Μετακίνηση υγρού μέσω σωλήνων. Εξάρτηση της πίεσης του ρευστού από τον ρυθμό ροής του

Η μέση ταχύτητα βάθους είναι ο λόγος της περιοχής του οδογράφου προς το μέγιστο βάθος ποταμού. Η περιοχή του οδογράφου μπορεί να υπολογιστεί είτε από την παλέτα, είτε υπολογίζοντας την περιοχή της ζωντανής διατομής του ποταμού (βλ. εργασία 2).

Εργασία 2

Προσδιορίστε την ανοιχτή διατομή του ποταμού χρησιμοποιώντας τα δεδομένα στον Πίνακα 8:

Πίνακας 8

Βάθος διατομής του ποταμού

Η ζωντανή επιφάνεια διατομής ενός ποταμού υπολογίζεται ως το άθροισμα ενός αριθμού στοιχειωδών γεωμετρικών σχημάτων (Εικ. 9).

Τα σχήματα A 1 A 2 B 1 και A 5 B 4 A 6 είναι τρίγωνα, το εμβαδόν καθενός από αυτά είναι ίσο με το μισό γινόμενο της βάσης και του ύψους. Τα υπόλοιπα σχήματα είναι τραπεζοειδή. Το εμβαδόν κάθε τραπεζοειδούς είναι ίσο με το γινόμενο του μισού του αθροίσματος των βάσεων και του ύψους.

Ρύζι. 9. Διατομή ποταμού

Τα σημεία A 1, A 2, A 3 κ.λπ., στα οποία πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις βάθους, ονομάζονται σημεία μέτρησης. Το σημείο εκκίνησης από το οποίο γίνονται οι μετρήσεις A 1 ονομάζεται μόνιμη αρχή της ευθυγράμμισης.

Εργασία 3

Υπολογίστε τη ροή του νερού στον ποταμό εάν είναι γνωστό ότι η ανοιχτή επιφάνεια διατομής είναι 42,2 m2, η μέγιστη ταχύτητα νερού στον ποταμό είναι 0,5 m/s και το μέσο βάθος του ποταμού είναι 4,5 m.

Ο υπολογισμός της μέσης ταχύτητας ποταμού με βάση τη μέγιστη ταχύτητα επιφάνειας πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

,

όπου, V av - μέση ταχύτητα. V max - μέγιστη ταχύτητα, K - συντελεστής μετάβασης της μέγιστης ταχύτητας στη μέση. Ο συντελεστής Κ παρουσιάζεται στον πίνακα. 9.

Πίνακας 9

Τιμές του συντελεστή μετάβασης από τη μέγιστη ταχύτητα στη μέση

Εργασία 4

Προσδιορίστε χρησιμοποιώντας τον τύπο Chezy (
, Οπου ΜΕσυντελεστής ταχύτητας, R– υδραυλική ακτίνα, Εγώ– η μέση κλίση του ποταμού), η μέση ταχύτητα του ποταμού, αν είναι γνωστό ότι σε ένα δεδομένο τμήμα ο πυθμένας του καναλιού αποτελείται από αμμώδες υλικό, υπάρχουν νησιά και κοπάδια. Η μέση κλίση του ποταμού είναι 0,000056, η υδραυλική ακτίνα είναι 1,8 m.

Ο συντελεστής ταχύτητας C στον τύπο Chezy προσδιορίζεται από τον τύπο Bazin
.

Ο συντελεστής τραχύτητας y προσδιορίζεται σύμφωνα με τον πίνακα 10.

§ 5. ΡΕΥΜΑΤΑ ΣΕ ΠΟΤΑΜΙ ΡΟΗ

Στα κανάλια των ποταμών, η ροή του νερού συμβαίνει λόγω της διαμήκους κλίσης. Φαίνεται ότι υπό την επίδραση της κλίσης η ταχύτητα της ροής θα αυξάνεται όλο και περισσότερο. Ωστόσο, αυτό δεν συμβαίνει. Η ενέργεια της ροής ενός ποταμού ξοδεύεται στην εσωτερική τριβή του νερού και στην υπέρβαση της τριβής στον πυθμένα και τις όχθες. Επομένως, σε γενικές γραμμές, δεν υπάρχει επιτάχυνση της κίνησης του νερού σε μια ροή ποταμού, αλλά τοπική επιτάχυνση μπορεί να συμβεί, για παράδειγμα, σε ραβδώσεις και ορμητικά σημεία.

Στη φύση, υπάρχουν δύο τρόποι κίνησης του ρευστού: η στρωτή (παράλληλη ροή) και η τυρβώδης (τυχαία δίνη).

Σε στρωτή λειτουργία, μεμονωμένες ροές νερού κινούνται παράλληλα μεταξύ τους χωρίς να αναμιγνύονται μεταξύ τους. Οι ταχύτητες των μεμονωμένων σωματιδίων του νερού είναι σταθερές σε μέγεθος και κατεύθυνση. Οι ταχύτητες στους τοίχους είναι μηδέν, μετά αυξάνονται σταδιακά, φτάνοντας

Ρύζι. 8. Εσωτερικά ρεύματα στις στροφές των καναλιών

Η υψηλότερη τιμή είναι στη μέση της ροής. Στη φύση, η στρωτή ροή συμβαίνει όταν το νερό κινείται μέσα από τους πόρους του εδάφους. Αυτό είναι δυνατό μόνο σε πολύ χαμηλές ταχύτητες. Για παράδειγμα, σύμφωνα με υπολογισμούς, μια ροή νερού βάθους 1 m με αμμώδη κλίνη και θερμοκρασία 20 ° C θα έχει στρωτή κίνηση εάν η ταχύτητα δεν υπερβαίνει τα 0,5 mm/s. Σε υψηλότερες ταχύτητες, η κίνηση του νερού θα είναι ταραγμένη.

Με τυρβώδη κίνηση, τα σωματίδια του νερού κινούνται τυχαία, αναμιγνύοντας συνεχώς και σχηματίζοντας δίνες σε ορισμένες περιπτώσεις. Η ταχύτητά τους αλλάζει συνεχώς και στιγμιαία σε μέγεθος και κατεύθυνση (δηλαδή, εμφανίζεται παλμός ταχύτητας). Στα ποτάμια, η κίνηση του νερού είναι πάντα ταραγμένη. Ο βαθμός αναταράξεων, ή η ένταση της ανάμειξης των υδάτινων μαζών σε μια ροή ποταμού, εξαρτάται από την τραχύτητα του καναλιού και την ταχύτητα ροής. Με ανώμαλο κανάλι και υψηλή ταχύτητα ροής, ο βαθμός αναταράξεων είναι υψηλότερος, με σχετικά επίπεδο κανάλι και χαμηλή ταχύτητα ροής, είναι χαμηλότερος.

Η ταχύτητα μετάβασης μιας κίνησης σε μια άλλη σε δεδομένο βάθος ροής ονομάζεται κρίσιμη. Καθώς το βάθος αυξάνεται, η κρίσιμη ταχύτητα μειώνεται. Σύμφωνα με τον M.A. Velikanov, η μετάβαση από την κίνηση στρωτής ροής σε τυρβώδη ροή και πίσω σε βάθη 10, 100, 200 cm συμβαίνει με κρίσιμες ταχύτητες ίσες με 0,4, αντίστοιχα. 0,04, 0,02 m/s.

Η γενική ροή της ροής του ποταμού κατά μήκος του καναλιού τροποποιείται κατά την κίνησή του και δημιουργούνται εσωτερικά ρεύματα σε αυτό. Οι λόγοι για την εμφάνιση τέτοιων ρευμάτων είναι οι στροφές του καναλιού, η άνοδος και η πτώση των επιπέδων, η παρουσία στρωμάτων νερού με διαφορετικές θερμοκρασίες στη ροή, η περιστροφή της Γης, καθώς και η επίδραση της τοπογραφίας του πυθμένα. , άνεμος, κατασκευές κ.λπ.

Υπό την επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης, σχηματίζεται ένα επιφανειακό ρεύμα στις στροφές του καναλιού, που κατευθύνεται από την κυρτή όχθη προς την κοίλη, και στο κάτω μέρος, αντίθετα, από την κοίλη σε κυρτή (Εικ. 8). -Λόγω τριβής στον πυθμένα, η ταχύτητα του βαθέως ρεύματος από την κοίλη προς την κυρτή ακτή είναι μικρότερη σε σύγκριση με την επιφανειακή, επομένως, κοντά στην κυρτή ακτή, η στάθμη ανεβαίνει και δημιουργείται εγκάρσια κλίση της επιφάνειας του νερού. Για παράδειγμα, για ένα ποτάμι με ακτίνα καμπυλότητας 1000 m, ταχύτητα ροής 1 m/s και βάθος 5 m, η ταχύτητα του εγκάρσιου επιφανειακού ρεύματος είναι περίπου 3,8 cm/s και στο κάτω μέρος - 3,3 cm/s Με. Η αλληλεπίδραση της διαμήκους ροής με την εγκάρσια ροή δίνει στη ροή έναν ελικοειδή χαρακτήρα. Δεδομένου ότι το κανάλι του ποταμού αποτελείται από μαιάνδρους, που μετατρέπονται ο ένας στον άλλο, η κατεύθυνση της εγκάρσιας ροής αλλάζει συνεχώς.

Ρύζι. 9. Εσωτερικά ρεύματα κατά την άνοδο και την πτώση του νερού στο κανάλι

Ως αποτέλεσμα της περιστροφής της Γης στις κοίτες των ποταμών, προκύπτει μια αδρανειακή δύναμη που κατευθύνεται προς τη δεξιά όχθη και υπό την επίδραση αυτής της δύναμης

δημιουργείται μια σταθερή εγκάρσια ροή. Το τελευταίο κατευθύνεται στο επιφανειακό στρώμα στη δεξιά όχθη και στο κάτω στρώμα - προς τα αριστερά. Οι ταχύτητες του εγκάρσιου ρεύματος είναι χαμηλές. Για παράδειγμα, για ένα ποτάμι με βάθος 5 m και ταχύτητα ροής 1 m/s, οι εγκάρσιες ταχύτητες στην επιφάνεια, σύμφωνα με τον υπολογισμό, είναι περίπου 0,25 και στο κάτω μέρος - 0,23 cm/s.

Η αλληλεπίδραση της διαμήκους ροής νερού με την εγκάρσια επίσης

δίνει στη ροή έναν ελικοειδή χαρακτήρα, αλλά πολύ αδύναμο.

Εάν η κατεύθυνση της εγκάρσιας ροής στις στροφές του καναλιού συμπίπτει με την κατεύθυνση της εγκάρσιας ροής από την περιστροφή της Γης, τότε η ροή της εσωτερικής βίδας εντείνεται, αλλά αν δεν συμπίπτει, μειώνεται.

Όταν το νερό ανεβαίνει, προκύπτουν δύο ρεύματα βιδών, που πηγαίνουν από τη μέση προς τα πάνω, στην επιφάνεια - στις ακτές και κατά μήκος του πυθμένα - στη μέση (Εικ. 9).

Όταν το νερό πέφτει, παρατηρούνται ρεύματα αντίστροφης κυκλοφορίας.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η κίνηση του νερού σε μια ροή ποταμού έχει πιο σύνθετες μορφές σε σύγκριση με αυτές που περιγράφονται παραπάνω. τα εσωτερικά ρεύματα αλλάζουν συνεχώς, εξασθενούν και επανεμφανίζονται.

Με την ταραχώδη φύση της κίνησης μιας ροής ποταμού, όπως ήδη αναφέρθηκε, η ταχύτητα κάθε σωματιδίου νερού αλλάζει συνεχώς. Ωστόσο, εάν σε οποιοδήποτε σημείο της ροής η παλμική ταχύτητα μετρηθεί με ένα όργανο για αρκετό χρόνο, τότε είναι δυνατό να ληφθεί η μέση ταχύτητα σε αυτό το σημείο, η οποία έχει ένα συγκεκριμένο μέγεθος και κατεύθυνση.

Για να πάρετε μια ιδέα της κατανομής των ταχυτήτων ροής σε μια κοίτη ποταμού, μετρώνται οι μέσες τιμές τους και σχεδιάζονται γραφήματα. Εάν μετρήσετε τις μέσες ταχύτητες ροής σε πολλά σημεία, στη συνέχεια σχεδιάστε τις από μια ευθεία γραμμή στην κατάλληλη κλίμακα στο σχέδιο με τη μορφή τμημάτων και, στη συνέχεια, συνδέοντας τα άκρα αυτών των τμημάτων με μια ομαλή καμπύλη, λαμβάνουμε ένα γράφημα ταχύτητας που ονομάζεται ένα οδόγραφο ή ένα διάγραμμα ταχύτητας.

Συνήθως, τα διαγράμματα ταχύτητας κατασκευάζονται κατακόρυφα, σε διατομή και σε κάτοψη.

Σε ανοιχτά κανάλια, η μέση κατακόρυφη ταχύτητα είναι Odred (Εικ. 10, ΕΝΑ)συνήθως βρίσκεται σε απόσταση 0,6 βάθους ηαπό την επιφάνεια. Η υψηλότερη κατακόρυφη ταχύτητα βρίσκεται συνήθως λίγο κάτω από την επιφάνεια, δεδομένου ότι η ταχύτητα στην επιφάνεια Ούτσοφεπηρεάζονται από τη δύναμη της τριβής με τον αέρα και την επιφανειακή τάση του νερού. Η χαμηλότερη ταχύτητα ρεύματος βρίσκεται στο κάτω μέρος. Αυτή η κατακόρυφη κατανομή των ταχυτήτων ροής υπόκειται σε σημαντικές αλλαγές υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων. Για παράδειγμα, με τον άνεμο, η κατεύθυνση του οποίου συμπίπτει με την κατεύθυνση του ρεύματος, η ταχύτητα της επιφάνειας αυξάνεται και αντίστροφα. Οι ανωμαλίες του βυθού και η υδρόβια βλάστηση είναι έτσι

Ρύζι. 10. Κατακόρυφη κατανομή των ταχυτήτων ρεύματος σε ανοιχτό κανάλι ποταμού (ο) και κανάλι με κάλυψη πάγου (σι)

προκαλούν επίσης ανακατανομή των ταχυτήτων. Σε σημεία όπου η ροή συμπιέζεται, για παράδειγμα μεταξύ των στηρίξεων γεφυρών, οι ταχύτητες ροής αυξάνονται.

Κατά τη διάρκεια της περιόδου, η τρέχουσα ταχύτητα κοντά στο κάλυμμα πάγου είναι ίδια με αυτή στο κάτω μέρος, ή μικρότερη, και η υψηλότερη ταχύτητα είναι Vmax (Εικ. 10, σι)που βρίσκεται σε απόσταση 0,3-0,4 βάθους καναλιών.

Τα ισοτάχια - γραμμές ίσων ταχυτήτων - κατανέμονται στη ζωντανή διατομή του ποταμού σύμφωνα με το περίγραμμα του εγκάρσιου προφίλ του καναλιού. Για ένα ανοιχτό κανάλι, τα ισοτάχια έχουν τη μορφή ανοιχτών καμπυλών (Εικ. 11, ΕΝΑ),για κανάλι κάτω από παγοκάλυψη - κλειστές καμπύλες (Εικ. 11.6).

Εάν προσδιορίσετε τις μέσες ταχύτητες κατακόρυφης ροής σε όλο το πλάτος του καναλιού και στη συνέχεια τις σχεδιάσετε με τη μορφή τμημάτων στην κάτοψη του ποταμού ή από μια οριζόντια γραμμή πάνω ή κάτω, θα λάβετε ένα διάγραμμα των μέσων ταχυτήτων ροής του ποταμού στο κάτοψη (Εικ. 12). Ένα τέτοιο διάγραμμα μπορεί επίσης να κατασκευαστεί για τις υψηλότερες ταχύτητες. Συνήθως το περίγραμμα του διαγράμματος είναι παρόμοιο με το περίγραμμα μιας ζωντανής διατομής ενός ποταμού. Οι μέσες ταχύτητες ρεύματος αυξάνονται από τις όχθες μέχρι το μέσο του καναλιού. Τα μέρη με το μεγαλύτερο βάθος, κατά κανόνα, αντιστοιχούν στις υψηλότερες ταχύτητες ρεύματος.

Η γραμμή που συνδέει τα σημεία με την υψηλότερη ταχύτητα ροής σε παρακείμενα ζωντανά τμήματα του καναλιού ονομάζεται δυναμικός άξονας της ροής του ποταμού. Οι υψηλότερες ταχύτητες ροής κατανέμονται σε ζωντανά τμήματα με πολύ διαφορετικό τρόπο, επομένως ο δυναμικός άξονας κάμπτεται τόσο οριζόντια όσο και κατακόρυφα.

Ρύζι. 11. Κατανομή των ταχυτήτων ροής κατά μήκος της ζωντανής διατομής του ποταμού

Στην πρακτική ναυσιπλοΐας χρησιμοποιείται η έννοια του πυρήνα του ποταμού. Αναφέρεται σε μέρη του ποταμού με το μεγαλύτερο βάθος και ταχύτητες ροής.

Συνήθως, η ταχύτητα ροής ενός ποταμού νοείται ως η μέση ταχύτητα σε ολόκληρο το τμήμα ροής. Η εξάρτηση της ταχύτητας ροής από τη διαμήκη κλίση, το βάθος και την τραχύτητα του καναλιού εκφράζεται με τον τύπο Chezy:

Ρύζι. 12. Κατανομή των ταχυτήτων ροής του ποταμού σε κάτοψη

όπου Cm είναι ο συντελεστής Chezy (πολλαπλασιαστής ταχύτητας).

ρ - υδραυλική ακτίνα, m Είναι ο λόγος του ζωντανού τμήματος του καναλιού co, m 2, προς την διαβρεγμένη περίμετρό του (περίγραμμα) x, m.

l - κλίση επιφάνειας.

Το πλάτος του ποταμού είναι σημαντικά μεγαλύτερο από το ύψος των όχθες, επομένως αντί για ολόκληρη την περίμετρο x, συχνά λαμβάνεται μόνο το πλάτος του ποταμού ΣΕ;κατά τη διαίρεση του k με το Β, προκύπτει το μέσο βάθος hav. Κατά συνέπεια, p~ havg.

Από την εξίσωση (8) είναι σαφές ότι όσο αυξάνεται η κλίση / αυξάνεται η ταχύτητα ροής και αντίστροφα. Με την αύξηση της ροής του νερού Q, το εμβαδόν της ανοιχτής διατομής αυξάνεται, και επομένως p w~έχω. Ως εκ τούτου, καθώς αυξάνεται το βάθος, αυξάνεται η τρέχουσα ταχύτητα και καθώς μειώνεται, μειώνεται.

Ο πολλαπλασιαστής ταχύτητας Cm λαμβάνει υπόψη την επίδραση της τραχύτητας του καναλιού. Για κατά προσέγγιση υπολογισμούς, μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο του Bazin:

όπου y είναι ο συντελεστής τραχύτητας, λαμβάνοντας υπόψη την κατάσταση της επιφάνειας του καναλιού. Για χωμάτινα κανάλια y = 1,3, για κανάλι με χοντρό βότσαλο y = 1,75, για πλημμυρικές πεδιάδες με βλάστηση y = 2 - 4 κ.λπ.

Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η τραχύτητα του καναλιού, τόσο χαμηλότερη είναι η SD, και, όπως προκύπτει από τον τύπο Chezy, τόσο χαμηλότερη είναι η μέση ταχύτητα ροής.

Οι τρέχουσες ταχύτητες, m/s (km/h), σε ορισμένα τμήματα μεγάλων πεδινών ποταμών χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα ενδεικτικά στοιχεία:

Ελεύθερη πρόσβαση σε ψηλά νερά. . . . . . 1,5-2,0 (5,4-7,2)

Ελεύθερη πρόσβαση σε χαμηλά νερά...... 0,25-0,4 (0,9-1,14)

Rapids με γρήγορο ρεύμα..... 1,5-2,0(5,4-7,2)

Τυφεκιές με αθόρυβο ρεύμα...... 0,5-1,0(1,9-3,6)

Τα ήσυχα νερά είναι αργά ρεύματα που σχηματίζονται πίσω από κυρτές όχθες, μεγάλες αποθέσεις άμμου στην κοίτη του ποταμού κ.λπ. Όταν το σκάφος κινείται προς τα πάνω, ακολουθούν το ήσυχο νερό για να αυξήσουν την ταχύτητα κίνησης.

Το Whirlpool είναι μια συνεχής περιστροφική κίνηση του νερού στην κοίτη ενός ποταμού. Οι δίνες συχνά δημιουργούν βαθιές τρύπες (πισίνες) και είναι χαρακτηριστικές για ορεινά και ημιορεινά ποτάμια.

Ρύζι. 13. Οδηγώντας μέχρι την αγορά του βουνού

Το Suvod είναι ένα σώμα νερού με περιστροφική κίνηση νερού (Εικ. 13), που συνήθως βρίσκεται πίσω από προεξοχές όχθες, ακρωτήρια, κυρτές όχθες, που προεξέχουν έντονα μέσα στο κανάλι. Σε αυτά τα μέρη, το ρεύμα, που ρέει γύρω από την ακτή με μεγάλη ταχύτητα, συναντά στο δρόμο του μια προεξοχή και δημιουργεί ένα τέλμα νερού μπροστά του και αύξηση της στάθμης. Περνώντας την προεξοχή, η ροή του νερού αποκλίνει από αυτήν και, αδράνεια, διανύει μια ορισμένη απόσταση. Πίσω από την προεξοχή, η στάθμη του νερού είναι χαμηλωμένη, γι 'αυτό στο κάτω μέρος του suvodi το νερό αντλείται από το κύριο ρεύμα και στο πάνω μέρος, αντίθετα, από την περιοχή του suvodi στο κύριο ρεύμα της ροής. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει συνεχώς και προκαλεί περιστροφική κίνηση του νερού.

Όταν το νερό περιστρέφεται μέσα στο νερό, ο πυθμένας έχει αποτέλεσμα πέδησης. Ως αποτέλεσμα, πιο κοντά στην επιφάνεια του νερού, αυξάνεται η ταχύτητα περιστροφής του νερού και οι φυγόκεντρες δυνάμεις. Υπό την επίδραση των φυγόκεντρων δυνάμεων, περισσότερο νερό πετιέται μακριά από τον άξονα του νερού στην επιφάνεια και λιγότερο στον πυθμένα. Μια ανοδική ροή σχηματίζεται από κάτω προς τα πάνω κατά μήκος του άξονα suvodi, αναπληρώνοντας το απορριφθέν νερό. Διαβρώνει τον πυθμένα, συλλαμβάνει τα προϊόντα διάβρωσης, δημιουργώντας μια κοιλότητα σε σχήμα χοάνης στο κάτω μέρος.

Καθώς η ταχύτητα μειώνεται, το νερό ρέει ομαλά γύρω από την προεξοχή, σχηματίζοντας ένα ήσυχο νερό πίσω από αυτό.

Κατά μήκος των κοίλων όχθες, σε απότομες στροφές της κοίτης του ποταμού, σχηματίζονται και σουβοειδή. Σε αντίθεση με τις υδάτινες οδούς που βρίσκονται πίσω από τις προεξοχές των όχθες, εδώ τα καθοδικά ρεύματα νερού κατεβαίνουν στο κέντρο της πλωτής οδού προς τα κάτω και απλώνονται στα πλάγια. Αυτός ο τύπος suvodi με ένα σαφώς καθορισμένο χωνί στην επιφάνεια του νερού ονομάζεται μερικές φορές υδρομασάζ.

Τα σουβοειδή κοντά σε κοίλες όχθες σχηματίζονται όταν παραβιάζεται η συνθήκη ομαλής ροής γύρω από τις όχθες μιας στροφής. Αυτή η προϋπόθεση ικανοποιείται

αν ακτινοβολείται η ακτίνα καμπυλότητας Rπερισσότερο από τρεις φορές το πλάτος του καναλιού ΣΕ,δηλ. R/B> 3. Για μικρότερη ακτίνα Rστην κοίλη ακτή

στην κορυφή της καμπής, καθώς και στην κυρτή όχθη αμέσως κάτω από την κορυφή, προκύπτουν ζώνες έντονης απόκλισης της ροής του νερού, στις οποίες δημιουργούνται σουβόδια.

Ρύζι. 14. Ροή πίεσης σε κάμψη καναλιού

Το Suvodi μπορεί να υπάρχει συνεχώς ή να εμφανίζεται μόνο κατά τη διάρκεια της υψηλής στάθμης. Σε μεγάλα ποτάμια δημιουργούνται μεγάλα ποτάμια, με σφαίρα δράσης δεκάδων μέτρων και ταχύτητα περιστροφής του νερού στο κεντρικό τμήμα πολλών μέτρων ανά δευτερόλεπτο.

Σε ορισμένες λεκάνες, το suvod έχει το δικό του τοπικό όνομα, για παράδειγμα, στο Yenisei-ulovo, στο Irtysh-zavod.

Τα Suvodi παρουσιάζουν σοβαρή δυσκολία στη ναυσιπλοΐα. Τα σκάφη σε αυτά χάνουν τον έλεγχο, μετατοπίζονται απότομα προς την ακτή και συχνά σπάνε τα δοκάρια και τα ρυμουλκά, σπάνε τα πηδάλια κ.λπ.

Τα Maidans είναι μια τυχαία περιστροφική κίνηση του νερού με τη μορφή κινούμενων στροβίλων που κυμαίνονται σε μέγεθος από αρκετά εκατοστά έως αρκετά μέτρα σε διάμετρο. Τα Maidan σχηματίζονται πάνω από μεγάλα υποβρύχια αντικείμενα με μικρό βάθος πάνω από αυτά, καθώς και κατά τη διάρκεια πλημμυρών σε εκείνα τα μέρη όπου η ροή που διέρχεται από την πλημμυρική πεδιάδα συναντά υπό γωνία με μια άλλη ροή που πηγαίνει κατά μήκος του καναλιού χαμηλών υδάτων. Επιπλέον, τα Maidan προκύπτουν κατά τη διάρκεια εντατικών τοπικών αναμορφώσεων του καναλιού και στα ριφίδια, με ξαφνικές αλλαγές στο σχήμα του πυθμένα κ.λπ.

Τα αμφισβητούμενα ύδατα είναι μάγια-ντάν που σχηματίζονται στις εκβολές των παραποτάμων ρεμάτων και στη συμβολή των κλαδιών. Όσο πιο κοντά είναι η γωνία συνάντησης σε μια ευθεία γραμμή, τόσο ισχυρότεροι αναπτύσσονται οι δίνες, οι οποίες φτάνουν σε διάμετρο αρκετά μέτρα.

Ρύζι. 15. Πετάξτε το ρεύμα σε ένα τυφέκιο

Δημιουργείται ρεύμα πίεσης κοντά στην ακτή σε τμήματα του ποταμού όπου η ροή του νερού κατευθύνεται προς την ακτή. Για παράδειγμα, σε καμπύλα κανάλια, ένα ρεύμα πίεσης εμφανίζεται κοντά σε μια κοίλη όχθη, καθώς το νερό, λόγω αδράνειας, τείνει να διατηρήσει την προηγούμενη ευθεία κατεύθυνση, αλλά, συναντώντας ένα εμπόδιο με τη μορφή κοίλης όχθη στο δρόμο του, πιέζεται εναντίον του (Εικ. 14). Σε περιοχές με ρεύματα πίεσης, τα πλοία κυλούν προς την ακτή.

Ρύζι. 16. Παρατεταμένη ροή - κοντά στο κανάλι

Τα ρεύματα διόγκωσης είναι η αποστράγγιση του νερού (Εικ. 15, βέλη) που κατευθύνονται υπό γωνία προς το πέρασμα του πλοίου (γραμμή με διακεκομμένη γραμμή). Τα ρεύματα ολίσθησης προκύπτουν λόγω των διαφορών στη στάθμη του νερού σε όλο το πλάτος του ποταμού. Στα ρήγματα, τέτοια ρεύματα δημιουργούνται ως αποτέλεσμα της υποστήριξης της ροής από τη σέλα του ρήγματος, έτσι κατευθύνονται από το άνω κοίλωμα προς τη δεξαμενή τέλματος του κοίλου κάτω φθοράς. Με τη μετατόπιση των πλοίων από τον άξονα της λωρίδας ναυτιλίας, τα παρασυρόμενα ρεύματα μπορούν να προκαλέσουν τη συσσώρευση πλοίων και σχεδιών σε ρηχά, στηρίγματα γεφυρών κ.λπ.

Παρατεταμένα ρεύματα εμφανίζονται στις εισόδους των καναλιών (Εικ. 16). Τα παρατεταμένα ρεύματα είναι ιδιαίτερα ισχυρά κατά τις πλημμύρες, όταν η ροή του νερού στα κανάλια αυξάνεται σημαντικά. Τα μεγάλα ρεύματα μπορούν να προκαλέσουν πτώση πλοίου στο νησί.

Η φύση της ροής επηρεάζεται επίσης από γέφυρες, φράγματα πρόσβασης, φράγματα, κατασκευές στην κοίτη κ.λπ.

§ 6. ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΥΦΩΝ ΚΑΙ ΑΠΟΘΕΜΑΤΩΝ ΣΤΗΝ ΚΟΙΤΗ ΤΗΣ ΠΟΤΑΜΙΑΣ

Το ίζημα είναι στερεά σωματίδια που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της διάβρωσης των λεκανών απορροής και των ποταμών, καθώς και των όχθες των ταμιευτήρων, που μεταφέρονται από υδάτινα ρεύματα, ρεύματα σε λίμνες, θάλασσες και ταμιευτήρες και σχηματίζουν την κοίτη τους. Το ίζημα μπορεί να είναι δύο τύπων: αιωρούμενο και συρόμενο.

Το αιωρούμενο ίζημα είναι το ίζημα που μεταφέρεται σε αιωρούμενη κατάσταση μέσω της ροής του νερού.

Το συρόμενο ίζημα είναι το ίζημα που μεταφέρεται με ροή νερού στο κάτω στρώμα και κινείται με ολίσθηση, κύλιση ή αλάτισμα (αλάτισμα είναι η μεταφορά του ιζήματος σε μικρές αποστάσεις στο κάτω στρώμα μιας ροής νερού).

Τα κατώτατα ιζήματα είναι ιζήματα που σχηματίζουν μια κοίτη ποταμού, μια πλημμυρική πεδιάδα ή κοίτη μιας δεξαμενής και βρίσκονται σε αλληλεπίδραση με τις υδάτινες μάζες.

Κατά τη διάρκεια της κίνησης, τα σωματίδια του ιζήματος μετακινούνται συνεχώς από μια κατάσταση έλξης σε μια κατάσταση αιώρησης και πίσω. Τα αιωρούμενα ιζήματα κατανέμονται πολύ άνισα στο ζωντανό τμήμα και όταν μεταφέρονται, κατανέμονται ακόμη πιο άνισα, συχνά κινούνται κατά μήκος του πυθμένα σε στενές λωρίδες.

Η κίνηση του ιζήματος σε αιωρούμενη κατάσταση συμβαίνει με αυτόν τον τρόπο. Η περιεκτικότητα σε αιωρούμενα σωματίδια ιζήματος στη ροή που είναι βαρύτερα από το νερό εξηγείται ως εξής. Ένα σωματίδιο ιζήματος, που πέφτει σε ήρεμο νερό, θα πέσει ομοιόμορφα επιταχυνόμενο. Η δύναμη αντίστασης του νερού αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας του σωματιδίου που πέφτει και η μάζα του σωματιδίου είναι σταθερή, επομένως, από τη στιγμή που η κινητήρια δύναμη και η δύναμη αντίστασης του νερού γίνονται ίσες, το σωματίδιο θα πέσει ομοιόμορφα. Για παράδειγμα, η ταχύτητα με την οποία ακόμη και μπλοκ με διάμετρο 1 m πέφτουν στο νερό γίνεται ομοιόμορφη στο τέλος του τρίτου δευτερολέπτου. Τα μικρά σωματίδια θα αποκτήσουν σχεδόν αμέσως ομοιόμορφη ταχύτητα πτώσης.

Ο ρυθμός με τον οποίο τα στερεά σωματίδια πέφτουν ομοιόμορφα σε ακίνητο νερό ονομάζεται υδραυλικό μέγεθος σωματιδίων.

Σε μια τυρβώδη ροή, όπως είναι γνωστό, η ταχύτητα κίνησης των σωματιδίων του νερού ποικίλλει ως προς το μέγεθος και την κατεύθυνση. Σε κάθε σημείο της ροής υπάρχουν στοιχεία στιγμιαίας ταχύτητας που κατευθύνονται κάθετα προς τα πάνω ή προς τα κάτω. Τα πειράματα έδειξαν ότι η κατακόρυφη ταχύτητα είναι κατά μέσο όρο 1/12-1/20 της οριζόντιας.

Εάν ένα σωματίδιο ιζήματος που περιέχεται σε ένα σώμα νερού πέσει ομοιόμορφα και η ταχύτητα καθόδου του σωματιδίου είναι μικρότερη ή ίση με την κατακόρυφη συνιστώσα της ταχύτητας ροής που κατευθύνεται προς τα πάνω, τότε αυτή η μάζα θα μπορεί να κινήσει το σωματίδιο σε αιώρηση. Εάν η ταχύτητα καθόδου είναι μεγαλύτερη από την κατακόρυφη συνιστώσα της ταχύτητας, τότε το σωματίδιο θα βυθιστεί στον πυθμένα.

Κατά τη διάρκεια της πτώσης, ένα σωματίδιο μπορεί να βυθιστεί στον πυθμένα και να κινηθεί με τα ιζήματα του πυθμένα, παραμένοντας εδώ έως ότου εμφανιστεί ξανά από πάνω του μια αρκετά ισχυρή δίνη, η οποία θα το παρασύρει ξανά στο πάχος της ροής. Επομένως, η κατανομή του αιωρούμενου ιζήματος στη ροή εξαρτάται από το βαθμό της αναταράξεώς του, ο οποίος αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας ροής.

Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα ροής, η ποσότητα του αιωρούμενου ιζήματος αυξάνεται και κατανέμεται πιο ομοιόμορφα σε όλο το βάθος της ροής.

Π

Ρύζι. 17. Στην κίνηση των ιζημάτων έλξης

Η κίνηση του ιζήματος σε μεταφερόμενη κατάσταση μπορεί να φανταστεί ως εξής. Η ροή, που ρέει γύρω από ένα χωριστά κείμενο νανοσωματίδιο, ασκεί υδραυλική πίεση σε αυτό φά(Εικ. 17). Αυτή η πίεση μπορεί να αποσυντεθεί σε δύο συστατικά: δύναμη διάτμησης Fc,παράλληλη προς τον πυθμένα, και η ανυψωτική δύναμη Hz κατευθύνεται προς τα πάνω. Αρκεί ένα σωματίδιο, υπό τη δράση μιας ανυψωτικής δύναμης, να ανασηκωθεί ελαφρά με μια άκρη και ως αποτέλεσμα της αύξησης της περιοχής που επηρεάζεται από τη ροή, η δύναμη ανύψωσης αυξάνεται απότομα.

Εάν η δύναμη ανύψωσης είναι μικρότερη από το βάρος του σωματιδίου στο νερό, τότε υπό τη δράση της δύναμης διάτμησης το σωματίδιο θα κυλήσει. Εάν η δύναμη ανύψωσης είναι μεγαλύτερη από το βάρος του σωματιδίου, τότε το τελευταίο θα ξεκολλήσει από τον πυθμένα. Για ένα σωματίδιο σε μια ροή, υπό την προϋπόθεση ότι θα πετάξει πλήρως γύρω από το νερό, η δύναμη ανύψωσης θα εξαφανιστεί. Αν το σωματίδιο δεν συλληφθεί από την αύξουσα

πίδακας, θα πέσει στον πυθμένα, όπου θα προκύψει πάλι μια ανυψωτική δύναμη, κλπ. Έτσι προκύπτουν τα «άλματα» σωματιδίων. Σπάνια παρατηρείται ολίσθηση σωματιδίων κατά μήκος του πυθμένα.

Με ταχύτητα μικρότερη από 0,20-0,25 m/s, το ίζημα συνήθως δεν κινείται. Η κίνηση ενός σωματιδίου ορισμένης διαμέτρου εξαρτάται από το βάθος και την ταχύτητα του ρεύματος. Έτσι, σωματίδια με διάμετρο 1 mm σε βάθος 1 m αρχίζουν να κινούνται αν η μέση ταχύτητα ροής φτάσει τα 0,5 m/s, σε βάθος 3 m - εάν είναι 0,75 m/s. Έτσι, σε μεγάλα βάθη νερού στο κανάλι, απαιτείται υψηλή ταχύτητα ροής για να μετατοπιστεί ένα σωματίδιο και αντίστροφα.

Τα ποτάμια έχουν μεγάλη ενέργεια, η οποία εξαρτάται από τη μάζα του κινούμενου νερού και την ταχύτητά του. Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας της ροής ενός ποταμού ξοδεύεται στη διάβρωση του καναλιού, στην τριβή των υγρών σωματιδίων μεταξύ τους και στον πυθμένα, στην εναιώρηση των στερεών σωματιδίων και στην τριβή τους κατά την κύλιση κατά μήκος του πυθμένα.

Εξάρτηση από το βάρος Rτου ελκόμενου σωματιδίου στην ταχύτητα ροής καθορίζεται από τον νόμο του Airy:

Οπου ΕΝΑ -συντελεστής ανάλογα με το σχήμα και το υλικό του στερεού σωματιδίου.

v-την ταχύτητα με την οποία το σωματίδιο αρχίζει να κινείται.

