4.5. Работа и наносы рек. Рэчышчавыя процессы

Речная вода обладает энергией, а то есть она способно исполнять соответствующую работу. Потенциальная энергия реки N дж на отдельном отрезке L км при падении h м при среднем расходе Q м3/с в единицу времени равный:

N = 9,81 Q h 103 , Дж.

Величина энергии в одну секунду на данном отрезке времени, переведенная в киловатты, называется кадастравай мощностью:

N = 9,81 Q h, квт.

Когда величину кадастравай мощности разделить надаўжыню участка (L), то получим удельную кіламетроаую мощность реки:

Nудз.= N / L.

Сумма магутнасцей отрезков реки по всей ее длине называется полной мощностью реки:

?N =? 9,81 Q h, квт.

Водная энергия вадацёкаўшырока используется для производства электрической энергии на гидроэлектростанциях (ГЭС). Для этой цели посредством плотин энергию рек концентрируют в отдельных местах реки. Мощность реки определяется по формуле:

NГЭС = 9,81 Qр hр,ђ, квт,

где Qр - расчетный расход, который пропускается через турбины, м3/с; hр- напор воды, м; ђ - коэффициент полезного действия ГЭС, который бывает довольно высоким и достигает 0,98.

В природных условиях энергия воды, которая стекает по поверхности земли и по руслам, теряться на преодоление трения между частичками воды, траэнне о земную поверхность, дно и берега реки, на перенос наносов в завіслым и цягнутым станет, перенос растворенных веществ. В итога этой работы происходит процессы эрозии и аккумуляции наносов, что приводить к изменению формы земной поверхности, деформации русел.

4.5.2. Наносы рек и их характеристики

Речные наносы в зависимости от характера движения в водного течения разделяются на завіслыя и цягнутыя. Такое их расчленение довольно условной, так как при соответствующих условиях (в зависимости от величины наносов, скорости воды) частички наносов могут находиться в завіслым станет, перемещаться ли по дну русла.

Однако большая часть завіслых наносов является транзитной и то есть переноситься цячэннем транзитом по реке к устью реки. Большая же часть цягнутых наносов задерживается на отдельных отрезках реки и принимает участие в формирования русла (рэчышчафармуючыя наносы).

Количество наносов (кг), которая переноситься рекой через поперечное сечение в единицу времени (секунду) называется расходом наносов. Обычно расходзавіслых наносов обозначается (R, кг/с), а расход цягнутых - q, кг/с.

Количество завіслых наносов, которая удерживается в единице объема (м3) воды называется мутностью (p). Мутность определяется в г/м3 и равно:

P = R 103/ Q, г/м3,

где P - мутность воды, R - расход завіслых наносов, Q - расход воды. На практике отличают одиночную (мгновенную) мутность воды, которая получается путем отбора воды в некоторой точке водного течения (глубины). Средняя мутность воды течения (раки) определяется путем дзялекння расхода завіслых наносов на расход воды: Pср. = R 103/ Q, г/м3. Средняя мутность воды на вертикали определяется путем деления элементарного расхода завіслых наносов на элементарный расход воды (Pср.= R/q).

Сумма наносов, которая переноситься рекой через данное поперечное сечение за соответствующий промежуток времени (Т) называется стоком наносов:

? R =( R Т 24 60 60) 1/103 = 86,4 R Т, тон.

Модуль стока наносов (МR) называется сток наносов из единицы площади водосбора за год:

МR = (31,54 103 R) F, т/км2год,

где R - средний расход завіслых наносов за год, F - площадь водосбора км2.

Одной из наиболее важных характарыстык наносов является их грануламетрычны состав, а то есть распределение наносов по величине (фракциям): от валунов, гальки, к ілістых и глинистых частичек. Средняя буйнасць (размер) наносов (dср ) характэрызуецца средним взвешенным диаметрам частичек и рассчитывается по формуле:

dср = (?dі Рі ) / 100,

где dср - средний диаметр частичек; dі - диаметр и-и фракции; Рі - вес этой фракции в працэнтсах к общей.

Твердые частички, обладают большей величиной удельного веса, чем вода. Потому, когда опустить их в воду, она начинает опускаться. Сначала скорость ее опускания увеличивается, а затем она становится постоянной величиной, то есть, что движение становится равномерным. В этом случае силка тяжести уравновешивается силой гидродинамического сопротивления. Скорость равномерного падения частичек в стоящей воде называют гидравлической буйнасцю частички (U, м/с). Гидращличная буйнасць часцинак зависит от их памеращ, формы, удельной ваги, вязкасци и шчыльнасци воды. В специальной ученой литаратуры есть некальки формул для ее разлику. Наиболее простая из их найдена Хазенам:

d= 0,00255 ?U,

где d - средний диаметр частичек, мм; U - гидравлическая буйнасць частичек (мм/с).

Для зависания твердой частички в турбулентном патоку нужна, чтобы вертикальная састаўляючая скорости течения V была более или равно гидравлической буйнасці этой часцінкаі. При обратных условиях частичка оседают на дно и переходят в категорию цягнутых по дну.