Геология полезных ископаемых - Смирнов В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Применяя эти уравнения к обломкам заданных размеров и плотности, можно определить критическую скорость срыва:
-ту-
м/с
2g(Vi-V)(d + ^) (% + an)Y
где V — критическая скорость срыва обломков на дне реки; g — ускорение силы тяжести; Yi — плотность обломка; у — плотшУсть воды; d — диаметр частицы; А—постоянная величина; ал — коэффициент лобового усилия; а'п — ,коэффициент !подъемного усилия.
При Yi'=2,65, Л = 0,0014, ^ + ^=0,42. В этом случае расчетная критическая скорость срыва определяется уравнением
v = (JL)0'2 і /2S(Vi-V) (^ +0,0014) к 1.0 ) V 0,42Y
Опытным путем доказано, что передвигающая скорость в 1,35— 1,5 раз выше критической скорости срыва.
Масса обломков, перемещаемых потоком, пропорциональна скорости течения в шестой степени (закон Эри), а их диаметр соответствен© !пропорционален квадрату скорости.
Скорости потоков, необходимые для начала движения обломков разного размера, !приведены в табл. 4/2.
Таблица 42 Критическая скорость срыва.
По В. Гончарову и М. Великанов у
Средний
Скорость.
диаметр
Средний диа-
Скорость.
обломков,
м/с
метр облом-
MM
ков, MM
0,10
0,27
1,10
0,25
0,31
25,0
1,20
0,50
0,36
50,0;
1,50
1,00
0,45
7ЗД
1,75
2,50
0,65
100,0
2,00
5,00
0,85
150,0}
2,20
10,00
1,00
200,0
2,40
Рис. 251. Зависимость между скоростью потока, эрозией, перемещением и отложением частиц различного размера. По В. Батурину
Размеры ч Jcmuu. мм
График связи скорости потока с эрозией русла и размером перемещаемых при этом частиц приведен на рис. 251.
Скорость течения рек меняется во времени и пространстве, перераспределяя аллювиальные массы как в отдельные периоды их накопления, так и на разных участках реки.
Скорости течения рек испытывают как вековые, так и сезонные колебания. Вековые изменения скорости связаны с изменением базиса эрозии реки, «при котором скорость течения режо возрастает и затемно мере развития эрозионного цикла медленно падает. При сезонных ко-
лебаниях расхода воды скорость течения в паводки значительно выше, чем в межень. Наибольшее количество обломочного материала переносится при паводках, несмотря на их кратковременность.
Скорость течения реки распределяется неравномерно по отдельным элементам ее русла, среди -которых выделяются: 1) перекаты, 2) плесы, 3) вогнутые берега, 4) выпуклые берега (рис. 252). В межень наибольшие скорости течения приурочены (к перекатам, в пределах которых и происходит смыв донных осадков. »В паводки, наоборот, наибольшие скорости возникают на плёсах, где осуществляется интенсивный размыв речного ложа. Таким образом, в паводки обломочный материал сносится с плёсов на перекаты, а в низкую воду происходит размыв
Плёс
Рис. 252. Схема соотношений переката и плёсов. По Е. Шанцеру.
І — прирусловые отмели; 2 — склоны переката и мелководье плёсов; 3 — то же, на большой глубине; 4 — склоны плёса; 5 — плёсовые ложбины; 6 — главное течение (стрежень); 7 — гребеиь переката
Рис. 253. Изменение крупности дойных отложений на участке р. Волги. По 3. Сва-
ричевской и др.
/ — глина; 5 —мелкий песок; 5—песчаная пыль; 4 — средний песок; 5 —крупный песок- 6-
гравий '
перекатов и перемещение аллювия на плёсы. Все это приводит к неравномерному расределению речных осадков на дне реки по массе и размеру (рис. 253).
Скорость течения верхнего слоя ©оды у вогнутых берегов реки выше, чем у выпуклых (рис. 254), а возникающие при этом донные течения ориентированы так, что снос материала происходит со стороны вогнутого берега к выпуклому (рис. 255).
Скорость течения меняется также с изменением живого сечения потока, увеличиваясь на интервалах сужения и обмеления реки. Она возрастает с уклоном реки и уменьшается \при выполаживании ее дна.
Рис 255. Схема размыва и намыва берегов реки с участием дониых течений. По Е. Шанцеру.
1 — стержень; 2 — донные течения; берега: 3 — намываемые, 4 — размываемые
Рис. 257. Водоворот у берегового выступа, создающий «улов» речных осадков
Течение реки искажается в местах впадения (притоков (рис. 256), и у разного рода естественных и искусственных іпреград, создающих торможение іпотека, завихрения воды, перепад скорости течения и «улов» аллювиального "материала (рис. 257).
На распределение скоростей в поперечном сечении потока воздействуют также детали морфологии дна реки и изменение коэффициента шероховатости его, приводящие к неравномерной струйчатой структуре потока, обусловливающей в свою очередеь струйчатое распределение обломков разной плотности и размера в русловых отложениях (ірис. 2,58).
200 400 000м
РЗ/ ЕЕЗ2 CEEk 1?* Е53<5"
Рис. 258. Схема донных течений и струйчатого распределения аллювия иа Поднов-
ском перекате. По М. Великанову.
Течения: / — восходящие; 2 — нисходящие; 3 — донные; 4 — область транзита донных осадков;
5 — эпюры донных скоростей
Снос делювиальных обломков по дну реки вследствие сальтации осложняется волнообразным, или грядовым, движением донных осадков, формирующим косую слоистость речных отложений. Движение подводных гряд происходит вследствие переката обломков с пологой стороны вала на крутую. Скорость их движения составляет сотые и тысячные доли скорости потока и может достичь десятков метров в сутки. Грядовые движения осадков по дну реки, возникающие при достижении определенной скорости течения, носят массовый характер и оказывают некоторое влияние на дифференциацию материала и формирование россыпей. Передвижение подводных гряд, как показали эксперименты, способствует постепенному отставанию тяжелой фракции в тыловых частях аллювиальных валов и ее равномерному погружению на дно (рис. 259).
