Движение влекомых наносов

Влекомые наносы — это наносы, перемещающиеся речным пото­ком в придонном слое и движущиеся скольжением, перекатывани­ем ми сальтацией. Путем влечения по дну перемещаются наиболее крупные частицы наносов (песок, гравий, галька, валуны).

Чтобы оценить влияние различных факторов на движение вле­комых наносов, в специальных разделах гидрологии рассматривают условия равновесия лежащей на дне реки частицы диаметром D. В направлении, параллельном дну, на частицу действуют две силы: сила лобового давления текущей воды, стремящаяся сдвинуть ча­стицу и пропорциональная квадрату придонной скорости течения и площади сечения частицы, и противоположно направленная сила

трения, удерживающая частицу на дне. Последняя сила пропорци­ональна весу частицы в воде за вычетом так называемой подъемной силы и зависит от коэффициента трения, характеризующего сте­пень сцепления частицы с дном, т. е. с другими частицами. Анализ баланса перечисленных сил приводит к выражению для так назы­ваемой «начальной скорости», при которой частица на дне теряет свою устойчивость:

«дно ₀ = ayfgD, (6.40)

где а — коэффициент, зависящий от плотности частицы и воды, формы частицы, коэффициента трения и др.

Таким образом, критерием начала движения влекомых наносов в реках является условие

Мдно>«дно₀, (6.41)

где и_то — фактическая придонная скорость течения.

Из уравнения (6.40) путем возведения обеих частей в шестую степень получим зависимость между «начальной скоростью» и объе­мом или весом перемещающихся частиц:

F_g~ D³ ~ Мд_НОо. (6.42)

Эта формула получила название закона Эри, утверждающего, что вес влекомых наносов пропорционален шестой степени скорости течения. Из формулы Эри следует, что увеличение скорости тече­ния, например в 2, 3, 4 раза, приводит к увеличению веса переме­щающихся по дну частиц наносов соответственно в 64, 729, 4096 раз. Это как раз и объясняет, почему на равнинных реках с малыми скоростями течения поток может переносить по дну лишь песок, а на горных с большими скоростями — гальку и даже огромные валуны. Для перемещения по дну песка необходимы придонные скорости течения не менее 0,10—0,15 м/с, гравия —не менее 0,15— 0,5, гальки — 0,5—1,6, валунов — 1,6—5 м/с. Средняя скорость по­тока должна быть еще больше.

Влекомые наносы могут перемещаться по дну рек либо сплош­ным слоем, либо в виде скоплений, т. е. дискретно. Второй харак­тер движения для рек наиболее типичен. Скопления влекомых наносов представлены донными грядами различного размера (рис. 6.16). Наносы перемещаются слоем по верховому склону гряды

А, м

0

Р

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 м

и скатываются по низовому склону (его наклон близок к углу естественного откоса) в подвалье гряды. Здесь частицы наносов могут быть «захоронены» надвигающейся грядой и вновь придут в движение лишь после смещения гряды на всю ее полную длину. О донных грядах как о русловых формах см. в разд. 6.11.