Ο νόμος του Airy λέει ότι το βάρος του συρόμενου σωματιδίου είναι ανάλογο με την έκτη δύναμη της ταχύτητας που ενεργεί στο σωματίδιο, δηλαδή αν η ταχύτητα διπλασιαστεί, το βάρος του κινούμενου σωματιδίου είναι 64 φορές, αν τετραπλασιαστεί - 4096 φορές κ.λπ. Από Αυτό καθιστά σαφές τον λόγο της μεταφοράς μεγάλων λίθων από ορεινά ποτάμια.

Η κίνηση του ιζήματος κατά την επιφανειακή απορροή ονομάζεται απορροή ιζήματος και η ποσότητα του ιζήματος που μεταφέρεται μέσω του τμήματος ροής ανά μονάδα χρόνου ονομάζεται ροή ιζήματος.

Η απόρριψη για ένα έτος ή ένα μήνα ονομάζεται ετήσια ή μηνιαία απόδοση ιζήματος, αντίστοιχα.

Η απόρριψη ιζημάτων μεγάλων ποταμών μετράται σε εκατομμύρια τόνους. Τα ποτάμια μεταφέρουν ετησίως περίπου 3 δισεκατομμύρια τόνους ιζήματος στις εκβολές τους. Η ροή των αιωρούμενων ιζημάτων των ποταμών είναι σχεδόν ίση με τη συνολική στερεά απορροή τους, η ποσότητα του μεταφερόμενου ιζήματος είναι l-5% του αιωρούμενου ιζήματος. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα μεταφερόμενα ιζήματα κάνουν κυρίως μικρές μετακινήσεις - από το ένα τμήμα του καναλιού στο άλλο, και ως εκ τούτου το μερίδιό τους στη διέλευση στερεών απορροής είναι μικρό. Ταυτόχρονα, ο όγκος του ιζήματος που μεταφέρεται εντός των τμημάτων του καναλιού είναι εξαιρετικά μεγάλος.

Το μεγαλύτερο μέρος της απορροής ιζημάτων των πεδινών ποταμών, που ανέρχεται στο 50-90% της ετήσιας, εμφανίζεται κατά τις ανοιξιάτικες πλημμύρες και πλημμύρες.

Η ποσότητα του ιζήματος στο ρέμα προσδιορίζεται με τη χρήση ειδικών οργάνων (λουτρόμετρα).

Οι προσχωσιγενείς σχηματισμοί στο κανάλι περιλαμβάνουν αμμώδεις κορυφογραμμές, κορυφογραμμές, σούβλες, πλευρικά τοιχώματα, εξανθήματα και σπαθιά.

Οι κορυφογραμμές άμμου είναι ο κύριος τύπος σχηματισμού ιζημάτων στην κοίτη του ποταμού. Λόγω των κορυφογραμμών, ο αμμώδης πυθμένας του ποταμού είναι ανώμαλος και κυματιστός. Οι παρατηρήσεις των κορυφογραμμών άμμου κατέστησαν δυνατό να διαπιστωθεί η πιο πιθανή αιτία σχηματισμού τους. Με την τυρβώδη κίνηση του ρεύματος στα διάφορα σημεία του, οι ταχύτητες μειώνονται, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται τυχαία εναπόθεση ιζήματος, από την οποία, υπό την επίδραση του ρεύματος, αρχίζει ο σχηματισμός κορυφογραμμής. Τα κρεβάτια έχουν συνήθως σχήμα φολίδων, διπλωμένα σε παράλληλες σειρές. Σε κάθε κορυφογραμμή / (Εικ. 18, α) υπάρχει μια κεκλιμένη πίεση 2 και δροσερό πίσω 4 τσιγκούνια. Στις πίσω πλαγιές 4 σχηματίζεται περιστροφική κίνηση του νερού 5.

Το ίζημα, που τραβιέται από το ρεύμα, τρέχει επάνω στον κύλινδρο ιζήματος και, ξεπερνώντας την κορυφογραμμή 3, Με μια περιστροφική κίνηση τραβιέται το νερό προς την πλαγιά, αυξάνοντας το ύψος του και δίνοντάς του ένα απότομο σχήμα. Ως αποτέλεσμα αυτού, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, σχηματίζεται μια κορυφογραμμή, η άνω κλίση της οποίας είναι ήπια και η κάτω κλίση είναι απότομη και μικρή. Τέτοιες κορυφογραμμές σύντομα καλύπτουν ολόκληρο τον πυθμένα του ποταμού. 1

Το μέγεθος των κορυφογραμμών εξαρτάται από το σχήμα του καναλιού, το βάθος και την ταχύτητα ροής. Το ύψος τους είναι ανάλογο με το βάθος της ροής. Ως εκ τούτου, οι κορυφογραμμές στα σημεία είναι υψηλότερες από ό, τι στα ρήγματα. Καθώς η στάθμη του νερού ανεβαίνει, οι κορυφογραμμές γίνονται υψηλότερες. Καθώς η στάθμη του νερού πέφτει, το ύψος τους μειώνεται, αλλά πολύ πιο αργά.

Ρύζι. 18. Αμμώδεις κορυφογραμμές στην κοίτη του ποταμού:

ΕΝΑ-διαμήκη προφίλ του καναλιού.

σι-κανάλι σε σχέδιο

Π
Όταν το νερό ρέει με μεγάλη ταχύτητα, τα σωματίδια που πέφτουν από την κορυφή αιωρούνται. Σε αυτή την περίπτωση, η ανάπτυξη της κορυφογραμμής σταματά. Με περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας ροής, οι κορυφογραμμές διαβρώνονται και εξαφανίζονται. Το μήκος της διαμορφωμένης κορυφογραμμής μπορεί να αντιστοιχεί σε δέκα έως είκοσι βάθη ροής ή περισσότερα. Σε ποτάμια με υψηλή κινητικότητα μεταφερόμενου ιζήματος κατά τις πλημμύρες, παρατηρούνται κορυφογραμμές μεγαλύτερου μήκους - περίπου έως εκατό. βάθη καναλιών. εκείνοι. σχεδόν ίσο με το πλάτος του καναλιού.

Οι κορυφογραμμές κινούνται προς τα κάτω. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα σωματίδια ιζήματος από την μετωπική κλίση κινούνται με το ρεύμα προς την κορυφή της κορυφογραμμής και, αφού τη διασχίσουν, πέφτουν στην πίσω πλαγιά της, καλύπτονται εκεί με σωματίδια που την ακολουθούν και παραμένουν στο σώμα της κορυφογραμμής. μέχρι να κινηθεί τόσο μακριά ώστε το σωματίδιο να εμφανιστεί ξανά στην επιφάνεια της κλίσης της πίεσης. Αυτή η κίνηση εκτελείται διαδοχικά από όλα τα σωματίδια που συνθέτουν την κορυφογραμμή.

Η απόλυτη ταχύτητα κίνησης της κορυφογραμμής είναι συνήθως εκατοντάδες φορές μικρότερη από την ταχύτητα της ροής. Η ταχύτητα κίνησης μεγάλων κορυφογραμμών σε μεγάλα ποτάμια φτάνει αρκετά μέτρα την ημέρα. Η ταχύτητα κίνησης των μορφωμάτων κλίνης αυξάνεται με την αύξηση της ταχύτητας ροής.

Τα Sastrugi είναι μια συσσώρευση ιζήματος στην κοίτη του ποταμού με τη μορφή μεγάλων κορυφογραμμών δίπλα στην αμμώδη ακτή. Στο Σχ. 18, σιΤα sastrugi φαίνονται σχηματικά σε κάτοψη. Στο Sastrugi 6 Το άκρο του 7 ονομάζεται ουρά και το χαμήλωμα του πυθμένα 8 ανάμεσα στο σαστρούγκι υπάρχει λάκκος υποσαστρούγκ.

Το μέγεθος του sastrugi εξαρτάται από το σχήμα του καναλιού, το βάθος και την ταχύτητα ροής. Μερικές φορές μεγάλα sastrugi εκτείνονται στην απέναντι όχθη. Το ύψος του sastrugi στα μεγάλα ποτάμια φτάνει τα 1-2 m.

Πάνω από το sastrugi υπάρχει συνήθως ένα ανομοιόμορφο ρεύμα, με αποτέλεσμα τα πλοία να εκτρέπονται. Σε υψηλές ταχύτητες ρεύματος, τα sastrugi ξεπλένονται. Ως εκ τούτου, τα σαστρούγια που εκτείνονται από την άμμο, φτάνοντας στη βαθιά ακτή, όπου η τρέχουσα ταχύτητα είναι συνήθως υψηλή, κόβονται.

Σούβλες - είναι χαμηλές αμμουδιές που προεξέχουν μέσα στο κανάλι σαν μια μακριά σφήνα 3 (Εικ. 19). Στα ποτάμια, οι σούβλες συνήθως γειτνιάζουν με κυρτές αμμώδεις όχθες.

Ρύζι. 19. Φτύστε στην κοίτη του ποταμού

Ο
Τα Sous σχηματίζονται από μεγάλα sastrugi ως αποτέλεσμα της σταδιακής ανάπτυξής τους. Κατά τη διάρκεια της περιόδου χαμηλών υδάτων κοντά στο Yarov, η τρέχουσα ταχύτητα είναι μεγαλύτερη, γι 'αυτό οι ουρές των sastrugi της άμμου κινούνται πιο γρήγορα από τις βάσεις τους. Ως αποτέλεσμα, τα sastrugi επιμηκύνονται όλο και περισσότερο και μετακινούνται προς τα κάτω. Τα τερματικά sastrugi της άμμου, σύμφωνα με την κατεύθυνση της ροής, που εκτείνονται στο κανάλι με τη μορφή σφήνας, δημιουργούν την αρχή της σούβλας. Σταδιακά ενισχύοντας, η πλεξούδα αυξάνεται σε μέγεθος. Με περαιτέρω ανάπτυξη της πλεξούδας, της ουράς της 2 μπορεί να συνδεθεί με την ακτή. Κατά τη διάρκεια ενός έτους, η σούβλα μπορεί να μετακινηθεί αρκετές εκατοντάδες μέτρα.

Ζατονίνα 1 (βλ. Εικ. 19) ονομάζεται ο κόλπος ανάμεσα στην ακτή και την ουρά της σούβλας.

Υδροδυναμική- ένα τμήμα της υδραυλικής στο οποίο μελετώνται οι νόμοι της κίνησης του ρευστού και η αλληλεπίδρασή του με σταθερές και κινούμενες επιφάνειες.

Εάν μεμονωμένα σωματίδια ενός απολύτως στερεού σώματος συνδέονται άκαμπτα μεταξύ τους, τότε σε ένα κινούμενο υγρό μέσο δεν υπάρχουν τέτοιες συνδέσεις. Η κίνηση του υγρού αποτελείται από εξαιρετικά πολύπλοκες κινήσεις μεμονωμένων μορίων.

3.1. Βασικές έννοιες της κίνησης του ρευστού

Ζωντανή ενότηταω (m²) είναι το εμβαδόν διατομής της ροής κάθετα προς την κατεύθυνση της ροής. Για παράδειγμα, η ενεργή διατομή ενός σωλήνα είναι ένας κύκλος (Εικ. 3.1, β). το ενεργό τμήμα της βαλβίδας είναι ένας δακτύλιος με μεταβλητή εσωτερική διάμετρο (Εικ. 3.1, β).

Ρύζι. 3.1. Ζωντανά τμήματα: α - σωλήνες, β - βαλβίδες

Βρεγμένη περίμετροςχ («chi») - τμήμα της περιμέτρου του ζωντανού τμήματος, που περιορίζεται από συμπαγείς τοίχους (Εικ. 3.2, τονισμένο με παχιά γραμμή).

Ρύζι. 3.2. Βρεγμένη περίμετρος

Για στρογγυλό σωλήνα

εάν η γωνία είναι σε ακτίνια, ή

Ρυθμός ροής Q- όγκος υγρού Vρέει ανά μονάδα χρόνου tμέσω της ζωντανής διατομής ω.

Μέση ταχύτητα ροής υ - η ταχύτητα κίνησης του ρευστού, που καθορίζεται από τον λόγο της ροής του ρευστού Qστην ανοιχτή περιοχή διατομής ω

Δεδομένου ότι η ταχύτητα κίνησης διαφορετικών σωματιδίων ενός υγρού διαφέρει μεταξύ τους, επομένως υπολογίζεται ο μέσος όρος της ταχύτητας κίνησης. Σε έναν στρογγυλό σωλήνα, για παράδειγμα, η ταχύτητα στον άξονα του σωλήνα είναι μέγιστη, ενώ στα τοιχώματα του σωλήνα είναι μηδέν.

Υδραυλική ακτίνα ροής R- αναλογία ενεργού τμήματος προς βρεγμένη περίμετρο

Η ροή του υγρού μπορεί να είναι σταθερή ή ασταθής. Σταθεράκίνηση είναι η κίνηση ενός ρευστού στο οποίο σε ένα δεδομένο σημείο του καναλιού η πίεση και η ταχύτητα δεν αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου

υ = f(x, y, z)

Π = φ f(x, y, z)

Η κίνηση στην οποία η ταχύτητα και η πίεση αλλάζουν όχι μόνο από τις χωρικές συντεταγμένες, αλλά και από το χρόνο, ονομάζεται ασταθής ή μη ακίνητη

υ = f 1 (x, y, z, t)

Π = φ f 1 (x, y, z, t)

Τρέχουσα γραμμή(χρησιμοποιείται για ασταθή κίνηση) είναι μια καμπύλη σε κάθε σημείο της οποίας το διάνυσμα της ταχύτητας σε μια δεδομένη στιγμή κατευθύνεται κατά μήκος μιας εφαπτομένης.

Τρέχον σωλήνας- μια σωληνοειδής επιφάνεια που σχηματίζεται από ρέματα με απείρως μικρή διατομή. Το τμήμα της ροής που περιέχεται στο εσωτερικό του σωλήνα ρεύματος ονομάζεται μια στοιχειώδης στάλα.

Ρύζι. 3.3. Βελτιώστε και στάξτε

Η ροή του υγρού μπορεί να είναι υπό πίεση ή χωρίς πίεση. Nadornoeη ροή παρατηρείται σε κλειστά κανάλια χωρίς ελεύθερη επιφάνεια. Η ροή πίεσης παρατηρείται σε αγωγούς με υψηλή (χαμηλή) πίεση. Βαρύτητα- ροή με ελεύθερη επιφάνεια, η οποία παρατηρείται σε ανοιχτά κανάλια (ποτάμια, ανοιχτά κανάλια, αγωγοί κ.λπ.). Αυτή η πορεία θα καλύπτει μόνο τη ροή πίεσης.

Ρύζι. 3.4. Σωλήνας με μεταβλητή διάμετρο σε σταθερή ροή

Από το νόμο της διατήρησης της ύλης και της σταθερότητας της κατανάλωσης προκύπτει εξίσωση συνέχειαςρεύματα. Ας φανταστούμε έναν σωλήνα με μεταβλητή διατομή (Εικ. 3.4). Η ροή του ρευστού μέσω του σωλήνα σε οποιοδήποτε τμήμα είναι σταθερή, δηλ. Q 1 =Q 2 = συνεχ, που

ω 1 υ 1 = ω 2 υ 2

Έτσι, εάν η ροή στον σωλήνα είναι συνεχής και αδιάσπαστη, τότε η εξίσωση συνέχειας θα πάρει τη μορφή:

3.2. Η εξίσωση του Bernoulli για ένα ιδανικό ρευστό

3.3. Η εξίσωση του Bernoulli για ένα πραγματικό ρευστό

Κλίση της κοίτης του ποταμού. Το πιο χαρακτηριστικό γνώρισμα κάθε ποταμού είναι η συνεχής κίνηση του νερού από την πηγή στο στόμιο, που ονομάζεται ρεύμα.Ο λόγος της ροής είναι η κλίση του καναλιού, κατά μήκος του οποίου, υπακούοντας στη δύναμη της βαρύτητας, το νερό κινείται με μεγαλύτερη ή μικρότερη ταχύτητα. Όσο για την ταχύτητα, αυτή εξαρτάται άμεσα από την κλίση της κοίτης του ποταμού. Η κλίση του καναλιού καθορίζεται από τον λόγο της διαφοράς ύψους δύο σημείων προς το μήκος του τμήματος που βρίσκεται μεταξύ αυτών των σημείων. Έτσι, για παράδειγμα, εάν από την πηγή του Βόλγα στο Kalinin 448 χλμ,και η διαφορά ύψους μεταξύ της πηγής του Βόλγα και του Καλίν και του νομίσματος είναι 74,6 Μ,τότε η μέση κλίση του Βόλγα σε αυτό το τμήμα είναι 74,6 Μ,διαιρούμενο με το 448 χλμ,δηλαδή 0,00017. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε χιλιόμετρο του μήκους του Βόλγα σε αυτό το τμήμα η πτώση είναι 17 εκ.

Διαμήκης κατατομή του ποταμού. Ας σχεδιάσουμε το μήκος διαφορετικών τμημάτων του ποταμού κατά μήκος μιας οριζόντιας γραμμής και τα ύψη αυτών των τμημάτων κατά μήκος κάθετων γραμμών. Συνδέοντας τα άκρα των κάθετων με μια γραμμή, παίρνουμε ένα σχέδιο του διαμήκους προφίλ του ποταμού (Εικ. 112). Εάν δεν δώσετε ιδιαίτερη προσοχή στις λεπτομέρειες, το διαμήκη προφίλ των περισσότερων ποταμών μπορεί να αναπαρασταθεί απλοϊκά ως μια κατερχόμενη, ελαφρώς κοίλη καμπύλη, η κλίση της οποίας μειώνεται προοδευτικά από πηγή σε στόμιο.

Η κλίση του διαμήκους προφίλ του ποταμού δεν είναι η ίδια για διαφορετικά τμήματα του ποταμού. Έτσι, για παράδειγμα, για το πάνω τμήμα του Βόλγα, όπως έχουμε ήδη δει, ισούται με 0,00017, για το τμήμα που βρίσκεται μεταξύ του Γκόρκι και του εκβολών του Κάμα είναι 0,00005 και για το τμήμα από το Στάλινγκραντ έως το Αστραχάν είναι 0,00002.

Ο Δνείπερος είναι περίπου ο ίδιος, όπου στο πάνω τμήμα (από το Σμολένσκ προς την Όρσα) η κλίση είναι 0,00011 και στο κάτω τμήμα (από Kakhovka έως Kherson) 0,00001. Στην περιοχή όπου βρίσκονται τα ορμητικά νερά (από Lotsmanskaya Kamenka έως Nikopol), η μέση κλίση του διαμήκους προφίλ του ποταμού είναι 0,00042, δηλαδή σχεδόν τέσσερις φορές μεγαλύτερη από ό,τι μεταξύ Σμολένσκ και Orsha.

Τα παραδείγματα που δίνονται δείχνουν ότι το διαμήκη προφίλ διαφορετικών ποταμών απέχει πολύ από το ίδιο. Το τελευταίο είναι κατανοητό: το κατά μήκος προφίλ του ποταμού αντανακλά το ανάγλυφο, τη γεωλογική δομή και πολλά άλλα γεωγραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής.

