Материал: 2127

2. ДВИЖЕНИЕ Н НОСОВ И РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

Наносами называют твёрдые частицы, образованные в результате эрозии водосборов и русел, а также абразии берегов водоёмов, переносимые водотоками, течениямиДв озёрах и водохранилищах, и формирующие их ложе [1]. В зависимости от формы передвижения различают наносы взвешенные, влекомые и донные.

Под русловым процессом понимают постоянно происходящие изменения морфологического строения руслаИводотока и поймы, обусловленные действием текущей воды.

Руслом реки называют выработанное водотоком ложе, по которому осуществляется сток без затопления поймы.

Часть дна речной долины, сложенная наносами и периодически заливаемая в половодье и паводки, называется поймой реки.

Скорость течения воды (донная, средняя), при которой происходит первоначальное нарушение равновесия частиц наносов, формирующих русло, называется неразмывающей скоростью. Она представляет собой начальную предельную скорость движения твёрдых частиц.

Скорость равномерного падения твёрдых частиц в неподвижной воде называют гидравлической крупностью наносов.

11

Предельный расход наносов определённой гидравлической крупности, отвечающий условию равновесия процессов размыва и осаждения при данном гидравлическом режиме потока, называется

транспортирующей способностью потока.

С2. Установ ть зав симость расхода донных наносов (массового расхода) от средней скорости потока и зависимость массовой мутно-

2.1. Исследование транспортирующей способности потока

Цели работы:

1. Определ ть неразмывающую скорость и транспортирующую

стисобность потока.

способность потока для песка заданной фракции.

от относ тельной скорости.

3. Проанал з ровать и сделать вывод о влиянии скорости течения и геометр ческой крупности наносов на транспортирующую спо-

частиц): (0,25 – 0,5) мм, (0,5 – 1,0) мм, (1,0 – 2,0) мм, (2,0 – 3,0) мм.

Для создания на модели движущегося потока воздуха установка оборудована вентилятором, работающим на всасывание, который с помощью гибкого рукава может присоединяться к каждому каналулотку. Расход воздуха в лотке регулируется заслонкой вентилятора: при закрытой заслонке расход равен 0, а при полном открытии заслонки расход максимальный.

12

Си бА Д И

Рис. 4. Установка для исследования транспортирующей способности потока

13

В тумбе, на которой установлен вентилятор, кроме камеры воздухозабора имеется песколовка (камера cбора песка). Унесенный воздушным потоком из лотков песок собирается в песколовке в ящикподдон, а затем взвешивается на весах.

В поверхностном стекле в пределах каждого лотка имеется отверстие для ввода мерного щупа и трубки микроманометра много-

определить ждом лоткеглубину.

4. Для определен я скорости воздушного потока взять отсчёт a по микроманометру ММНА-2400.

5. Секундомером зафиксировать продолжительность опыта t с момента включения и выключения вентилятора.

6. Песок, унесённый из лотка в песколовку, пересыпать в мерную чашу и определить его массу m на весах.

Начинать исследования рекомендуетсяДс лотка, заполненного песком самой мелкой геометрической крупности. В опытах необходимо определять расходы воздуха в лотке при разных режимах всасывания. Но процедура определения средних скоростей движения воздуха на вертикалях и нахождения расхода воздуха требует больших затрат времени, в течение которого песокИможет быть полностью унесен из лотка воздушным потоком. В этой связи приходится использовать приближенный метод определения скорости потока в лотках. Он заключается в том, что скорость измеряют трубкой полного напора ММН на одной вертикали в центре лотка (в стекле на каждом лотке в этом месте имеется отверстие) и только в одной точке, расположенной на расстоянии 0,6h от нижней поверхности стекла. В этой точке скорость потока близка к средней на вертикали.

Определенная таким образом скорость воздушного потока будет отличаться от средней скорости по живому сечению. Но в процессе проведения расчетов потребуется величина отношения скорости потока к неразмывающей, соответствующей началу трогания частиц

14

песка в лотке. Последняя также определяется в одной точке описанным выше методом. Тем самым возможные ошибки измерений существенно уменьшаются.

Для определения скорости, при которой происходит первая подвижка грунта так называемой неразмывающей скорости u0 (опыт № 1), необходимо после включения вентилятора медленно открывать заслонку, визуально фиксируя в лотке тот момент, когда пес-

Спредвар тельно змер в глубину воздушного потока h при полностью закрытой заслонке вентилятора. Завершив опыт, вентилятор вы-

чинки нач нают шевелиться, и отдельные из них, срываясь со сво-

его места, совершают на дне скачкообразные перемещения. В этот момент сн мают отсчет a по наклонной трубке микроманометра,

вентилятораоткрывают. Глу на потока h остаётся прежней. При включении скорость потока в лотке увеличивается, становится

ключают.

кундомера,бтем самым устанавливается продолжительность опыта t. За это время нужно взять отсчет a по наклонной трубке микромано-

Для проведен опыта № 2 заслонку немного дополнительно

больше неразмывающей и начинается транспорт наносов. Моменты

ют поддон с унесеннымАво время опыта песком. Песок высыпают из поддона в мерные чаши и взвешивают на весах, определяя его массу m.

включен я выключения вентилятора фиксируются с помощью се-

метра, которая устанавливается на глубине 0,6h от нижней поверхно-

сти стекла. После выключения вентилятора из песколовки извлека- Д

Для проведения опыта № 3 заслонку ещё немного дополнительно открывают. Измеряют глубину потока на вертикали в центре лотка и устанавливают в отверстие стекла, покрывающегоИмодель, трубку ММН. Опыт проводится по предыдущей схеме.

Рекомендуется распределить изменение мощности вентилятора на 4 – 5 опытов. С тем чтобы во время очередного включения вентилятора из лотка не был унесен весь песок, продолжительность опыта с транспортом наносов должна быть не более 60 с.

Результаты всех измерений заносятся в табл. 2.

15