6B08674- су ресурстары және суды пайдалану білім беру бағдарламасы бойынша
Ашық арналардағы тасынды қозғалысы
жүктеу/скачать 6,17 Mb.
|
gidrodinamika umk vrv 21-1
| 14.2. Ашық арналардағы тасынды қозғалысы
Жоғарыда айтылғандай ашық арнадағы тасындылар екіге бөлінеді: түптік тасындылар және жүзінді тасындылар болып. Түптік тасындылардың қимылы әртүрлі болады: кейбірі дөңгелейді, кейбірі сәл көтеріліп барып қайта отырады. Егер жылдамдық одан артса, онда қозғалатын түйіршіктер саны көбейіп қозғалыс қарқыны үдейді. Арна түбінде майда толқын тәрізді құмды үйінділер пайда болады. ________________________________ – түйіршіктің геометриялық параметрлері; - В.В.Романовскийдің ұсынысы бойынша Жылдамдықтың одан әрі көтерілуі құмды толқындардың ұзындығын және биіктігін арттырады. Құм толқынының төменгі құдықтарында пайда болатын ұйтқу толқын еңістігін көбейтеді. Арна түбіндегі құмды толқынның қалыңдығының өзгеруі өз алдына бөлек мәселе. Су түбіндегі түйіршікті орнынан қозғалта алатын жылдамдықты қозғау жылдамдығы (Vқ) дейді. Қатты түйіршіктің (А) қарсы алдынан болатын ағынның қысым күші мен оның артында болатын төмен қысым күшінің (құйын әсерімен) айырмасы (ΔPx), қатты түйіршікті х бойымен төмен итереді (13.2-сурет). А түйіршігінің айналасындағы басқа түйіршіктердің өзара орналасуына байланысты жергілікті кедергі Rxәртүрлі болады. Егер болса, түйіршік орнынан қозғалады. 13.2-сурет Түйіршік қозғалысын дұрыс түсіну үшін тіктеме бойымен қандай күштер әсер ететінін талдайық. Біріншіден, Архимедтің көтергіш күші, , әсер етеді. Екіншіден, қатты түйіршіктің жоғарғы жағындағы жылдамдық, оның төменгі жағындағы жылдамдықтан көп, сондықтан қысым айырмашылығынан туындайтын көтергіш күш пайда болады. Оның шамасы Жуковский – Кутт формуласы арқылы табылады (13.6) - түйіршіктің ағынға көлденең өлшемі; - ағын жылдамдығы; Г – жылдамдық циркуляциясы, жұқа пластина үшін шар үшін Г=0. Егер жалпы көтергіш күші түйіршіктің салмағынан көп болса, онда түйіршік су түбінен ажыратылады; Үшіншіден, ағын түбінде өз ырғағымен пайда болып тереңдіктің 2/3 бөлігіне дейін көтерілетін әртүрлі масштабтағы ұйтқулар бұл процесті үдетеді. Майда құм түйіршіктер тіптен жоғары көтеріліп жүзінді тасындыларды құрайды. Пайда болатын ұйтқулардың ең үлкен өлшемі ағынның көлденең шамасы мен оның жылдамдығына тәуелді. Құм түйіршіктерін жоғары көтеріп жүзінді күйге түсіретін жылдамдықты жүздіргіш жылдамдық деп атайды. Егер жылдамдық енді кішкене азайса, жүзінді тасындылар су түбіне отыра бастайды. Сол кезде су түбінен көтерілген ұйтқу ол түйіршіктерді тағы жоғары көтереді. Сөйтіп жүзінді ағын бойымен төмен қарай тасымалдана береді. А және Б құм түйіршіктерінің тұрбуленттік ағындағы траекториясы 13.3-суретегідей болады. 13.3-сурет Әрине, құм түйіршіктері кіші болған сайын олар жоғары көтеріледі. Ірі түйіршіктер су түбінде жылжиды, дөңгелейді, ал одан ірілері тіптен қозғалмауы да мүмкін. Егер су түбіне жақын тереңдікте құм тасындылары қатпар-қатпар болып судан ерекшеленіп қозғалса, ондай ағынды ағын стратификациясы дейді. Әдетте, арна түбі мен су ағынының арасында жерасты (құм) алмасу жүріп жатады. Су түбінен біраз құм жоғары көтерілсе, біраз құм жүзіндісі мол қабаттан арна табанына түседі. Егер отырған (шөккен) құмнан көтерілген құм көп болса, онда арнаның шайылып жатқаны, ал егер керісінше, көтерілген құмнан шөккен құм көп болса, онда арна түбі көтеріледі, түптік тасынды қалыңдығы артады, яғни арна жерастыталады (құмдалады). Шөккен құмның шамасы көтерілген құмның шамасына пара-пар болса, онда ағынның құмға қаныққаны, арын түбінен көтерілетін құмның тұрақталғаны. Әрине тұрбуленттік ағында судың лыпылдық жылдамдығымен жүзінді құмның гидравликалық ірілігіне байланысты әр құм өз биіктігін табады. Жалпы тіктеме (вертикаль) бойынша құмның таралу заңдылықтарын қарастыру үшін бірнеше жиі қолданылатын ғылыми атауларды анықтап алайық. Берілген өтім қимасынан уақыт бірлігінде ағып өтетін қосындылар көлемін гидроқоспа (суқоспа) өтімі деп атайды. Егер жүзінді құмның (жерастытың) судағы үлесі аз болса, онда суқоспаның өтімін су өтіміне тең деп алуға болады. Қатты қосынды өтімі (көлемдік немесе салмақтық) деп, уақыт бірлігінде, өтім қимасынан өтетін қатты түйіршіктер көлемін (салмағын) айтады. Көбінесе мәселе қоспа көлемінің (массасының) бірлігінде болатын құмның көлемі (массасы) туралы болады. Мұндайда “судың лайлығы”, немесе “судың көмескілігі” сөз болады. Қатты күйдегі қоспа көлемінің барлық гидроқоспа көлеміне қатынасын қатты қоспаның концентрациясы деп атайды, оны с әріпімен белгілейді (13.7) - су өтімі; QҚ - қоспа өтімі; QГҚ - гидроқоспа өтімі. Қатты күйдегі қоспа көлемінің (массасының), оны таситын ортаның (судың) көлеміне (массасына) қатынасын суқоспаның консистенциясы дейді, Өзендер мен каналдардағы тасындылар қозғалысына олардың өзара байланысы көп әсер етеді. Мысалы, құм түйіршігі мен сазды жерастытың, майда шағал мен құмның және сазды жерастытың өзара байланыстылығын, оларды орнынан қозғалту үшін керекті күштің немесе түптік қозғағыш жылдамдықтың шамасын білу, жіті зерттеулерді қажет етеді. жүктеу/скачать 6,17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|