16. Механизм течения реки. Закономерности ламинарного и турбулентного движения (Дарси и Шези). Виды движения воды в потоках: установившееся (равномерное, неравномерное) и неустановившееся.

Худкасць вадкасці на паверхні, па якой яна рухаецца роўна нулю, а найбольшая – на паверхні плыні. Пры руху ў капілярах і трубах максімальная хуткасць назіраецца ў цэнтры плыні. Такі рух называецца ламінарным. Пры пастаянным расходзе вады хуткасць плыні не змяняецца па велічіні і з цягам часу. У адкрытых плынях хуткасць ад дна да паверхні плаўна павялічваецца да найбольшай велічыні у паверхні. Рух залежыць ад вязкасці вадкасці і супраціўленне руху прма прапарцыянальна хуткасці. Перамешванне вадкасці уў плыні адбываецца па законам дыфузіі. Ламінарны рух вады назіраецца звычайна ў падземных плынях у дробназярністых грунтах.

Турбулентны рух практычна не залежыць ад вязкасці вадкасці. Супраціўленне руху ў турбулентных плынях прама прапарцыянальна квадрату хуткасці.

Для турбулентнага руху можна знайсці выражэнне сярэдняй хуткасці па формуле

v = с √R I, дзе с = √g / 3 α, а α – каэфіцыент прапарцыянальнасці, R – гидравлиский радиус. Гэта ўраўненне носіць назву ўраўнення Шэзі.

Залежнасць хуткасці руху вады грунтовых вод ад ўхілу называецца законам Дарсі. Колькасць вады (Q) яна фільтруецца праз некаторае папярочнае сячэнне грунта (F), раўняецца здабытку плошчы гэтага сячэння на хуткасць:

Q = v F, ці v = k i F,

дзе k – каэфіціент фільтрацыі; i = h1 – h2 /l = h/l – гідраўлічны ухіл; h- велічыня напору; l – адрэзак, на якім адбываецца фільтрацыя вады; F – папярочнае сячэнне, праз якое адбываецца фільтацыя вады ў грунце.

Характерным признаком движения воды в естественных руслах является изменчивость основных характеристик потока – площади живого сечения потока, а следовательно и скорости потока не только по длине реки, но и с течением времени. В связи с этим движение воды в естественных руслах может быть установившееся и неустановившееся.

При установившемся движении основные параметры – скорость υ и гидродинамическое давление р – зависят от положения рассматриваемой частицы жидкости в потоке и не зависят от времени t, то есть υ = f(x,y,z). р = f(x,y,z).

При неустановившемся движении скорость или давление изменяются с течением времени, υ = f(x,y,z,t), p = f(x,y,z,t).

Установившееся движение может быть равномерным и неравномерным. При равномерном движении скорости в соответствующих точках любых сечений одинаковы, например, если поток протекает по руслу с постоянной формой поперечного сечения ω = const и скорости частиц жидкости не изменяются с переходом из одного сечения в другое, хотя они различны по глубине и ширине потока. При неравномерном движении скорости изменяются в соответствующих точках живых сечений по длине потока. Неравномерное движение потока можно наблюдать, например, при установке в русле реки поперечной лесозадерживающей запани.

17. Особенности движения воды в руслах рек. Теории н.С. Лелявского и a.M. Лосиевского.

Адной з асаблівасцей перамяшчэння водных мас у рэках з’яўляецца непаралельнасць струменяў. Яна выразна назіраецца як на закругленнях рэчышча, так і на прамалінейных адрэзках рэк. На першы погляд здаецца, што вада рухаецца паралельна берагам сваquj рэчышча. Але на самой справе рух патоку ў цэлым вельмі складаны і адбываецца ў розных напрамках. Унутры воднай плыні назіраюцца унутраныя цячэнні, якія накіраваны пад рознымі вугламі да восі агульнага руху патоку. Гэта прыводзіць да перамяшчэння водных мас у папярочным сячэнні. На гэтыя з’явы звярнуў увагу рускі даследчык Н.С.Леляўскі яшчэ ў канцы Х!Х стагоддзя. Пазней асаблівасці ўнутраных цячэнняў патоку былі вывучаны ў лабараторных умовах А.І. Ласіеўскім. Далейшыя даследаванні аб цыркуляцыі цячэнняў у водным патоку былі праведзены М.А.Веліканавым, У.М.Макавеевым, А.В.Караушавым і інш.

Н.С.Леляўскі і правёў шматлікія вымярэніі напрамкаў рачных струменяў з дапамогай спецыяльна сканструяванай ім прыладай. У выніку ён прыйшоў да вываду, што пры значных хуткасцях адбываецца ўцягванне струменяў вады з боку. У цэнтры плыні ўзнікае некаторае павышэнне ўзроўню.

На матэрыялах, атрыманых у лабараторных умовах А.І.Ласіеўскім, былі ўстаноўлена залежнасць формы цыркуляцыйных цячэнняў ад суадносін глыбіні і шырыні воднай плыні. Тыпы 1 і 2 з’яўляюцца двумя сіметрычнымі цыркуляцыямі. У першым выпадку струмені зыходзяцца ў паверхні вады і разыходзяцца ў дна. Гэты выпадак назіраецца ў вадацёкаў з шырокім і неглыбокім рэчышчам, калі ўплыў берагоў на водную плынь нязначна. У другім выпадку донныя струмені накіраваны ад берагоў да сярэдзіны рэчышча. Гэты тып цыркуляцыі характэрны для глыбокіх вадацёкаў са значнай хуткасцю вады.

Трэці тып з анднабаковай цыркуляцыяй назіраецца ў рэчышчах трывуголнай формы (3). Чацьвёрты выпадак – прамежкавы. Ён можа ўзнікаць пры пераходзе ад першага да другога тыпу. У гэтым выпадку напрамкі струменяў плыні могуць назірацца як у першым, так і ў другім выпадку (4).