Για παράδειγμα, εξετάστε τα «σκαλάκια» στο διαμήκη προφίλ του ποταμού. Γενισέι. Εδώ βλέπουμε τμήματα μεγάλων πλαγιών στην περιοχή της διασταύρωσης του Δυτικού Σαγιάν, μετά του Ανατολικού Σαγιάν και, τέλος, στο βόρειο άκρο της κορυφογραμμής Γενισέι (Εικ. 112). Η κλιμακωτή φύση του διαμήκους προφίλ του ποταμού. Το Yenisei υποδεικνύει ότι οι ανυψώσεις στις περιοχές αυτών των βουνών σημειώθηκαν (γεωλογικά) σχετικά πρόσφατα, και ο ποταμός δεν είχε ακόμη χρόνο να ισοπεδώσει τη διαμήκη καμπύλη της κοίτης του. Το ίδιο μπορεί να ειπωθεί για τα βουνά Bureinsky, τα οποία κόβονται από το ποτάμι. Ερως.

Μέχρι τώρα έχουμε μιλήσει για το κατά μήκος προφίλ ολόκληρου του ποταμού. Αλλά κατά τη μελέτη των ποταμών, μερικές φορές είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η κλίση του ποταμού σε μια δεδομένη μικρή περιοχή. Αυτή η κλίση καθορίζεται απευθείας με ισοπέδωση.

Σταυρό προφίλ του ποταμού. Στο εγκάρσιο προφίλ ενός ποταμού διακρίνουμε δύο μέρη: το εγκάρσιο προφίλ της κοιλάδας του ποταμού και το εγκάρσιο προφίλ του ίδιου του ποταμού. Έχουμε ήδη μια ιδέα για το εγκάρσιο προφίλ της κοιλάδας του ποταμού. Λαμβάνεται ως αποτέλεσμα συνηθισμένης τοπογραφίας εδάφους. Για να πάρετε μια ιδέα για το προφίλ του ίδιου του ποταμού, ή, πιο συγκεκριμένα, της κοίτης του ποταμού, είναι απαραίτητο να μετρήσετε τα βάθη του ποταμού.

Οι μετρήσεις γίνονται είτε χειροκίνητα είτε μηχανικά. Για χειροκίνητες μετρήσεις, χρησιμοποιείται ένα σημάδι ή μια παρτίδα χειρός. Το basting είναι ένα κοντάρι από εύκαμπτο και ανθεκτικό ξύλο (έλατο, τέφρα, φουντουκιά) στρογγυλής διατομής με διάμετρο 4-5 εκ,μήκος από 4 έως 7 Μ.

Το κατώτερο άκρο του πρασίνου είναι φινιρισμένο με σίδηρο (το σίδηρο προστατεύει από το σχίσιμο και βοηθά με το βάρος του). Το μπάσινγκ είναι βαμμένο λευκό και σημειώνεται σε δέκατα του μέτρου. Η μηδενική διαίρεση αντιστοιχεί στο κάτω άκρο του μπάσινγκ. Παρά την απλότητα της συσκευής, το basting δίνει ακριβή αποτελέσματα.

Οι μετρήσεις βάθους πραγματοποιούνται επίσης με χειροκίνητη έρευνα. Η ροή του ποταμού προκαλεί την απόκλιση της παρτίδας από την κατακόρυφο κατά μια ορισμένη γωνία, γεγονός που αναγκάζει να γίνει μια κατάλληλη διόρθωση.

Οι μετρήσεις σε μικρά ποτάμια γίνονται συνήθως από γέφυρες. Σε ποτάμια που φτάνουν τα 200-300 Μπλάτος, με τρέχουσα ταχύτητα όχι μεγαλύτερη από 1,5 Μανά δευτερόλεπτο, οι μετρήσεις μπορούν να γίνουν από ένα σκάφος κατά μήκος ενός καλωδίου που εκτείνεται από τη μια όχθη του ποταμού στην άλλη. Το καλώδιο πρέπει να είναι τεντωμένο. Όταν το πλάτος του ποταμού είναι μεγαλύτερο από 100 Μείναι απαραίτητο να αγκυροβολήσετε ένα σκάφος στη μέση του ποταμού για να στηρίξετε το καλώδιο.

Σε ποτάμια των οποίων το πλάτος είναι μεγαλύτερο από 500 m, η γραμμή μέτρησης καθορίζεται από το κανάλι Οι πινακίδες που τοποθετούνται και στις δύο όχθες και τα σημεία μέτρησης καθορίζονται από γωνιομετρικά όργανα από την ακτή. Ο αριθμός των μετρήσεων κατά μήκος του στόχου εξαρτάται από τη φύση του πυθμένα. Εάν η τοπογραφία του πυθμένα αλλάζει γρήγορα, θα πρέπει να υπάρχουν περισσότερες μετρήσεις εάν ο πυθμένας είναι ομοιόμορφος, θα πρέπει να υπάρχουν λιγότερες. Είναι σαφές ότι όσο περισσότερες μετρήσεις γίνονται, τόσο πιο ακριβές προκύπτει το προφίλ του ποταμού.

Για να σχεδιάσετε ένα προφίλ ποταμού, σχεδιάζεται μια οριζόντια γραμμή, στην οποία σχεδιάζονται τα σημεία μέτρησης σε κλίμακα. Από κάθε οίστρο χαράσσεται μια κάθετη γραμμή, στην οποία απεικονίζονται επίσης σε κλίμακα τα βάθη που λαμβάνονται από τις μετρήσεις. Συνδέοντας τα κάτω άκρα των κάθετων, παίρνουμε ένα προφίλ. Λόγω του γεγονότος ότι το βάθος των ποταμών είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με το πλάτος, όταν σχεδιάζουμε ένα προφίλ, η κατακόρυφη κλίμακα λαμβάνεται μεγαλύτερη από την οριζόντια. Επομένως, το προφίλ είναι παραμορφωμένο (υπερβολικό), αλλά πιο οπτικό.

Έχοντας ένα προφίλ κοίτης ποταμού, μπορούμε να υπολογίσουμε το εμβαδόν διατομής (ή το εμβαδόν διατομής νερού) του ποταμού (Fm 2 ), πλάτος του ποταμού (Β), μήκος της βρεγμένης περιμέτρου του ποταμού ( Rm),μεγαλύτερο βάθος (hmaxΜ ), μέσο βάθος ποταμού ( hcpΜ) και την υδραυλική ακτίνα του ποταμού.

Ζωντανή διατομή του ποταμού ονομάζεται η διατομή ενός ποταμού γεμάτου με νερό. Το προφίλ καναλιού που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα των μετρήσεων δίνει μια ιδέα της ζωντανής διατομής του ποταμού. Η ζωντανή επιφάνεια διατομής ενός ποταμού υπολογίζεται ως επί το πλείστον αναλυτικά (λιγότερο συχνά προσδιορίζεται από ένα σχέδιο χρησιμοποιώντας ένα επιπεδόμετρο). Να υπολογίσετε το εμβαδόν διατομής διαβίωσης ( φάm 2) πάρτε ένα σχέδιο του εγκάρσιου προφίλ του ποταμού, στο οποίο οι κατακόρυφες διαιρούν την περιοχή της ζωντανής διατομής σε μια σειρά τραπεζοειδών και τα παράκτια τμήματα έχουν τη μορφή τριγώνων. Το εμβαδόν κάθε μεμονωμένου σχήματος προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας τύπους γνωστούς σε εμάς από τη γεωμετρία και στη συνέχεια λαμβάνεται το άθροισμα όλων αυτών των περιοχών.

Το πλάτος του ποταμού καθορίζεται απλώς από το μήκος της άνω οριζόντιας γραμμής που αντιπροσωπεύει την επιφάνεια του ποταμού.

Βρεγμένη περίμετρος - αυτό είναι το μήκος της κατώτατης γραμμής του ποταμού στο προφίλ από τη μια άκρη της όχθης του ποταμού στην άλλη. Υπολογίζεται προσθέτοντας το μήκος όλων των τμημάτων της κάτω γραμμής στο σχέδιο της ζωντανής διατομής του ποταμού.

Υδραυλική ακτίνα - αυτό είναι το πηλίκο της διαίρεσης της ανοιχτής διατομής με το μήκος της διαβρεγμένης περιμέτρου ( R= φά/R m).

Μέσο βάθος - αυτό είναι το πηλίκο διαίρεσης του εμβαδού διατομής ζωντανής

ποτάμια κατά πλάτος ποταμού ( η Νυμφεύομαι = φά/ σιΜ).

Για πεδινούς ποταμούς, η τιμή της υδραυλικής ακτίνας είναι συνήθως πολύ κοντά στην τιμή του μέσου βάθους ( R≈ hcp).

Το μεγαλύτερο βάθος αποκαθίσταται με βάση τα δεδομένα μέτρησης.

Επίπεδο ποταμού. Το πλάτος και το βάθος του ποταμού, η ανοιχτή επιφάνεια διατομής και άλλες τιμές που δίνουμε μπορούν να παραμείνουν αμετάβλητες μόνο εάν η στάθμη του ποταμού παραμείνει αμετάβλητη. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν συμβαίνει ποτέ, γιατί η στάθμη του ποταμού αλλάζει συνεχώς. Από αυτό είναι ξεκάθαρο ότι κατά τη μελέτη ενός ποταμού, η μέτρηση των διακυμάνσεων στη στάθμη του ποταμού είναι το πιο σημαντικό έργο.

Για τον υδρομετρικό σταθμό επιλέγεται κατάλληλο τμήμα του ποταμού με ευθύ κανάλι, η διατομή του οποίου δεν περιπλέκεται από κοπάδια ή νησιά. Η παρατήρηση των διακυμάνσεων της στάθμης του ποταμού πραγματοποιείται συνήθως χρησιμοποιώντας ράβδος ποδιού.Ο πόλος είναι ένας στύλος ή μια ράγα, χωρισμένη σε μέτρα και εκατοστά, τοποθετημένη κοντά στην ακτή. Το μηδέν της ράβδου του ποδιού λαμβάνεται (αν είναι δυνατόν) ως το χαμηλότερο επίπεδο του ποταμού σε μια δεδομένη θέση. Το μηδέν που επιλέχθηκε μία φορά παραμένει σταθερό για όλες τις επόμενες παρατηρήσεις. Το μηδέν της ράβδου του ποδιού συνδέεται με μια σταθερά ρόπτρο .

Η παρατήρηση των διακυμάνσεων του επιπέδου πραγματοποιείται συνήθως δύο φορές την ημέρα (στις 8 και 20 ώρες). Σε ορισμένες θέσεις τοποθετούνται αυτοκαταγραφόμενοι λινιγράφοι, οι οποίοι παρέχουν συνεχή εγγραφή σε μορφή καμπύλης.

Με βάση τα δεδομένα που λαμβάνονται από τις παρατηρήσεις της ράβδου του ποδιού, σχεδιάζεται ένα γράφημα των διακυμάνσεων της στάθμης για τη μία ή την άλλη περίοδο: για μια εποχή, για ένα έτος, για πολλά χρόνια.

Ταχύτητα ροής ποταμού. Έχουμε ήδη πει ότι η ταχύτητα της ροής του ποταμού εξαρτάται άμεσα από την κλίση της κοίτης του ποταμού. Ωστόσο, αυτή η εξάρτηση δεν είναι τόσο απλή όσο μπορεί να φαίνεται με την πρώτη ματιά.

Όποιος είναι τουλάχιστον λίγο εξοικειωμένος με το ποτάμι ξέρει ότι η ταχύτητα του ρεύματος κοντά στις όχθες είναι πολύ μικρότερη από ό,τι στη μέση. Οι βαρκάρηδες το γνωρίζουν ιδιαίτερα καλά αυτό. Κάθε φορά που ένας βαρκάρης πρέπει να ανέβει ένα ποτάμι, κολλάει στην όχθη. όταν χρειάζεται να κατέβει γρήγορα, μένει στη μέση του ποταμού.

Πιο ακριβείς παρατηρήσεις που έγιναν σε ποτάμια και τεχνητά ρέματα (με κανονικό κανάλι σε σχήμα γούρνας) έδειξαν ότι το στρώμα νερού που βρίσκεται αμέσως δίπλα στο κανάλι, ως αποτέλεσμα της τριβής στον πυθμένα και τα τοιχώματα του καναλιού, κινείται με τη χαμηλότερη ταχύτητα. Το επόμενο στρώμα έχει μεγαλύτερη ταχύτητα, γιατί δεν έρχεται σε επαφή με την κοίτη του ποταμού (που είναι ακίνητη), αλλά με το αργά κινούμενο πρώτο στρώμα. Η τρίτη στρώση έχει ακόμη μεγαλύτερη ταχύτητα κλπ. Τέλος, η μεγαλύτερη ταχύτητα βρίσκεται στο τμήμα της ροής που βρίσκεται πιο μακριά από τον πυθμένα και τα τοιχώματα του καναλιού. Αν πάρουμε μια διατομή της ροής και συνδέσουμε σημεία με την ίδια ταχύτητα ροής με γραμμές (ισόταχτες), τότε θα πάρουμε ένα διάγραμμα που απεικονίζει ξεκάθαρα τη θέση στρωμάτων διαφορετικών ταχυτήτων (Εικ. 113). Αυτή η ιδιόμορφη πολυεπίπεδη κίνηση ροής, στην οποία η ταχύτητα αυξάνεται διαδοχικά από τον πυθμένα και τα τοιχώματα του καναλιού στο μεσαίο τμήμα, ονομάζεται ελασματώδης.Τα τυπικά χαρακτηριστικά της στρωτής ροής μπορούν να χαρακτηριστούν εν συντομία ως εξής:

1) η ταχύτητα όλων των σωματιδίων στη ροή έχει μία σταθερή κατεύθυνση.

2) η ταχύτητα κοντά στον τοίχο (στο κάτω μέρος) είναι πάντα μηδέν, και με την απόσταση από τους τοίχους αυξάνεται σταδιακά προς τη μέση της ροής.

Ωστόσο, πρέπει να πούμε ότι σε ποτάμια όπου το σχήμα, η κατεύθυνση και ο χαρακτήρας του καναλιού είναι πολύ διαφορετικά από την κανονική κοίτη ενός τεχνητού ρέματος, σχεδόν ποτέ δεν παρατηρείται κανονική στρωτή κίνηση. Ήδη με μία μόνο στροφή του καναλιού, ως αποτέλεσμα της δράσης φυγόκεντρων δυνάμεων, ολόκληρο το σύστημα των στρωμάτων κινείται απότομα προς την κοίλη όχθη, η οποία με τη σειρά της προκαλεί μια σειρά άλλων

κινήσεις. Εάν υπάρχουν προεξοχές στο κάτω μέρος και κατά μήκος των άκρων του καναλιού, προκύπτουν κινήσεις στροβιλισμού, αντίθετα ρεύματα και άλλες πολύ ισχυρές αποκλίσεις, περιπλέκοντας περαιτέρω την εικόνα. Ιδιαίτερα έντονες αλλαγές στην κίνηση του νερού συμβαίνουν σε ρηχά σημεία του ποταμού, όπου το ρεύμα χωρίζεται σε πίδακες διατεταγμένους σε σχήμα βεντάλιας.

Εκτός από το σχήμα και την κατεύθυνση του καναλιού, η αύξηση της ταχύτητας ροής έχει μεγάλη επίδραση. Η στρωτή κίνηση, ακόμη και σε τεχνητές ροές (με κανονική κλίνη), αλλάζει απότομα με την αύξηση της ταχύτητας ροής. Στις ταχέως κινούμενες ροές εμφανίζονται διαμήκεις ελικοειδείς πίδακες που συνοδεύονται από μικρές κινήσεις στροβιλισμού και ένα είδος παλμού. Όλα αυτά περιπλέκουν πολύ τη φύση του κινήματος. Έτσι, στα ποτάμια, αντί για στρωτή κίνηση, παρατηρείται πιο συχνά μια πιο σύνθετη κίνηση, που ονομάζεται ταραχώδης. (Θα σταθούμε λεπτομερέστερα στη φύση των τυρβωδών κινήσεων αργότερα όταν εξετάσουμε τις συνθήκες για το σχηματισμό ενός καναλιού ροής.)

Από όλα όσα ειπώθηκαν, είναι σαφές ότι η μελέτη της ταχύτητας ροής του ποταμού είναι ένα πολύπλοκο θέμα. Επομένως, αντί για θεωρητικούς υπολογισμούς, συχνά πρέπει να καταφύγει κανείς σε άμεσες μετρήσεις.

Μέτρηση τρέχουσας ταχύτητας. Ο απλούστερος και πιο προσιτός τρόπος μέτρησης της τρέχουσας ταχύτητας είναι η μέτρηση χρησιμοποιώντας επιπλέει.Παρατηρώντας (με ρολόι) τον χρόνο που περνά ένας πλωτής από δύο σημεία που βρίσκονται κατά μήκος του ποταμού σε μια ορισμένη απόσταση το ένα απέναντι από το άλλο, μπορούμε πάντα να υπολογίσουμε την απαιτούμενη ταχύτητα. Αυτή η ταχύτητα συνήθως εκφράζεται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Η μέθοδος που υποδείξαμε καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ταχύτητας μόνο του ανώτερου στρώματος νερού. Για τον προσδιορισμό της ταχύτητας βαθύτερων στρωμάτων νερού, χρησιμοποιούνται δύο μπουκάλια (Εικ. 114). Σε αυτήν την περίπτωση, η επάνω φιάλη δίνει μια μέση ταχύτητα μεταξύ των δύο φιαλών. Γνωρίζοντας τη μέση ταχύτητα ροής του νερού στην επιφάνεια (η πρώτη μέθοδος), μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε την ταχύτητα στο επιθυμητό βάθος. Αν V 1 θα είναι η ταχύτητα στην επιφάνεια, V 2 - μέση ταχύτητα, ΕΝΑ V είναι η απαιτούμενη ταχύτητα, λοιπόν V 2 =( V 1 + V)/2 , από όπου προέρχεται η απαιτούμενη ταχύτητα v = 2 v 2 - v 1 .

Ασύγκριτα ακριβέστερα αποτελέσματα λαμβάνονται κατά τη μέτρηση με μια ειδική συσκευή που ονομάζεται πικάπ.Υπάρχουν πολλοί τύποι πικάπ, αλλά η αρχή του σχεδιασμού τους είναι η ίδια και έχει ως εξής. Ο οριζόντιος άξονας με μια έλικα με λεπίδα στο άκρο είναι τοποθετημένος με δυνατότητα κίνησης σε ένα πλαίσιο που έχει ένα φτερό τιμονιού στο πίσω άκρο (Εικ. 115). Η συσκευή, χαμηλωμένη στο νερό, υπακούει στο πηδάλιο, στέκεται ακριβώς ενάντια στο ρεύμα,

και η έλικα με πτερύγια αρχίζει να περιστρέφεται μαζί με τον οριζόντιο άξονα. Υπάρχει μια ατέρμονη βίδα στον άξονα που μπορεί να συνδεθεί στον πάγκο. Κοιτάζοντας το ρολόι, ο παρατηρητής ανοίγει τον μετρητή, ο οποίος αρχίζει να μετράει τον αριθμό των στροφών. Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, ο μετρητής απενεργοποιείται και ο παρατηρητής καθορίζει την ταχύτητα ροής με τον αριθμό των περιστροφών.

