logo
Гидрология учебник

Распределение скоростей течения в речном потоке

Для рек характерен турбулентный режим движения воды, и скорость течения в любой точке речного потока подвержена тур­булентным пульсациям, причем тем большим, чем больше скорость течения. Поэтому в каждой точке речного потока и в каждый момент времени местная мгновенная скорость течения — это вектор, который можно разложить на три составляющие (их, иу и uz) вдоль продольной, поперечной и вертикальной осей координат. Боль­шинство гидрометрических приборов (вертушек для измерения скоростей течения) фиксируют продольную составляющую скоро­сти, осредненную за некоторый интервал времени, например 1— 1.5 мин (обозначим ее через их или просто через и).

Эти местные осредненные во времени скорости течения распре­делены в речном потоке неравномерно: наибольшие скорости на­блюдаются на поверхности потока над наиболее глубокой частью русла, наименьшие — у дна и берегов. Линии, соединяющие точки с одинаковыми скоростями течения, называются изотахами. Про­дольная (вдоль русла) линия наибольших скоростей течения на поверхности потока называется динамической осью потока, или стрежнем.

При наиболее закономерном распределении скоростей течения по глубине речного потока эпюра вертикального распределения скоростей имеет максимум (итах) на поверхности, скорость, близ­кую к средней на вертикали,— на глубине 0,6h от поверхности (И — полная глубина) и минимум (итт), не равный нулю,— у дна (рис. 6.12, а).

Рис. 6.12. Вертикальное распределение скоростей течения в речном потоке:

а —типичное; б— под ледяным покровом; в —под слоем внутриводного льда (шуги); г —при попутном и встречном ветре; д — при влиянии растительности; е — при влиянии неровностей дна; / — ледяной покров; 2— слой шути; Ж—направление ветра; итах — максимальная скорость течения;

-и — обратное течение

Однако под влиянием ледяного покрова, ветра, растительности, неровностей рельефа дна и берегов это распределение скоростей нарушается (рис. 6.12, б — е).

Среднюю скорость течения в поперечном сечении v рассчиты­вают по известным расходу воды и площади поперечного сечения по формуле (2.10): v=Q/со.