандрірованія, тому що саме велика транспортує здатність прямого русла щодо вступу до нього наносів привела до утворення меандрірованія. Саме велика транспортує здатність призвела до її зменшення. Вийшло меандрірованіе.

Висновок: при рівності транспортує здатності потоку і надходження наносів русло зберігається прямолінійним; різниця між транспортує здатністю потоку і надходженням наносів приводить або до меандрірованію (при великій транспортує спроможності), або, навпаки, перетвориться в руслових багаторукавну (при великому надходження наносів).

Список літератури

Чеботарьов А.І. Гідрологічний словник. Л.: Гидрометеоиздат, 1978, 308 с.

Кондратьєв Н.Е., Попов И.В., Сніщенко Б.Ф. Основи гідроморфологіческой теорії руслового процесу. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.

Маккавеїв Н.І., Чалова Р.С. Руслових процесів. - М.: МГУ, 1988. - 264 с.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bedload.boom.ru/