Εκτός από τις υποδεικνυόμενες μεθόδους, χρησιμοποιούν επίσης μετρήσεις με ειδικές φιάλες, δυναμόμετρα και, τέλος, γνωστές σε εμάς χημικές μεθόδους από τη μελέτη της ταχύτητας ροής των υπόγειων υδάτων. Παράδειγμα λουτρόμετρου είναι το λουτρόμετρο του Prof. V. G. Glushkova,που είναι ένας κύλινδρος από καουτσούκ, η οπή του οποίου βλέπει προς τη ροή. Η ποσότητα νερού που καταφέρνει να μπει στον κύλινδρο ανά μονάδα χρόνου καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ταχύτητας ροής. Τα δυναμόμετρα μετρούν τη δύναμη της πίεσης. Η δύναμη πίεσης σας επιτρέπει να υπολογίσετε την ταχύτητα.

Όταν είναι απαραίτητο να αποκτήσετε μια λεπτομερή κατανόηση της κατανομής των ταχυτήτων στη διατομή (ζωντανό τμήμα) του ποταμού, προχωρήστε ως εξής:

1. Σχεδιάζεται το εγκάρσιο προφίλ του ποταμού και για ευκολία, η κατακόρυφη κλίμακα λαμβάνεται 10 φορές μεγαλύτερη από την οριζόντια.

2. Οι κάθετες γραμμές σχεδιάζονται κατά μήκος εκείνων των σημείων όπου οι ταχύτητες ρεύματος μετρήθηκαν σε διαφορετικά βάθη.

3. Σε κάθε κατακόρυφο σημειώνεται το αντίστοιχο βάθος σε κλίμακα και υποδεικνύεται η αντίστοιχη ταχύτητα.

Συνδέοντας σημεία με τις ίδιες ταχύτητες, λαμβάνουμε ένα σύστημα καμπυλών (ισότακες), το οποίο δίνει μια οπτική αναπαράσταση της κατανομής των ταχυτήτων σε ένα δεδομένο ζωντανό τμήμα του ποταμού.

Μέση ταχύτητα. Για πολλούς υδρολογικούς υπολογισμούς, είναι απαραίτητο να υπάρχουν δεδομένα για τη μέση ταχύτητα ροής του νερού στο ζωντανό τμήμα του ποταμού. Αλλά ο προσδιορισμός της μέσης ταχύτητας του νερού είναι ένα αρκετά δύσκολο έργο.

Είπαμε ήδη ότι η κίνηση του νερού σε ένα ρέμα δεν είναι μόνο πολύπλοκη, αλλά και άνιση στο χρόνο (παλμός). Ωστόσο, βάσει μιας σειράς παρατηρήσεων, έχουμε πάντα την ευκαιρία να υπολογίσουμε τη μέση ταχύτητα ροής για οποιοδήποτε σημείο της ζωντανής διατομής του ποταμού. Έχοντας την τιμή της μέσης ταχύτητας σε ένα σημείο, μπορούμε να σχεδιάσουμε την κατανομή των ταχυτήτων κατά μήκος της κατακόρυφου που έχουμε πάρει. Για να γίνει αυτό, το βάθος κάθε σημείου απεικονίζεται κατακόρυφα (από πάνω προς τα κάτω) και η ταχύτητα ροής οριζόντια (από αριστερά προς τα δεξιά). Το ίδιο κάνουμε και με άλλα σημεία της κάθετης που πήραμε. Συνδέοντας τα άκρα των οριζόντιων γραμμών (που απεικονίζουν ταχύτητες), παίρνουμε ένα σχέδιο που δίνει μια σαφή ιδέα για τις ταχύτητες των ρευμάτων σε διάφορα βάθη της κατακόρυφου που έχουμε τραβήξει. Αυτό το σχέδιο ονομάζεται γράφημα ταχύτητας ή οδόγραφο ταχύτητας.

Σύμφωνα με πολυάριθμες παρατηρήσεις, αποκαλύφθηκε ότι για να ληφθεί μια πλήρης εικόνα της κατακόρυφης κατανομής των ταχυτήτων ρεύματος, αρκεί να προσδιοριστούν οι ταχύτητες στα ακόλουθα πέντε σημεία: 1) στην επιφάνεια, 2) στο 0,2η, 3) κατά 0,6η, 4) κατά 0,8ηκαι 5) στο κάτω μέρος, μετρώντας η - κατακόρυφο βάθος από την επιφάνεια προς τα κάτω.

Το οδόγραφο ταχύτητας δίνει μια σαφή ιδέα της αλλαγής των ταχυτήτων από την επιφάνεια προς το κάτω μέρος της ροής κατά μήκος μιας δεδομένης κατακόρυφου. Η χαμηλότερη ταχύτητα στο κάτω μέρος της ροής οφείλεται κυρίως στην τριβή. Όσο μεγαλύτερη είναι η τραχύτητα του πυθμένα, τόσο πιο έντονες μειώνονται οι ταχύτητες ρεύματος. Το χειμώνα, όταν η επιφάνεια του ποταμού καλύπτεται με πάγο, εμφανίζεται τριβή και στην επιφάνεια του πάγου, η οποία επηρεάζει και την ταχύτητα της ροής.

Το οδόγραφο ταχύτητας μας επιτρέπει να υπολογίσουμε τη μέση ταχύτητα της ροής του ποταμού κατά μήκος μιας δεδομένης κατακόρυφου.

Η μέση κατακόρυφη ταχύτητα ροής της ελεύθερης διατομής της ροής μπορεί να προσδιοριστεί πιο εύκολα χρησιμοποιώντας τον τύπο:

όπου ώ είναι το εμβαδόν του οδογράφου ταχύτητας και H το ύψος αυτής της περιοχής. Με άλλα λόγια, για να προσδιορίσετε τη μέση κατακόρυφη ταχύτητα της ροής κατά μήκος της ζωντανής διατομής της ροής, πρέπει να διαιρέσετε την περιοχή του οδογράφου ταχύτητας με το ύψος του.

Το εμβαδόν του οδογράφου ταχύτητας προσδιορίζεται είτε χρησιμοποιώντας επιπεδόμετρο είτε αναλυτικά (δηλαδή, χωρίζοντάς το σε απλά σχήματα - τρίγωνα και τραπεζοειδή).

Ο μέσος ρυθμός ροής προσδιορίζεται με διάφορους τρόπους. Ο απλούστερος τρόπος είναι να πολλαπλασιάσετε τη μέγιστη ταχύτητα (V max) με συντελεστή τραχύτητας (Π). Ο συντελεστής τραχύτητας για ορεινά ποτάμια μπορεί να θεωρηθεί περίπου 0,55, για ποτάμια με κοίτη επενδεδυμένη με χαλίκι, 0,65, για ποτάμια με ανώμαλη αμμώδη ή πηλό κοίτη, 0,85.

Για τον ακριβή προσδιορισμό της μέσης ταχύτητας ροής της ενεργού διατομής της ροής, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη είναι η φόρμουλα Chezy.

Οπου v - μέση ταχύτητα του τμήματος ζωντανής ροής, R - υδραυλική ακτίνα, J- κλίση επιφανειακής ροής και ΜΕ- συντελεστής ταχύτητας. Αλλά εδώ, ο προσδιορισμός του συντελεστή ταχύτητας παρουσιάζει σημαντικές δυσκολίες.

Ο συντελεστής ταχύτητας προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας διάφορους εμπειρικούς τύπους (δηλαδή, που λαμβάνονται με βάση τη μελέτη και την ανάλυση μεγάλου αριθμού παρατηρήσεων). Ο απλούστερος τύπος είναι:

Οπου Π- συντελεστής τραχύτητας, ένα R - η υδραυλική ακτίνα που είναι ήδη γνωστή σε εμάς.

Κατανάλωση. Ποσότητα νερού μέσα Μ,που ρέει μέσα από ένα δεδομένο ζωντανό τμήμα ενός ποταμού ανά δευτερόλεπτο ονομάζεται ροή του ποταμού(για αυτό το στοιχείο). Θεωρητικά η κατανάλωση (ΕΝΑ)Είναι εύκολο να υπολογιστεί: είναι ίσο με την περιοχή διατομής του ποταμού ( φά), πολλαπλασιαζόμενη με τη μέση ταχύτητα ρεύματος ( v), δηλ. ΕΝΑ= Fv. Έτσι, για παράδειγμα, εάν η περιοχή διατομής ενός ποταμού είναι 150 m 2,και ταχύτητα 3 m/sec, λοιπόνη κατανάλωση θα είναι 450 m 3ανά δευτερόλεπτο. Κατά τον υπολογισμό του ρυθμού ροής, ένα κυβικό μέτρο λαμβάνεται ως μονάδα ποσότητας νερού και ένα δευτερόλεπτο ως μονάδα χρόνου.

Έχουμε ήδη πει ότι θεωρητικά η ροή του ποταμού για το ένα ή το άλλο σημείο δεν είναι δύσκολο να υπολογιστεί. Η εκπλήρωση αυτού του καθήκοντος στην πράξη είναι πολύ πιο δύσκολη. Ας σταθούμε στις απλούστερες θεωρητικές και πρακτικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται συχνότερα στη μελέτη των ποταμών.

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για τον προσδιορισμό της ροής του νερού στα ποτάμια. Αλλά όλα αυτά μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις ομάδες: ογκομετρική μέθοδος, μέθοδος ανάμειξης, υδραυλική και υδρομετρική.

Ογκομετρική μέθοδος χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία για τον προσδιορισμό της ροής των μικρότερων ποταμών (πηγών και ρεμάτων) με παροχή από 5 έως 10 λίτρα (0,005- 0,01 m 3)ανά δευτερόλεπτο. Η ουσία του είναι ότι το ρέμα είναι φράγμα και το νερό ρέει κάτω από την υδρορροή. Κάτω από την υδρορροή τοποθετείται ένας κάδος ή μια δεξαμενή (ανάλογα με το μέγεθος του ρέματος). Ο όγκος του δοχείου πρέπει να μετρηθεί με ακρίβεια. Ο χρόνος πλήρωσης του δοχείου μετριέται σε δευτερόλεπτα. Το πηλίκο διαίρεσης του όγκου του δοχείου (σε μέτρα) με το χρόνο πλήρωσης του δοχείου (σε δευτερόλεπτα) ως. φορές και δίνει την επιθυμητή τιμή. Η ογκομετρική μέθοδος δίνει τα πιο ακριβή αποτελέσματα.

Μέθοδος ανάμειξης βασίζεται στο γεγονός ότι σε ένα ορισμένο σημείο του ποταμού εισάγεται στο ρέμα διάλυμα από κάποιο αλάτι ή χρώμα. Με τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε αλάτι ή χρώμα σε άλλο, χαμηλότερο σημείο ροής, υπολογίζεται ο ρυθμός ροής του νερού (ο απλούστερος τύπος

Οπου q - ρυθμός ροής διαλύματος άλμης, k 1 - συγκέντρωση διαλύματος άλατος κατά την απελευθέρωση, έως 2- συγκέντρωση του διαλύματος άλατος στο υποκείμενο σημείο). Αυτή η μέθοδος είναι μια από τις καλύτερες για τα θυελλώδη ορεινά ποτάμια.

Υδραυλική μέθοδος βασίζεται στη χρήση διαφόρων ειδών υδραυλικών τύπων όταν το νερό ρέει τόσο μέσω φυσικών καναλιών όσο και μέσω τεχνητών υπερχειλιστών.

Ας δώσουμε ένα απλό παράδειγμα μεθόδου υπερχείλισης. Χτίζεται φράγμα, η κορυφή του οποίου έχει λεπτό τοίχωμα (από ξύλο, μπετόν). Ένας ορθογώνιος υπερχειλιστής με επακριβώς καθορισμένες διαστάσεις της βάσης κόβεται στον τοίχο. Το νερό ρέει πάνω από τον υπερχειλιστή και ο ρυθμός ροής υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

(Τ - συντελεστής φράγματος, σι - πλάτος του κατωφλίου υπερχειλιστή, H- πίεση πάνω από την άκρη του φράγματος, σολ -επιτάχυνση βαρύτητας), Με τη βοήθεια ενός φράγματος είναι δυνατή η μέτρηση ρυθμών ροής από 0,0005 έως 10 με μεγάλη ακρίβεια m 3 /δευτ.Χρησιμοποιείται ιδιαίτερα ευρέως σε υδραυλικά εργαστήρια.

Υδρομετρική μέθοδος βασίζεται στη μέτρηση της επιφάνειας διατομής και της ταχύτητας ροής. Είναι το πιο κοινό. Ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με τον τύπο, όπως έχουμε ήδη συζητήσει.

Στοκ. Η ποσότητα του νερού που ρέει μέσα από ένα δεδομένο ζωντανό τμήμα ενός ποταμού ανά δευτερόλεπτο ονομάζεται ροή. Η ποσότητα του νερού που ρέει μέσα από ένα δεδομένο ζωντανό τμήμα ενός ποταμού για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα ονομάζεται διοχετεύω.Η ποσότητα της απορροής μπορεί να υπολογιστεί ανά ημέρα, ανά μήνα, ανά εποχή, ανά έτος και ακόμη και για έναν αριθμό ετών. Τις περισσότερες φορές, η απορροή υπολογίζεται κατά τις εποχές, επειδή οι εποχικές αλλαγές για τους περισσότερους ποταμούς είναι ιδιαίτερα έντονες και χαρακτηριστικές. Μεγάλη σημασία στη γεωγραφία έχουν οι τιμές της ετήσιας απορροής και, ειδικότερα, η τιμή της μέσης ετήσιας απορροής (απορροή που υπολογίζεται από μακροπρόθεσμα δεδομένα). Η μέση ετήσια ροή καθιστά δυνατό τον υπολογισμό της μέσης ροής του ποταμού. Εάν η ροή εκφράζεται σε κυβικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο, τότε η ετήσια ροή (για να αποφευχθούν πολύ μεγάλοι αριθμοί) εκφράζεται σε κυβικά χιλιόμετρα.

Έχοντας πληροφορίες για τον ρυθμό ροής, μπορούμε να λάβουμε δεδομένα σχετικά με τη ροή για μια δεδομένη χρονική περίοδο (πολλαπλασιάζοντας τον ρυθμό ροής με τον αριθμό των δευτερολέπτων της δεδομένης χρονικής περιόδου). Η ποσότητα της απορροής σε αυτή την περίπτωση εκφράζεται ογκομετρικά. Η ροή των μεγάλων ποταμών εκφράζεται συνήθως σε κυβικά χιλιόμετρα.

Για παράδειγμα, η μέση ετήσια ροή του Βόλγα είναι 270 χλμ 3, Dnepra 52 χλμ 3, Obi 400 χλμ 3, Yeniseya 548 χλμ 3, Amazon 3787 χλμ, 3και τα λοιπά.

Κατά τον χαρακτηρισμό των ποταμών, η αναλογία της ποσότητας της απορροής προς την ποσότητα της βροχόπτωσης που πέφτει στην περιοχή της λεκάνης απορροής του ποταμού που έχουμε πάρει είναι πολύ σημαντική. Η ποσότητα της βροχόπτωσης, όπως γνωρίζουμε, εκφράζεται με το πάχος του στρώματος νερού σε χιλιοστά. Κατά συνέπεια, για να συγκριθεί η ποσότητα της απορροής με την ποσότητα της βροχόπτωσης, είναι απαραίτητο να εκφραστεί η ποσότητα της απορροής και από το πάχος του στρώματος νερού σε χιλιοστά. Για να γίνει αυτό, η ποσότητα της απορροής για μια δεδομένη περίοδο, εκφρασμένη σε ογκομετρικά μέτρα, κατανέμεται ομοιόμορφα σε ολόκληρη την περιοχή της λεκάνης απορροής ποταμού που βρίσκεται πάνω από το σημείο παρατήρησης. Αυτή η τιμή, που ονομάζεται ύψος απορροής (Α), υπολογίζεται από τον τύπο:

ΕΝΑ είναι το ύψος της αποχέτευσης, εκφρασμένο σε χιλιοστά, Q - κατανάλωση, Τ- χρονική περίοδος, το 10 3 χρησιμεύει για τη μετατροπή μέτρων σε χιλιοστά και 10 6 για τη μετατροπή τετραγωνικών χιλιομέτρων σε τετραγωνικά μέτρα.

Ο λόγος της ποσότητας της απορροής προς την ποσότητα της βροχόπτωσης ονομάζεται συντελεστής απορροής.Αν ο συντελεστής απορροής συμβολίζεται με το γράμμα ΕΝΑ,και η ποσότητα της βροχόπτωσης εκφρασμένη σε χιλιοστά είναι η, Οτι

Ο συντελεστής απορροής, όπως κάθε λόγος, είναι μια αφηρημένη ποσότητα. Μπορεί να εκφραστεί ως ποσοστό. Έτσι, για παράδειγμα, για το r. Νέβα Α=374 mm, η= 532 mm; ως εκ τούτου, ΕΝΑ= 0,7 ή 70%. Σε αυτή την περίπτωση, ο συντελεστής απορροής ποταμού. Ο Νέβας μας επιτρέπει να πούμε ότι από τη συνολική ποσότητα βροχοπτώσεων που πέφτει στη λεκάνη του ποταμού. Ο Νέβας, το 70% ρέει στη θάλασσα και το 30% εξατμίζεται. Βλέπουμε μια εντελώς διαφορετική εικόνα στο ποτάμι. Νείλος. Εδώ A=35 mm, η =826 mm;επομένως α=4%. Αυτό σημαίνει ότι το 96% όλων των βροχοπτώσεων στη λεκάνη του Νείλου εξατμίζεται και μόνο το 4% φτάνει στη θάλασσα. Ήδη από τα παραδείγματα που δίνονται είναι ξεκάθαρο πόσο σημαντικός είναι ο συντελεστής απορροής για τους γεωγράφους.

Ας δώσουμε ως παράδειγμα τη μέση τιμή βροχόπτωσης και απορροής για ορισμένους ποταμούς στο ευρωπαϊκό τμήμα της ΕΣΣΔ.

Στα παραδείγματα που δώσαμε, η ποσότητα της βροχόπτωσης, η ποσότητα της απορροής και, κατά συνέπεια, οι συντελεστές απορροής υπολογίζονται ως ετήσιοι μέσοι όροι με βάση μακροπρόθεσμα δεδομένα. Είναι αυτονόητο ότι οι συντελεστές απορροής μπορούν να εξαχθούν για οποιαδήποτε χρονική περίοδο: ημέρα, μήνα, εποχή κ.λπ.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ροή εκφράζεται ως λίτρα ανά δευτερόλεπτο ανά 1 χλμ 2χώρο της πισίνας. Αυτή η τιμή ροής ονομάζεται μονάδα αποστράγγισης.

