3.4. Механізм руху вады

Механізм руху вадкасці – складаны працэс. Першапачаткова лічылася, што рух вадкасці прадстаўяле сабой паралельны рух струменяў усёй масы вадкасці. Кожная часцінка вадкасці рухаецца паралельна адна адной і абмен паміж імі не адбываецца. Аднак даследаванні сведчаць аб працэсу руху вадкасцей як аб складаным працэсе, механізм якога залежыць ад шэрагу фактараў.

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.

Пераход ад ламінарнага да турбулентнага руху і наадварот адбываецца пры пэўных умовах і залежыць ад суадносін паміж хуткасцю (V_ср.) і Глыбінёй (Н_ср.) плыні і выражаецца безразмернай лічбай Рэйнольдса:

R = V_ср Н_ср / ν,

дзе ν – паказчык кінематычнай вязкасці. Хуткасць, пры якой ламінарны рух становіцца турбулуентным, называецца крытычнай. Пераход ад ламінарнага руху да турбулентнага адбываецца пры малых значэннях хуткасці, таму ў рэках і другіх вадацёках назіраецца турбулентны рух вады.

Па сучасным даследаванням “элементарныя” аб’ёмы вады на працягу некаторага адрэзка часу захоўваюць напрамак і аб’ём. Рух гэтых аб’ёмаў вады па крывалінейным траекторыям і хаатычна з безперапыннай зменай напрамку і хуткасці прыводзіць да ўзаімнага іх тармажэння. Гэта тлумачыць віхравы пульсуючы характар воднай плыні ў рацэ і перамешванне воднай масы. Інтенсіўнасць перамешвання ўзмацняецца з павелічэннем хуткасці плыні. Гэтая з’ява у гідралогіі мае вялікае значэнне. Яна спрыяе выраўноўванню тэмпературы вады, канцэнтрацыі завіслых і раствораных часцінак па ўсяму воднаму сячэнню воднай плыні.

Вада рухаецца па ухілу пад уздзеяннем сіл цяжару. Гэтую сілу можна падзяліць на дзве састаўляючыя: паралельна дну рэчышча і і нармальную дну. Сіла, накіраваная паралельна дну рэчышча, залежыць ад нахілу і вызывае рух вады. Сіла, накіраваная па нармалі да дна, ураўнаважаецца сіла, рэакціі з боку дна рэчышча. Сіла. якая вызыве рух вады, дзейнічае пастаянна і павінна была вызваць паскарэнне руху. Аднак гэта не адбываецца, таму што яна ўраўнаважваецца сілай супраціўлення, якая ўзнікае ў выніку трэння часцінкамі вады і трэння рухаючай вады аб дно і берагі рэчышча. Змены нахілу, шурпатасці рэчышча, звужэнне ці пашырэнне рэчышча вызываюць змены сілы супраціўлення і рухаючай, што прыводзіць да змены хуткасці плыні па даўжыні і глыбіні рэчышча.

У сувязі з гэтым выдзяляюцца наступныя віды усталяванага руху вады: раўнамерны, нераўнамерны. Пры раўнамерным руху плыні, жывое сячэнне, расход вады, хуткасці плыні аднолькавы па ўсёй даўжыні плыні і не змяняецца у адпаведны адрэзак часу. Такі характар руху назіраецца ў каналах з прызнападобным сячэннем.

Пры нераўнамерным руху ухіл, хуткасць, жывое сячэнне не змяняецца ў адпаведны адрэзак часу, але змяняецца па даўжыні плыні. Гэту від рух валы назіраецца у рэках у межанны перыяд пры ўстойлівых расходах вады ў іх. Асабліва характэрны нераўнамерны рух ва ўмовах плыні пасля пабудовы плацін.

Нераўнамерны рух можа быць запаволені і паскораны. Пры нераўнамерным запаволеным руху ўніз па рацэ крывая воднай паверхні прымае выгляд крывой падпора. Ухіл паверхні вады меншы ўхіла дна рэчышча. Пры гэтым глыбіня ў рэчышчы павялічваецца ўніз па цячэнню ў напрамку руху вады. Пры нераўнамерным паскораным руху вадыц крывая паверхні вады называецца крывой спада. Глыбіня рэчышча пры гэтым зніжаецца, а нахіл рэчышча і хуткасць плыні, наадварот, павялічваецца.

Неусталяваны рух вады назіраецца на канкрэтным адрэзку ракі, на якім усе гідралагічныя характарыстыкі руху (ухіл, хуткасць, плошча жывога сячэння змяняюцца па ўсёй даўжыні плыні і з цягам часу. Гэта звычайна адбываецца ў час веснавога паўнаводдзя і паводак.