Η τιμή της μέσης μακροπρόθεσμης απορροής μπορεί να αποτυπωθεί σε χάρτη χρησιμοποιώντας ισογραμμές. Σε έναν τέτοιο χάρτη, η απορροή εκφράζεται σε μονάδες απορροής. Δίνει μια ιδέα ότι η μέση ετήσια απορροή στα επίπεδα τμήματα της επικράτειας της Ένωσής μας έχει ζωνικό χαρακτήρα και η ποσότητα της απορροής μειώνεται προς τα βόρεια. Από έναν τέτοιο χάρτη μπορείτε να δείτε πόσο σημαντική είναι η ανακούφιση για την απορροή.

Τροφοδοσία ποταμού Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι τροφοδοσίας ποταμών: τροφοδοσία από επιφανειακά νερά, τροφοδοσία από υπόγεια ύδατα και μικτή τροφοδοσία.

Η φόρτιση από τα επιφανειακά νερά μπορεί να χωριστεί σε βροχή, χιόνι και παγετώνα. Η τροφοδοσία βροχής είναι χαρακτηριστική για ποτάμια σε τροπικές περιοχές, στις περισσότερες περιοχές με μουσώνες, καθώς και σε πολλές περιοχές της Δυτικής Ευρώπης που χαρακτηρίζονται από ήπιο κλίμα. Η τροφοδοσία χιονιού είναι χαρακτηριστική για χώρες όπου συσσωρεύεται πολύ χιόνι κατά την κρύα περίοδο. Αυτό περιλαμβάνει τα περισσότερα από τα ποτάμια της επικράτειας της ΕΣΣΔ. Την άνοιξη χαρακτηρίζονται από ισχυρές πλημμύρες. Είναι ιδιαίτερα απαραίτητο να επισημανθούν τα χιόνια των ψηλών ορεινών χωρών, που παρέχουν τη μεγαλύτερη ποσότητα νερού στα τέλη της άνοιξης και το καλοκαίρι. Αυτή η διατροφή, που ονομάζεται ορεινή διατροφή χιονιού, είναι κοντά στη διατροφή των παγετώνων. Οι παγετώνες, όπως το χιόνι του βουνού, παρέχουν νερό κυρίως το καλοκαίρι.

Η αναπλήρωση των υπόγειων υδάτων γίνεται με δύο τρόπους. Ο πρώτος τρόπος είναι να τροφοδοτηθούν τα ποτάμια με βαθύτερους υδροφόρους ορίζοντες που αναδύονται (ή, όπως λένε, σφηνώνονται) στην κοίτη του ποταμού. Αυτό είναι ένα αρκετά βιώσιμο φαγητό για όλες τις εποχές. Ο δεύτερος τρόπος είναι η παροχή υπόγειων υδάτων σε προσχωσιγενή στρώματα που συνδέονται άμεσα με τον ποταμό. Σε περιόδους υψηλής στάθμης νερού, οι προσχώσεις είναι κορεσμένες με νερό και μετά τη μείωση του νερού, επιστρέφει αργά τα αποθέματά του στον ποταμό. Αυτή η δίαιτα είναι λιγότερο βιώσιμη.

Τα ποτάμια που λαμβάνουν τη διατροφή τους μόνο από τα επιφανειακά ύδατα ή μόνο από τα υπόγεια ύδατα είναι σπάνια. Τα ποτάμια με μικτή τροφοδοσία είναι πολύ πιο συνηθισμένα. Σε ορισμένες περιόδους του έτους (άνοιξη, καλοκαίρι, αρχές φθινοπώρου) τα επιφανειακά ύδατα έχουν κυρίαρχη σημασία για αυτούς, σε άλλες περιόδους (χειμώνα ή σε περιόδους ξηρασίας) τα υπόγεια ύδατα γίνονται η μόνη πηγή διατροφής.

Μπορούμε επίσης να αναφέρουμε ποτάμια που τροφοδοτούνται από νερά συμπύκνωσης, τα οποία μπορεί να είναι τόσο επιφανειακά όσο και υπόγεια. Τέτοια ποτάμια είναι πιο συνηθισμένα σε ορεινές περιοχές, όπου συσσωρεύσεις ογκόλιθων και λίθων στις κορυφές και τις πλαγιές συμπυκνώνουν την υγρασία σε αξιοσημείωτες ποσότητες. Αυτά τα νερά μπορούν να επηρεάσουν την αύξηση της απορροής.

Συνθήκες τροφοδοσίας ποταμών σε διαφορετικές εποχές του χρόνου. Πόνος το χειμώναΤα περισσότερα από τα ποτάμια μας τροφοδοτούνται αποκλειστικά από υπόγεια νερά. Αυτή η τροφοδοσία είναι αρκετά ομοιόμορφη, επομένως η χειμερινή ροή για τα περισσότερα ποτάμια μας μπορεί να χαρακτηριστεί ως η πιο ομοιόμορφη, με ελάχιστη μείωση από την αρχή του χειμώνα έως την άνοιξη.

Την άνοιξη, η φύση της ροής και, γενικά, ολόκληρο το καθεστώς των ποταμών αλλάζει δραματικά. Η βροχόπτωση που συσσωρεύεται το χειμώνα με τη μορφή χιονιού λιώνει γρήγορα και τεράστιες ποσότητες λιωμένου νερού ρέουν στα ποτάμια. Το αποτέλεσμα είναι μια ανοιξιάτικη πλημμύρα, η οποία ανάλογα με τις γεωγραφικές συνθήκες της λεκάνης απορροής του ποταμού διαρκεί λίγο πολύ. Για τη φύση των ανοιξιάτικων πλημμυρών θα μιλήσουμε λίγο αργότερα. Σε αυτή την περίπτωση, σημειώνουμε μόνο ένα γεγονός: την άνοιξη, μια τεράστια ποσότητα λιωμένου νερού από την άνοιξη προστίθεται στην παροχή του εδάφους, γεγονός που αυξάνει την απορροή πολλές φορές. Έτσι, για παράδειγμα, για το Kama ο μέσος ρυθμός ροής την άνοιξη υπερβαίνει τη χειμερινή ροή κατά 12 και ακόμη και 15 φορές, για το Oka είναι 15-20 φορές. Η ροή του Δνείπερου κοντά στο Ντνιεπροπετρόβσκ την άνοιξη υπερβαίνει τη χειμερινή ροή κατά 50 φορές σε μικρά ποτάμια, η διαφορά είναι ακόμη πιο σημαντική.

Το καλοκαίρι, τα ποτάμια (στα γεωγραφικά πλάτη μας) τροφοδοτούνται αφενός από υπόγεια ύδατα και αφετέρου από άμεση απορροή όμβριων υδάτων. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις του ακαδημαϊκού Οποκόβαστην άνω λεκάνη του Δνείπερου, αυτή η άμεση απορροή όμβριων υδάτων κατά τους καλοκαιρινούς μήνες φτάνει το 10%. Σε ορεινές περιοχές, όπου οι συνθήκες ροής είναι ευνοϊκότερες, το ποσοστό αυτό αυξάνεται σημαντικά. Φτάνει όμως σε ιδιαίτερα μεγάλο μέγεθος σε εκείνες τις περιοχές που χαρακτηρίζονται από εκτεταμένο μόνιμο πάγο. Εδώ, μετά από κάθε βροχή, η στάθμη του ποταμού ανεβαίνει γρήγορα.

Το φθινόπωρο, καθώς οι θερμοκρασίες πέφτουν, η εξάτμιση και η διαπνοή σταδιακά μειώνονται και η επιφανειακή απορροή (απορροή βρόχινου νερού) αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, το φθινόπωρο, η απορροή, μιλώντας γενικά, αυξάνεται μέχρι τη στιγμή που η υγρή κατακρήμνιση (βροχή) αντικαθίσταται από στερεή κατακρήμνιση (χιόνι). Έτσι, το φθινόπωρο, όπως

έχουμε τροφοδοσία εδάφους και βροχής και η βροχόπτωση σταδιακά μειώνεται και στις αρχές του χειμώνα σταματάει τελείως.

Αυτή είναι η πορεία τροφοδοσίας των συνηθισμένων ποταμών στα γεωγραφικά πλάτη μας. Στις ψηλές ορεινές χώρες, το λιωμένο νερό από τα χιόνια των βουνών και τους παγετώνες προστίθεται το καλοκαίρι.

Στις περιοχές της ερήμου και των ξηρών στεπών, το λιωμένο νερό από το χιόνι και τον πάγο των βουνών παίζει κυρίαρχο ρόλο (Amu Darya, Syr Darya κ.λπ.).

Διακυμάνσεις της στάθμης των υδάτων στα ποτάμια. Μόλις μιλήσαμε για τις συνθήκες τροφοδοσίας των ποταμών σε διαφορετικές εποχές του χρόνου και, σε σχέση με αυτό, σημειώσαμε πώς αλλάζει η ροή σε διαφορετικές εποχές του χρόνου. Αυτές οι αλλαγές φαίνονται πιο ξεκάθαρα από την καμπύλη των διακυμάνσεων της στάθμης των υδάτων στα ποτάμια. Εδώ έχουμε τρία γραφήματα. Το πρώτο γράφημα δίνει μια ιδέα για τις διακυμάνσεις στα επίπεδα των ποταμών στη δασική ζώνη του ευρωπαϊκού τμήματος της ΕΣΣΔ (Εικ. 116). Το πρώτο γράφημα (ποταμός Βόλγας) χαρακτηρίζεται από

γρήγορη και υψηλή άνοδο με διάρκεια περίπου 1/2 μήνα.

Τώρα δώστε προσοχή στο δεύτερο γράφημα (Εικ. 117), χαρακτηριστικό για ποτάμια στη ζώνη τάιγκα της Ανατολικής Σιβηρίας. Υπάρχει μια απότομη άνοδος την άνοιξη και μια σειρά από αυξήσεις το καλοκαίρι λόγω της βροχής και της παρουσίας μόνιμου παγετού, που αυξάνει την ταχύτητα της απορροής. Η παρουσία του ίδιου μόνιμου παγετού, που μειώνει τη χειμερινή επίγεια διατροφή, οδηγεί σε ιδιαίτερα χαμηλά επίπεδα νερού το χειμώνα.

Το τρίτο γράφημα (Εικ. 118) δείχνει την καμπύλη διακύμανσης των επιπέδων του ποταμού στη ζώνη της τάιγκα της Άπω Ανατολής. Εδώ, λόγω του μόνιμου παγετού, υπάρχει το ίδιο πολύ χαμηλό επίπεδο κατά την κρύα περίοδο και συνεχείς έντονες διακυμάνσεις στη στάθμη κατά τις θερμές περιόδους. Προκαλούνται από το λιώσιμο του χιονιού την άνοιξη και τις αρχές του καλοκαιριού και αργότερα από τη βροχή. Η παρουσία βουνών και μόνιμου παγετού επιταχύνει την απορροή, η οποία έχει ιδιαίτερα δραματική επίδραση στις διακυμάνσεις της στάθμης.

Η φύση των διακυμάνσεων στα επίπεδα του ίδιου ποταμού σε διαφορετικά έτη δεν είναι η ίδια. Εδώ είναι ένα γράφημα των διακυμάνσεων στα επίπεδα p. Κάμα για διαφορετικά χρόνια (Εικ. 119). Όπως μπορείτε να δείτε, ο ποταμός έχει πολύ διαφορετικά μοτίβα διακυμάνσεων σε διαφορετικά χρόνια. Είναι αλήθεια ότι εδώ επιλέγονται τα χρόνια των πιο δραματικών αποκλίσεων από τον κανόνα. Αλλά εδώ έχουμε ένα δεύτερο γράφημα των διακυμάνσεων στα επίπεδα p. Βόλγας (Εικ. 116). Εδώ όλες οι διακυμάνσεις είναι του ίδιου τύπου, αλλά το εύρος των διακυμάνσεων και η διάρκεια της διαρροής είναι πολύ διαφορετικά.

Συμπερασματικά, πρέπει να πούμε ότι η μελέτη των διακυμάνσεων της στάθμης των ποταμών, εκτός από επιστημονική σημασία, έχει και τεράστια πρακτική σημασία. Οι κατεδαφισμένες γέφυρες, τα κατεστραμμένα φράγματα και οι παράκτιες κατασκευές, τα πλημμυρισμένα, και μερικές φορές ολοσχερώς κατεστραμμένα και παρασυρμένα χωριά έχουν από καιρό αναγκάσει τους ανθρώπους να δώσουν ιδιαίτερη προσοχή σε αυτά τα φαινόμενα και να αρχίσουν να τα μελετούν. Δεν είναι περίεργο ότι οι παρατηρήσεις των διακυμάνσεων της στάθμης των ποταμών πραγματοποιούνται από την αρχαιότητα (Αίγυπτος, Μεσοποταμία, Ινδία, Κίνα κ.λπ.). Η ναυσιπλοΐα στον ποταμό, η κατασκευή δρόμων και ιδιαίτερα σιδηροδρόμων απαιτούσαν ακριβέστερες παρατηρήσεις.

Η παρατήρηση των διακυμάνσεων στα επίπεδα των ποταμών στη Ρωσία ξεκίνησε, προφανώς, πριν από πολύ καιρό. Στα χρονικά, ξεκινώντας από XV γ., βρίσκουμε συχνά ενδείξεις για το ύψος των πλημμυρών του ποταμού. Μόσχα και Οκά. Καθημερινά γίνονταν παρατηρήσεις διακυμάνσεων στη στάθμη του ποταμού Μόσχας. Αρχικά XIX V. Γίνονταν ήδη καθημερινές παρατηρήσεις σε όλες τις μεγάλες προβλήτες όλων των πλωτών ποταμών. Από χρόνο σε χρόνο ο αριθμός των υδρομετρικών σταθμών αυξάνεται συνεχώς. Στην προεπαναστατική εποχή, είχαμε περισσότερους από χίλιους σταθμούς μέτρησης νερού στη Ρωσία. Αλλά αυτοί οι σταθμοί πέτυχαν ιδιαίτερη ανάπτυξη κατά τη σοβιετική εποχή, κάτι που φαίνεται εύκολα από τον παρακάτω πίνακα.

Ανοιξιάτικη πλημμύρα. Κατά το ανοιξιάτικο λιώσιμο του χιονιού, η στάθμη του νερού στα ποτάμια ανεβαίνει απότομα και το νερό, που συνήθως υπερχειλίζει το κανάλι, ξεχειλίζει από τις όχθες του και συχνά πλημμυρίζει την πλημμυρική πεδιάδα. Αυτό το φαινόμενο, χαρακτηριστικό των περισσότερων ποταμών μας, ονομάζεται ανοιξιάτικη πλημμύρα.

Ο χρόνος έναρξης της πλημμύρας εξαρτάται από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής και τη διάρκεια της περιόδου πλημμύρας, επιπλέον, από το μέγεθος της λεκάνης, μεμονωμένα τμήματα της οποίας μπορεί να βρίσκονται υπό διαφορετικές κλιματικές συνθήκες. Έτσι, για παράδειγμα, για το r. Στον Δνείπερο (σύμφωνα με παρατηρήσεις κοντά στην πόλη του Κιέβου), η διάρκεια της πλημμύρας είναι από 2,5 έως 3 μήνες, ενώ για τους παραπόταμους του Δνείπερου - Sula και Psyol - η διάρκεια της πλημμύρας είναι μόνο περίπου 1,5-2 μήνες .

Το ύψος της εαρινής πλημμύρας εξαρτάται από πολλούς λόγους, αλλά οι σημαντικότεροι από αυτούς είναι: 1) η ποσότητα του χιονιού στη λεκάνη απορροής του ποταμού κατά την έναρξη της τήξης και 2) η ένταση της τήξης της άνοιξης.

Ο βαθμός κορεσμού σε νερό του εδάφους στη λεκάνη απορροής του ποταμού, το μόνιμο πάγο ή η απόψυξη του εδάφους, η ανοιξιάτικη βροχόπτωση κ.λπ. έχουν επίσης κάποια σημασία.

Οι περισσότεροι μεγάλοι ποταμοί στο ευρωπαϊκό τμήμα της ΕΣΣΔ χαρακτηρίζονται από άνοδο του νερού έως και 4 Μ.Ωστόσο, σε διαφορετικά έτη το ύψος της εαρινής πλημμύρας υπόκειται σε πολύ έντονες διακυμάνσεις. Έτσι, για παράδειγμα, για τον Βόλγα κοντά στην πόλη Γκόρκι, οι αυξήσεις του νερού φτάνουν τα 10-12 Μ,κοντά στο Ουλιάνοφσκ μέχρι τις 14 Μ;για r. Δνείπερος για 86 χρόνια παρατηρήσεων (από το 1845 έως το 1931) από 2,1 Μέως 6-7 και μάλιστα 8,53 Μ(1931).

Η υψηλότερη άνοδος του νερού οδηγεί σε πλημμύρες, οι οποίες προκαλούν μεγάλες ζημιές στον πληθυσμό. Ένα παράδειγμα είναι η πλημμύρα στη Μόσχα το 1908, όταν ένα σημαντικό τμήμα της πόλης και ο σιδηρόδρομος Μόσχας-Κουρσκ ήταν κάτω από το νερό για δεκάδες χιλιόμετρα. Ορισμένες πόλεις του Βόλγα (Rybinsk, Yaroslavl, Astrakhan, κ.λπ.) υπέστησαν πολύ σοβαρές πλημμύρες ως αποτέλεσμα μιας ασυνήθιστα μεγάλης ανόδου του νερού του ποταμού. Βόλγα την άνοιξη του 1926

Στα μεγάλα ποτάμια της Σιβηρίας, λόγω της συμφόρησης, η άνοδος του νερού φτάνει τα 15-20 μέτρα ή περισσότερο. Λοιπόν, στο ποτάμι Yenisei έως 16 Μ,και στο ποτάμι Λένα (κοντά στο Bulun) έως 24 Μ.

Πλημμύρες. Εκτός από τις περιοδικές επαναλαμβανόμενες ανοιξιάτικες πλημμύρες, παρατηρούνται και ξαφνικές αυξήσεις του νερού, που προκαλούνται είτε από έντονες βροχοπτώσεις είτε από κάποιους άλλους λόγους. Αυτές οι ξαφνικές αυξήσεις του νερού στα ποτάμια, σε αντίθεση με τις περιοδικά επαναλαμβανόμενες ανοιξιάτικες πλημμύρες, ονομάζονται πλημμύρες.Οι πλημμύρες, σε αντίθεση με τις πλημμύρες, μπορούν να συμβούν οποιαδήποτε εποχή του χρόνου. Σε πεδινές περιοχές, όπου η κλίση των ποταμών είναι πολύ μικρή, αυτές οι πλημμύρες μπορεί να προκαλέσουν απότομες αυξήσεις στα επίπεδα, κυρίως σε μικρά ποτάμια. Σε ορεινές συνθήκες, πλημμύρες συμβαίνουν και σε μεγαλύτερα ποτάμια. Ιδιαίτερα σφοδρές πλημμύρες παρατηρούνται στην Άπω Ανατολή μας, όπου, εκτός από ορεινές συνθήκες, έχουμε ξαφνικές παρατεταμένες βροχοπτώσεις, που δίνουν πάνω από 100 mmκατακρήμνιση. Εδώ, οι καλοκαιρινές πλημμύρες παίρνουν συχνά τον χαρακτήρα ισχυρών, ενίοτε καταστροφικών πλημμυρών.

Είναι γνωστό ότι τα δάση έχουν τεράστια επίδραση στο ύψος των πλημμυρών και στη φύση της απορροής γενικότερα. Καταρχήν εξασφαλίζουν την αργή τήξη του χιονιού, που επιμηκύνει τη διάρκεια της πλημμύρας και μειώνει το ύψος της πλημμύρας. Επιπλέον, τα απορρίμματα του δάσους (πεσμένα φύλλα, πευκοβελόνες, βρύα κ.λπ.) συγκρατούν την υγρασία από την εξάτμιση. Ως αποτέλεσμα, ο συντελεστής επιφανειακής απορροής στο δάσος είναι τρεις έως τέσσερις φορές μικρότερος από ό,τι στην καλλιεργήσιμη γη. Ως εκ τούτου, το ύψος της πλημμύρας μειώνεται στο 50%.

Προκειμένου να μειωθούν οι διαρροές και γενικά να ρυθμιστούν οι ροές στην ΕΣΣΔ, η κυβέρνηση έδωσε ιδιαίτερη προσοχή στη διατήρηση των δασών στις περιοχές τροφοδοσίας ποταμών. Ψήφισμα (από 2/VII1936) προβλέπει τη διατήρηση των δασών και στις δύο όχθες των ποταμών. Ταυτόχρονα, στα ανώτερα ρεύματα των ποταμών, δασικές λωρίδες των 25 χλμπλάτος, και στο χαμηλότερο φτάνει τα 6 χλμ.

Οι δυνατότητες περαιτέρω καταπολέμησης των διαρροών και η ανάπτυξη μέτρων για τη ρύθμιση της επιφανειακής απορροής στη χώρα μας είναι, θα έλεγε κανείς, απεριόριστες. Η δημιουργία δασικών προστατευτικών ζωνών και δεξαμενών ρυθμίζει τη ροή σε τεράστιες εκτάσεις. Η δημιουργία ενός τεράστιου δικτύου καναλιών και κολοσσιαίων δεξαμενών υποτάσσει περαιτέρω τη ροή στη θέληση και το μεγαλύτερο όφελος του ατόμου σε μια σοσιαλιστική κοινωνία.

Χαμηλό νερό. Κατά την περίοδο που ο ποταμός ζει σχεδόν αποκλειστικά από υπόγεια ύδατα ελλείψει όμβριων υδάτων, η στάθμη του ποταμού βρίσκεται στο χαμηλότερο επίπεδο. Αυτή η περίοδος της χαμηλότερης στάθμης του νερού στον ποταμό ονομάζεται χαμηλό νερό.Η αρχή της χαμηλής στάθμης θεωρείται ότι είναι το τέλος της πτώσης στην ανοιξιάτικη πλημμύρα και το τέλος της χαμηλής στάθμης είναι η αρχή της φθινοπωρινής ανόδου της στάθμης. Αυτό σημαίνει ότι η περίοδος χαμηλών νερών ή περίοδος χαμηλής στάθμης για τα περισσότερα ποτάμια μας αντιστοιχεί στη θερινή περίοδο.

Πάγωμα ποταμών. Τα ποτάμια στις ψυχρές και εύκρατες χώρες καλύπτονται με πάγο κατά την ψυχρή περίοδο. Το πάγωμα των ποταμών ξεκινά συνήθως κοντά στις όχθες, όπου το ρεύμα είναι πιο αδύναμο. Στη συνέχεια, στην επιφάνεια του νερού εμφανίζονται κρύσταλλοι και βελόνες πάγου, οι οποίοι, συλλέγοντας σε μεγάλες ποσότητες, σχηματίζουν το λεγόμενο «λίπος». Καθώς το νερό ψύχεται περαιτέρω, στο ποτάμι εμφανίζονται πάγοι, ο αριθμός των οποίων σταδιακά αυξάνεται. Μερικές φορές η συνεχής φθινοπωρινή μετατόπιση του πάγου διαρκεί για αρκετές ημέρες και σε ήρεμο παγωμένο καιρό το ποτάμι «ανεβαίνει» αρκετά γρήγορα, ειδικά σε στροφές όπου συσσωρεύεται μεγάλος αριθμός πάγων. Αφού ο ποταμός καλυφθεί με πάγο, μεταβαίνει σε υπόγεια ύδατα και η στάθμη του νερού συχνά πέφτει και ο πάγος στον ποταμό πέφτει.

Ο πάγος σταδιακά πυκνώνει μεγαλώνοντας από κάτω. Το πάχος του καλύμματος πάγου, ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες, μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό: από αρκετά εκατοστά έως 0,5-1 Μ,και σε ορισμένες περιπτώσεις (στη Σιβηρία) έως 1,5- 2 μ.Από το λιώσιμο και το πάγωμα του πεσμένου χιονιού, ο πάγος μπορεί να πυκνώσει από πάνω.

Οι έξοδοι ενός μεγάλου αριθμού πηγών που φέρνουν θερμότερο νερό, σε ορισμένες περιπτώσεις οδηγούν στο σχηματισμό μιας «πολύνυας», δηλαδή μιας περιοχής χωρίς πάγο.

Η διαδικασία κατάψυξης ενός ποταμού ξεκινά με την ψύξη του ανώτερου στρώματος του νερού και το σχηματισμό λεπτών μεμβρανών πάγου γνωστά ως λαρδίΩς αποτέλεσμα της ταραχώδους φύσης της ροής, το νερό αναμειγνύεται, γεγονός που οδηγεί σε ψύξη ολόκληρης της μάζας του νερού. Σε αυτή την περίπτωση, η θερμοκρασία του νερού μπορεί να είναι ελαφρώς κάτω από 0° (στον ποταμό Νέβα έως -0°,04, στον ποταμό Γενισέι -0°,1): Το υπερψυγμένο νερό δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για το σχηματισμό κρυστάλλων πάγου, με αποτέλεσμα στο λεγόμενο βαθύς πάγος.Ο βαθύς πάγος που σχηματίζεται στο κάτω μέρος ονομάζεται πάγος κάτω.Ο βαθύς πάγος σε αιώρηση ονομάζεται Σούγκα.Το Suga μπορεί να αναρτηθεί ή να επιπλεύσει στην επιφάνεια.

Ο πάγος του βυθού, που μεγαλώνει σταδιακά, σπάει από τον πυθμένα και, λόγω της μικρότερης πυκνότητάς του, επιπλέει στην επιφάνεια. Ταυτόχρονα, ο πάγος του βυθού, που σπάει από τον πυθμένα, παίρνει μαζί του μέρος του εδάφους (άμμο, βότσαλα και ακόμη και πέτρες). Ο πάγος που επιπλέει στην επιφάνεια ονομάζεται επίσης λάσπη.

Η λανθάνουσα θερμότητα του σχηματισμού πάγου καταναλώνεται γρήγορα και το νερό του ποταμού παραμένει υπερψυκτικό όλη την ώρα, μέχρι το σχηματισμό του καλύμματος πάγου. Αλλά μόλις σχηματιστεί το κάλυμμα πάγου, η απώλεια θερμότητας στον αέρα σταματά σε μεγάλο βαθμό και το νερό δεν είναι πλέον υπερψυκτικό. Είναι σαφές ότι ο σχηματισμός κρυστάλλων πάγου (και, κατά συνέπεια, βαθιού πάγου) σταματά.

Σε σημαντικές ταχύτητες ρεύματος, ο σχηματισμός κάλυψης πάγου επιβραδύνεται πολύ, γεγονός που με τη σειρά του οδηγεί στο σχηματισμό βαθέων πάγου σε τεράστιες ποσότητες. Ως παράδειγμα, μπορούμε να αναφέρουμε το p. Υπόστεγο για αεροπλάνα. Υπάρχει λάσπη εδώ. Και. σχηματίζεται πάγος στο κάτω μέρος, φράσσοντας το κανάλι λαίμαργοι.Η απόφραξη της κοίτης οδηγεί σε μεγάλη άνοδο της στάθμης του νερού. Μετά το σχηματισμό παγοκάλυψης, η διαδικασία σχηματισμού βαθιάς πάγου μειώνεται απότομα και η στάθμη του ποταμού μειώνεται γρήγορα.

Ο σχηματισμός παγοκάλυψης ξεκινά από την ακτή. Εδώ, με χαμηλότερη ταχύτητα ρεύματος, είναι πιο πιθανό να σχηματιστεί πάγος (zaberegi). Αλλά αυτός ο πάγος συχνά παρασύρεται από το ρεύμα και, μαζί με τη μάζα της λάσπης, προκαλεί το λεγόμενο φθινοπωρινή μετατόπιση πάγου.Η φθινοπωρινή μετατόπιση πάγου μερικές φορές συνοδεύεται από συμφόρηση,δηλαδή ο σχηματισμός φραγμάτων πάγου. Οι μαρμελάδες (όπως οι μαρμελάδες πάγου) μπορούν να προκαλέσουν σημαντική αύξηση του νερού. Συμφόρηση εμφανίζεται συνήθως σε στενά τμήματα του ποταμού, σε απότομες στροφές, σε ραβδώσεις, καθώς και κοντά σε τεχνητές κατασκευές.

Σε μεγάλους ποταμούς που ρέουν βόρεια (Ob, Yenisei, Lena), οι κάτω ροές των ποταμών παγώνουν νωρίτερα, γεγονός που συμβάλλει στο σχηματισμό ιδιαίτερα ισχυρών μαρμελάδων. Η άνοδος της στάθμης του νερού σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να δημιουργήσει συνθήκες για την εμφάνιση αντίστροφων ροών στα χαμηλότερα τμήματα των παραποτάμων.

Από τη στιγμή που σχηματίζεται το κάλυμμα πάγου, ο ποταμός εισέρχεται σε μια περίοδο παγώματος. Από αυτό το σημείο και μετά, ο πάγος μεγαλώνει αργά από κάτω. Εκτός από τις θερμοκρασίες, το πάχος του καλύμματος πάγου επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το χιόνι, το οποίο προστατεύει την επιφάνεια του ποταμού από την ψύξη. Κατά μέσο όρο, το πάχος του πάγου στην επικράτεια της ΕΣΣΔ φτάνει:

Πολυνύας. Δεν είναι ασυνήθιστο για ορισμένα τμήματα του ποταμού να μην παγώνουν το χειμώνα. Αυτές οι περιοχές ονομάζονται πολυνύας.Οι λόγοι σχηματισμού τους είναι διαφορετικοί. Τις περισσότερες φορές παρατηρούνται σε περιοχές γρήγορης ροής, στην έξοδο μεγάλου αριθμού πηγών, στη θέση απόρριψης νερού του εργοστασίου κ.λπ. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τέτοιες περιοχές παρατηρούνται και όταν ένας ποταμός εξέρχεται από μια βαθιά λίμνη. Έτσι, για παράδειγμα, ο R. Angara στην έξοδο από τη λίμνη. Η Βαϊκάλη για 15 χιλιόμετρα, και σε μερικά χρόνια ακόμη και 30, δεν παγώνει καθόλου (η Angara «ρουφάει» το θερμότερο νερό της λίμνης Baikal, το οποίο δεν κρυώνει σύντομα στο σημείο πήξης).

Άνοιγμα ποταμών. Υπό την επίδραση του ανοιξιάτικου ηλιακού φωτός, το χιόνι στον πάγο αρχίζει να λιώνει, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται συσσωρεύσεις νερού σε σχήμα φακού στην επιφάνεια του πάγου. Τα ρεύματα νερού που ρέουν από τις ακτές αυξάνουν το λιώσιμο των πάγων, ειδικά κοντά στην ακτή, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό άκρων.

Συνήθως, πριν ξεκινήσει η αυτοψία, υπάρχει κίνηση του πάγου.Την ίδια στιγμή, ο πάγος αρχίζει να κινείται και μετά σταματά. Η στιγμή της κίνησης είναι η πιο επικίνδυνη για κατασκευές (φράγματα, αναχώματα, κολοβώματα γεφυρών). Επομένως, ο πάγος κοντά σε κατασκευές σπάει εκ των προτέρων. Η αρχή μιας αύξησης του νερού διασπά τον πάγο, κάτι που τελικά οδηγεί σε μετατόπιση πάγου.

Η ανοιξιάτικη μετατόπιση πάγου είναι συνήθως πολύ ισχυρότερη από το φθινόπωρο, η οποία προκαλείται από σημαντικά μεγαλύτερη ποσότητα νερού και πάγου. Οι μαρμελάδες πάγου την άνοιξη είναι επίσης περισσότερες από το φθινόπωρο. Φτάνουν σε ιδιαίτερα μεγάλα μεγέθη στα βόρεια ποτάμια, όπου το άνοιγμα των ποταμών ξεκινά από την κορυφή. Ο πάγος που φέρνει το ποτάμι παραμένει στις χαμηλότερες περιοχές, όπου ο πάγος είναι ακόμα ισχυρός. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται ισχυρά φράγματα πάγου, τα οποία σε 2-3 ώρες ανεβάστε τη στάθμη του νερού κατάλίγα μέτρα. Η επακόλουθη αστοχία του φράγματος προκαλεί πολύ σοβαρή καταστροφή. Ας δώσουμε ένα παράδειγμα. Ο ποταμός Ob ανοίγει κοντά στο Barnaul στα τέλη Απριλίου και κοντά στο Salekhard στις αρχές Ιουνίου. Το πάχος του πάγου κοντά στο Barnaul είναι περίπου 70 εκ,και στο κατώτερο ρεύμα του Ob υπάρχουν περίπου 150 εκ.Επομένως, η συμφόρηση είναι αρκετά συνηθισμένη εδώ. Όταν δημιουργούνται μαρμελάδες (ή, όπως το λένε εδώ, «μαρμελάδες»), η στάθμη του νερού ανεβαίνει κατά 4-5 σε 1 ώρα Μκαι μειώνεται εξίσου γρήγορα μετά τη διάρρηξη των φραγμάτων πάγου. Οι τεράστιες ροές νερού και πάγου μπορούν να καταστρέψουν δάση σε μεγάλες εκτάσεις, να καταστρέψουν όχθες και να δημιουργήσουν νέα κανάλια. Η συμφόρηση μπορεί εύκολα να καταστρέψει ακόμα και τις πιο ισχυρές κατασκευές. Ως εκ τούτου, κατά τον σχεδιασμό δομών, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι τοποθεσίες των κατασκευών, ειδικά δεδομένου ότι η κυκλοφοριακή συμφόρηση εμφανίζεται συνήθως στις ίδιες περιοχές. Για την προστασία των κατασκευών ή των χειμερινών αγκυρώσεων του ποτάμιου στόλου, ο πάγος σε αυτές τις περιοχές συνήθως εκτοξεύεται.

Η άνοδος του νερού κατά τη συμφόρηση στο Ob φθάνει τα 8-10 m, και στο χαμηλότερο ρεύμα του ποταμού. Λένα (κοντά στην πόλη Bulun) - 20-24 Μ.

Υδρολογικό έτος. Η ροή και άλλα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ζωής του ποταμού, όπως έχουμε ήδη δει, είναι διαφορετικά σε διαφορετικές εποχές του χρόνου. Ωστόσο, οι εποχές στη ζωή του ποταμού δεν συμπίπτουν με τις συνηθισμένες ημερολογιακές εποχές. Έτσι, για παράδειγμα, η χειμερινή περίοδος για ένα ποτάμι ξεκινά από τη στιγμή που η βροχόπτωση σταματά και ο ποταμός μεταβαίνει στη χειμερινή τροφοδοσία εδάφους. Στο έδαφος της ΕΣΣΔ, αυτή η στιγμή εμφανίζεται στις βόρειες περιοχές τον Οκτώβριο και στις νότιες περιοχές τον Δεκέμβριο. Έτσι, δεν υπάρχει καμία με ακρίβεια καθορισμένη στιγμή κατάλληλη για όλους τους ποταμούς της ΕΣΣΔ. Το ίδιο πρέπει να ειπωθεί και για άλλες εποχές. Είναι αυτονόητο ότι η αρχή του έτους στη ζωή ενός ποταμού ή, όπως λένε, η αρχή του υδρολογικού έτους δεν μπορεί να συμπίπτει με την αρχή του ημερολογιακού έτους (1η Ιανουαρίου). Ως έναρξη του υδρολογικού έτους θεωρείται η στιγμή που ο ποταμός μεταβαίνει σε αποκλειστικά υπόγεια τροφοδοσία. Για διαφορετικά μέρη στην επικράτεια έστω και ενός από τα κράτη μας, η αρχή του υδρολογικού έτους δεν μπορεί να είναι ίδια. Για τους περισσότερους ποταμούς της ΕΣΣΔ, η αρχή του υδρολογικού έτους πέφτει στην περίοδο από 15/XIέως 15/ΧII.

Κλιματική ταξινόμηση ποταμών. Ήδη από όσα ειπώθηκαν Οποτάμια σε διαφορετικές εποχές του χρόνου, είναι σαφές ότι το κλίμα έχει τεράστιο αντίκτυπο στους ποταμούς. Αρκεί, για παράδειγμα, να συγκρίνουμε τα ποτάμια της Ανατολικής Ευρώπης με τα ποτάμια της Δυτικής και Νότιας Ευρώπης για να παρατηρήσουμε τη διαφορά. Τα ποτάμια μας παγώνουν το χειμώνα, ανοίγουν την άνοιξη και δίνουν εξαιρετικά υψηλή άνοδο του νερού κατά την ανοιξιάτικη πλημμύρα. Τα ποτάμια της Δυτικής Ευρώπης πολύ σπάνια παγώνουν και δεν προκαλούν σχεδόν καθόλου ανοιξιάτικες πλημμύρες. Όσο για τα ποτάμια της Νότιας Ευρώπης, δεν παγώνουν καθόλου, και η στάθμη του νερού τους είναι υψηλότερη τον χειμώνα. Βρίσκουμε μια ακόμη πιο έντονη διαφορά μεταξύ των ποταμών άλλων χωρών που βρίσκονται σε άλλες κλιματικές περιοχές. Αρκεί να θυμηθούμε τα ποτάμια των περιοχών των μουσώνων της Ασίας, τα ποτάμια της βόρειας, κεντρικής και νότιας Αφρικής, τα ποτάμια της Νότιας Αμερικής, της Αυστραλίας κ.λπ. Όλα αυτά μαζί έδωσαν στον κλιματολόγο μας Voeikov τη βάση να ταξινομήσει τους ποταμούς ανάλογα με το κλίμα συνθήκες στις οποίες βρίσκονται. Σύμφωνα με αυτήν την ταξινόμηση (ελαφρώς τροποποιημένη αργότερα), όλοι οι ποταμοί στη Γη χωρίζονται σε τρεις τύπους: 1) ποτάμια που τροφοδοτούνται σχεδόν αποκλειστικά από λιωμένο νερό από χιόνι και πάγο, 2) ποτάμια που τροφοδοτούνται μόνο από νερό της βροχής και 3) ποτάμια που τροφοδοτούνται και με τις δύο αναφερόμενες μεθόδους παραπάνω.

Τα ποτάμια του πρώτου τύπου περιλαμβάνουν:

α) ποτάμια ερήμων που οριοθετούνται από ψηλά βουνά με χιονισμένες κορυφές. Παραδείγματα περιλαμβάνουν: Syr-Darya, Amu-Darya, Tarim, κ.λπ.

β) ποτάμια των πολικών περιοχών (βόρεια Σιβηρία και Βόρεια Αμερική), που βρίσκονται κυρίως σε νησιά.

Τα ποτάμια του δεύτερου τύπου περιλαμβάνουν:

α) ποταμοί της Δυτικής Ευρώπης με περισσότερο ή λιγότερο ομοιόμορφη βροχόπτωση: Σηκουάνας, Μάιν, Μοζέλα κ.λπ.

β) ποτάμια των μεσογειακών χωρών με χειμερινές πλημμύρες: ποτάμια της Ιταλίας, της Ισπανίας κ.λπ.

γ) ποτάμια τροπικών χωρών και περιοχών μουσώνων με καλοκαιρινές πλημμύρες: Γάγγης, Ινδός, Νείλος, Κονγκό κ.λπ.

Τα ποτάμια του τρίτου τύπου, που τροφοδοτούνται τόσο από το λιώσιμο όσο και από το νερό της βροχής, περιλαμβάνουν:

α) ποτάμια της Ανατολικής Ευρώπης ή της Ρωσίας, της πεδιάδας, της Δυτικής Σιβηρίας, της Βόρειας Αμερικής και άλλων με ανοιξιάτικες πλημμύρες·

β) ποτάμια που δέχονται τροφή από ψηλά βουνά, με ανοιξιάτικες και καλοκαιρινές πλημμύρες.

Υπάρχουν και άλλες νεότερες ταξινομήσεις. Μεταξύ αυτών, αξίζει να σημειωθεί η ταξινόμηση M. I. Lvovich,ο οποίος έλαβε ως βάση την ίδια ταξινόμηση του Voeikov, αλλά για λόγους διευκρίνισης έλαβε υπόψη όχι μόνο ποιοτικούς, αλλά και ποσοτικούς δείκτες των πηγών τροφοδοσίας του ποταμού και την εποχιακή κατανομή της ροής. Έτσι, για παράδειγμα, λαμβάνει την ετήσια απορροή και καθορίζει ποιο ποσοστό της απορροής οφείλεται σε μία ή άλλη πηγή ενέργειας. Εάν η τιμή απορροής οποιασδήποτε πηγής είναι μεγαλύτερη από 80%, τότε η πηγή αυτή έχει εξαιρετική σημασία. εάν ο ρυθμός ροής είναι από 50 έως 80%, τότε είναι προτιμότερος. λιγότερο από 50% - κυρίαρχη. Ως αποτέλεσμα, παίρνει 38 ομάδες υδάτινων συστημάτων ποταμών, τα οποία συνδυάζονται σε 12 τύπους. Αυτοί οι τύποι είναι οι εξής:

1. Αμαζονικός τύπος - σχεδόν αποκλειστικά βροχή και η επικράτηση της φθινοπωρινής απορροής, δηλαδή σε εκείνους τους μήνες που θεωρούνται φθινόπωρο στην εύκρατη ζώνη (Amazon, Rio Negro, Blue Nile, Congo κ.λπ.).

2. Νιγηριανός τύπος - κυρίως βροχή που τροφοδοτείται με επικράτηση της φθινοπωρινής απορροής (Νίγηρας, Λουαλάμπα, Νείλος κ.λπ.).

3. Τύπος Μεκόνγκ - σχεδόν αποκλειστικά με βροχή με επικράτηση της καλοκαιρινής απορροής (Μεκόνγκ, άνω ροές Μαδέρα, Μαρανιόν, Παραγουάη, Παρανά κ.λπ.).

4. Amur - κυρίως βροχή που τροφοδοτείται με υπεροχή της καλοκαιρινής απορροής (Amur, Vitim, ανώτερες περιοχές του Olekma, Yana, κ.λπ.).

5. Μεσόγειος - αποκλειστικά ή κατά κύριο λόγο η βροχή και η κυριαρχία της χειμερινής απορροής (Moselle, Ruhr, Thames, Agri στην Ιταλία, Alma στην Κριμαία κ.λπ.).

6. Oderian - επικράτηση της βροχοτροφής και της εαρινής απορροής (Po, Tissa, Oder, Morava, Ebro, Ohio κ.λπ.).

7. Volzhsky - κυρίως χιονισμένο με επικράτηση της εαρινής απορροής (Βόλγα, Μισισιπή, Μόσχα, Ντον, Ουράλ, Τομπόλ, Κάμα κ.λπ.).

8. Yukon - κυρίαρχη παροχή χιονιού και κυριαρχία της καλοκαιρινής απορροής (Yukon, Kola, Athabasca, Colorado, Vilyui, Pyasina, κ.λπ.).

9. Nura - επικράτηση της παροχής χιονιού και σχεδόν αποκλειστικά εαρινή απορροή (Nura, Eruslan, Buzuluk, B. Uzen, Ingulets κ.λπ.).

10. Γροιλανδία - αποκλειστικά παγετώδης σίτιση και βραχυπρόθεσμη απορροή το καλοκαίρι.

11. Καυκάσια - κυρίαρχη ή κυρίως παγετώδης σίτιση και κυριαρχία της καλοκαιρινής απορροής (Kuban, Terek, Rhone, Inn, Aare κ.λπ.).

12. Loansky - αποκλειστική ή κυρίαρχη διατροφή από υπόγεια νερά και ομοιόμορφη κατανομή της ροής καθ' όλη τη διάρκεια του έτους (Ποταμός Loa στη βόρεια Χιλή).

Πολλοί ποταμοί, ειδικά εκείνοι που είναι μεγάλοι και έχουν μεγάλη περιοχή τροφοδοσίας, μπορεί να φαίνεται ότι έχουν χωριστά μέρη σε διαφορετικές ομάδες. Για παράδειγμα, οι ποταμοί Katun και Biya (από τη συμβολή των οποίων σχηματίζεται το Ob) τροφοδοτούνται κυρίως από το λιωμένο νερό από το χιόνι των βουνών και τους παγετώνες με την άνοδο του νερού το καλοκαίρι. Στη ζώνη της τάιγκα, οι παραπόταμοι του Ob τροφοδοτούνται από το λιωμένο χιόνι και το νερό της βροχής με υπερχειλίσεις την άνοιξη. Στο κατώτερο ρεύμα του Ob, παραπόταμοι ανήκουν στους ποταμούς της ψυχρής ζώνης. Ο ίδιος ο ποταμός Irtysh έχει έναν περίπλοκο χαρακτήρα. Όλα αυτά, φυσικά, πρέπει να ληφθούν υπόψη.

- Πηγή-

Polovinkin, Α.Α. Βασικές αρχές γενικής γεωεπιστήμης/ Α.Α. Polovinkin - M.: Κρατικός εκπαιδευτικός και παιδαγωγικός εκδοτικός οίκος του Υπουργείου Παιδείας της RSFSR, 1958. - 482 σελ.

Προβολές ανάρτησης: 55

Υδραυλική αντίσταση.

Όταν το ρευστό ρέει μέσα από τους σωλήνες, πρέπει να ξοδέψει ενέργεια για να ξεπεράσει τις δυνάμεις της εξωτερικής και εσωτερικής τριβής. Σε ευθύγραμμα τμήματα σωλήνων, αυτές οι δυνάμεις αντίστασης δρουν σε όλο το μήκος της ροής και η συνολική απώλεια ενέργειας για να ξεπεραστούν είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος του σωλήνα. Τέτοιες αντιστάσεις ονομάζονται γραμμικές. Το μέγεθός τους (απώλεια πίεσης) εξαρτάται από την πυκνότητα και το ιξώδες του υγρού, καθώς και από τη διάμετρο του σωλήνα (όσο μικρότερη είναι η διάμετρος, τόσο μεγαλύτερη η αντίσταση), η ταχύτητα ροής (η αύξηση της ταχύτητας αυξάνει τις απώλειες) και την καθαρότητα του εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα (όσο μεγαλύτερη είναι η τραχύτητα των τοίχων, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση).

Εκτός από την τριβή σε ευθύγραμμα τμήματα, επιπρόσθετη αντίσταση συναντάται στους αγωγούς με τη μορφή στροφών ροής, αλλαγές διατομής, βρύσες, διακλαδώσεις κ.λπ. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η δομή της ροής διαταράσσεται και η ενέργειά της δαπανάται σε αναδιάρθρωση, αναταράξεις και επιπτώσεις. Τέτοιες αντιστάσεις ονομάζονται τοπικές. Οι γραμμικές και οι τοπικές αντιστάσεις είναι δύο τύποι λεγόμενων υδραυλικών αντιστάσεων, ο προσδιορισμός των οποίων αποτελεί τη βάση για τον υπολογισμό οποιωνδήποτε υδραυλικών συστημάτων.

Καθεστώτα ροής ρευστού Στην πράξη, παρατηρούνται δύο χαρακτηριστικά καθεστώτα ροής ρευστού: στρωτή και τυρβώδης.

Σε στρωτή λειτουργία, στοιχειώδη ρεύματα ροής ρέουν παράλληλα χωρίς ανάμειξη. Εάν ένα ρεύμα έγχρωμου υγρού εισαχθεί σε μια τέτοια ροή, θα συνεχίσει τη ροή του με τη μορφή ενός λεπτού νήματος ανάμεσα στη ροή του άχρωμου υγρού, χωρίς να ξεπλυθεί. Αυτό το καθεστώς ροής είναι δυνατό σε πολύ χαμηλούς ρυθμούς ροής. Με αύξηση της ταχύτητας πάνω από ένα ορισμένο όριο, η ροή γίνεται τυρβώδης, σαν δίνη, στην οποία το υγρό εντός της διατομής του αγωγού αναμιγνύεται έντονα. Με μια σταδιακή αύξηση της ταχύτητας, το χρωματιστό ρεύμα στο ρεύμα αρχίζει πρώτα να ταλαντώνεται γύρω από τον άξονά του, στη συνέχεια εμφανίζονται σπασίματα σε αυτό λόγω ανάμειξης με άλλα ρεύματα και στη συνέχεια, ως αποτέλεσμα, ολόκληρο το ρεύμα λαμβάνει ένα ομοιόμορφο χρώμα.

Η παρουσία ενός ή άλλου καθεστώτος ροής εξαρτάται από την τιμή του λόγου της κινητικής ενέργειας της ροής 1 1

(■п-гпi2=ч-рУу2) στο έργο των εσωτερικών δυνάμεων τριβής (/7 = р„5^/) - βλ. (2.9).

Αυτή είναι μια αδιάστατη αναλογία

Το ^-pVv21 (p,5^/) μπορεί να απλοποιηθεί λαμβάνοντας υπόψη ότι το V είναι ανάλογο του V. Οι ποσότητες 1 και A/r έχουν επίσης την ίδια διάσταση και μπορούν να μειωθούν και ο λόγος του όγκου V προς η διατομή 5 έχει γραμμικό μέγεθος y.

Τότε ο λόγος της κινητικής ενέργειας προς το έργο των εσωτερικών δυνάμεων τριβής, μέχρι σταθερούς παράγοντες, μπορεί να χαρακτηριστεί από ένα αδιάστατο σύμπλεγμα:

που ονομάζεται αριθμός (ή κριτήριο) Reynolds προς τιμήν του Άγγλου φυσικού Osborne Reynolds, ο οποίος στα τέλη του περασμένου αιώνα παρατήρησε πειραματικά την παρουσία δύο καθεστώτων ροής.

Οι μικρές τιμές των αριθμών Reynolds υποδεικνύουν την κυριαρχία του έργου των εσωτερικών δυνάμεων τριβής στη ροή του ρευστού και αντιστοιχούν στη στρωτή ροή. Οι μεγάλες τιμές του Ε αντιστοιχούν στην κυριαρχία της κινητικής ενέργειας και σε ένα καθεστώς τυρβώδους ροής. Το όριο για την έναρξη της μετάβασης από τη μια λειτουργία στην άλλη - ο κρίσιμος αριθμός Reynolds - είναι 1?cr = 2300 για στρογγυλούς σωλήνες (η διάμετρος του σωλήνα λαμβάνεται ως χαρακτηριστικό μέγεθος).

Στην τεχνολογία, συμπεριλαμβανομένης της τεχνολογίας ατμομηχανών ντίζελ, στα υδραυλικά συστήματα (συμπεριλαμβανομένου του αέρα και του αερίου), εμφανίζεται συνήθως τυρβώδης ροή υγρών. Η στρωτή ροή εμφανίζεται μόνο σε παχύρρευστα υγρά (για παράδειγμα, λάδι) σε χαμηλούς ρυθμούς ροής και σε λεπτά κανάλια (επίπεδους σωλήνες καλοριφέρ).

Υπολογισμός υδραυλικής αντίστασης. Οι γραμμικές απώλειες πίεσης προσδιορίζονται χρησιμοποιώντας τον τύπο Darcy-Weisbach:

όπου X ("λάμδα") είναι ο γραμμικός συντελεστής αντίστασης, ανάλογα με τον αριθμό Reynolds. Για στρωτή ροή σε στρογγυλό σωλήνα R, = 64/E (εξαρτάται από την ταχύτητα), για τυρβώδεις ροές η τιμή του k εξαρτάται ελάχιστα από την ταχύτητα και καθορίζεται κυρίως από την τραχύτητα των τοιχωμάτων του σωλήνα.

Οι τοπικές απώλειες πίεσης θεωρούνται επίσης ανάλογες του τετραγώνου της ταχύτητας και ορίζονται ως εξής:

όπου £ («ζήτα») είναι ο συντελεστής τοπικής αντίστασης, ανάλογα με τον τύπο της αντίστασης (περιστροφή, διαστολή κ.λπ.) και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της.

Οι τοπικοί συντελεστές αντίστασης καθορίζονται πειραματικά οι τιμές τους δίνονται σε βιβλία αναφοράς.

Η έννοια του υπολογισμού των υδραυλικών συστημάτων. Κατά τον υπολογισμό οποιουδήποτε υδραυλικού συστήματος, συνήθως λύνεται ένα από τα δύο προβλήματα: προσδιορισμός της απαιτούμενης διαφοράς πίεσης (πίεσης) για τη διέλευση ενός δεδομένου ρυθμού ροής ρευστού ή προσδιορισμός του ρυθμού ροής ρευστού στο σύστημα σε μια δεδομένη διαφορά πίεσης.

Σε κάθε περίπτωση, πρέπει να προσδιοριστεί η συνολική απώλεια πίεσης στο σύστημα ΑΝ, η οποία είναι ίση με το άθροισμα των αντιστάσεων όλων των τμημάτων του συστήματος, δηλαδή το άθροισμα των γραμμικών αντιστάσεων όλων των ευθύγραμμων τμημάτων των σωληνώσεων και των τοπικών αντιστάσεων του άλλα στοιχεία του συστήματος:

Εάν η μέση ταχύτητα ροής είναι η ίδια σε όλα τα τμήματα του αγωγού, η εξίσωση (2.33) απλοποιείται:

Συνήθως, υπάρχουν τμήματα στο σύστημα στα οποία οι ταχύτητες ροής διαφέρουν μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, είναι βολικό να ανάγεται η εξίσωση (2.33) σε άλλη μορφή, λαμβάνοντας υπόψη ότι ο ρυθμός ροής του ρευστού είναι σταθερός για όλα τα στοιχεία του συστήματος (χωρίς διακλαδώσεις). Αντικαθιστώντας τις τιμές u = C)/5 στην κατάσταση (2.33), λαμβάνουμε

υδραυλικό χαρακτηριστικό ή συνολικός συντελεστής αντίστασης του συστήματος.

Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ο υπολογισμός του αγωγού δεν είναι λύση σε ένα πρόβλημα με μία σαφή απάντηση. Τα αποτελέσματά του εξαρτώνται από την επιλογή των διαμέτρων των τμημάτων του αγωγού ή τις ταχύτητες σε αυτά. Πράγματι, είναι δυνατό να ληφθούν υπόψη τιμές χαμηλής ταχύτητας και να ληφθούν μικρές απώλειες πίεσης. Αλλά τότε, με δεδομένο ρυθμό ροής, οι διατομές του αγωγού (διάμετροι) πρέπει να είναι μεγάλες και το σύστημα θα είναι ογκώδες και βαρύ. Με την αποδοχή υψηλών ταχυτήτων ροής στους σωλήνες, θα μειώσουμε τις εγκάρσιες διαστάσεις τους, αλλά ταυτόχρονα θα αυξηθούν σημαντικά οι απώλειες πίεσης και το κόστος ενέργειας για τη λειτουργία του συστήματος (αναλογικά με το τετράγωνο της ταχύτητας). Επομένως, στους υπολογισμούς, συνήθως καθορίζονται ορισμένες μέσες, «βέλτιστες» τιμές των ρυθμών ροής ρευστού. Για συστήματα νερού, η βέλτιστη ταχύτητα είναι περίπου 1 m/s, για συστήματα αέρα χαμηλής πίεσης - 8-12 m/s.

Το σφυρί νερού είναι ένα φαινόμενο που εμφανίζεται σε μια ροή ρευστού όταν η ταχύτητα της ροής του αλλάζει γρήγορα (για παράδειγμα, όταν μια βαλβίδα σε έναν αγωγό κλείνει ξαφνικά ή μια αντλία σταματάει). Σε αυτή την περίπτωση, η κινητική ενέργεια της ροής μετατρέπεται αμέσως σε δυναμική ενέργεια και η πίεση της ροής μπροστά από τη βαλβίδα αυξάνεται απότομα. Η περιοχή της αυξημένης πίεσης στη συνέχεια εξαπλώνεται από τη βαλβίδα προς τη ροή που δεν έχει ακόμη ανασταλεί πλήρως με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του ήχου σε αυτό το μέσο.

Μια απότομη αύξηση της πίεσης οδηγεί, αν όχι σε καταστροφή, τότε σε ελαστική παραμόρφωση των στοιχείων του αγωγού, η οποία μειώνει τη δύναμη κρούσης, αλλά αυξάνει τις διακυμάνσεις της πίεσης του ρευστού στον σωλήνα. Το μέγεθος του άλματος πίεσης κατά τη διάρκεια μιας πλήρους διακοπής της ροής του ρευστού, η οποία είχε ταχύτητα v, καθορίζεται από τον τύπο του εξέχοντος Ρώσου επιστήμονα - καθηγητή N. E. Zhukovsky, που ελήφθη από αυτόν το 1898: Dr = paa, όπου p είναι το πυκνότητα του υγρού.

Προκειμένου να αποφευχθούν φαινόμενα κραδασμών σε μεγάλα υδραυλικά συστήματα (για παράδειγμα, δίκτυα ύδρευσης), οι συσκευές διακοπής έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε το κλείσιμό τους να γίνεται σταδιακά.