Циркуляция воды в руслах рек - раздел Философия, Конспект лекций по курсу Гидрология Специальности: Мосты и транспортные тоннели В Руслах Рек Существует Три Вида Течения: Верховое, Сходящееся, Клинообразное...
В руслах рек существует три вида течения: верховое, сходящееся, клинообразное и низовое, расходящееся.
Классическая форма циркуляции на прямых участках имеет вид (рис.17).
Причиной этого явления является то, что более быстрое фарваторное течение «втягивает» воду от берегов, создавая зону повышенного уровня воды на середине реки. Исходя из уравнения неразрывности потока, на фарваторе вода перемещается в глубину, а потом к берегам. В результате формируется т.н. винтообразное течение с двумя зонами циркуляции.
На закруглениях реки форваторное течение прижимается к вогнутому берегу и две формы циркуляции течения вырождаются в одну (рис. 18).
Природа циркуляционных течений объясняется действием центробежной силы, силы тяжести, а также силы Кариолиса.
Эпюры скоростей и центробежной силы будут аналогичны, различие будет в величинах, т.к. центробежной сила зависит от квадрата скоростей. Силы избыточного давления, возникающие за счет поперечного уклона, распределяются одинаково по глубине. В итоге результирующая сила в верхних слоях будет направлена к вогнутому берегу, а в нижних слоях – к выпуклому берегу. Это вызывает поперечную циркуляцию воды в русле.
Оценим, насколько поднимется уровень воды у вогнутого берега, если R =100 м, В – 50 м и V - 3 м/c.
Что касается силы Кариолиса, т.е. отклоняющей силы вращения Земли, то она равна: Pk = 2*V * ω * siп Ω (где ω – угловая скорость вращения Земли., Ω - широта места).
При течении с юга на север (вогнутый правый берег) центробежная сила суммируется с силой Кариолиса, с севера на юг (вогнутый левый берег) – вычитаться из центробежной силы (рис. 18).
Рис. 18
Тема 7
Регулирование стока воды
Все темы данного раздела:
Предмет гидрологии
Гидрология– наука, изучающая гидросферу, её свойства, процессы и явления, связанные с поверхностными водами. протекающие в ней во взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой.
Распределение и круговорот воды на Земле
В Мировой океанесодержится 1340*106 км3 воды. Поверхность Океана – 71% от общей площади Земли. Таким образом, если воду Океана равномерно распределить по всей
Водный баланс
Для оценки круговоротов воды используется метод водного баланса,который является частным случаем закона сохранения вещества в природе. Он основан на очевидном свойстве: разность ме
Водные ресурсы и водообеспеченность
В общем виде водными ресурсами называют воды Земли, пригодные для использования человеком в процессе его жизнедеятельности.
К ним относят относят все воды на Земном шаре, за исключением во
Гидрографическая сеть суши
Вода, поступающая на поверхность земли в виде осадков, талой воды или выходящая из подземных источников, собирается в понижениях рельефа и стекает под действием силы тяжести, образуя отдельные стру
Основные элементы речных систем
Рекойназывают водный поток сравнительно больших размеров, текущий в разработанном им русле и питающийся за счет поверхностного (склонового) и подземного стока.
Совокупност
Тип питания рек. Фазы водного режима
Питание рек происходит поверхностными и подземными водами. Поверхностное питание в свою очередь подразделяется на снеговое, дождевое и ледниковое.
Снеговоепитание рек обус
Гидрограф стока
Общее представление о гидрологическом режиме реки даёт гидрограф стока – хронологический график изменения расхода воды в течение года или сезона в данном конкретном створе водотока
Характеристики и факторы стока
Основными характеристиками гидрологического режима водотоков, которые наиболее часто используются в практических целях, являютсяречной сток и уровни воды.
Для характеристи
Связь расходов и уровней воды
Между расходами и уровнями воды в реке существует достаточно тесная связь. Кривую этой связи называют кривой расходов воды (рис.7).
Рис. 7. Кривые расходов (1), площад
Ледовый режим рек
Значительное влияние на работу ГТС на территории России оказывает ледовый режим водного объекта. Поэтому его необходимо учитывать при их проектировании и эксплуатации.
Весь зимний период р
Мониторинг состояния водных объектов
При проектировании и эксплуатации ГТС: системы водоснабжения и водоотведения, мостовые переходы, водопропускные сооружения и пр., необходимо располагать определенным объемом информации о состоянии
Основы гидрологических расчетов
На любом водном объекте (река, озеро, водохранилище, болото и т.д.) происходят постоянные изменения уровня и стока воды, её температуры и химизма, режима наносов, русловых деформаци
Характеристик. Расчеты стока воды
1. Принципы формирования стока талых и дождевых вод со склонов водосбора в гидрографическую сеть можно представить в виде схем взаимодействия элементов водного бала
Гидрологических характеристик
На практических занятиях даются понятия о расчетных гидрологических характеристиках (РГХ). В зависимости от наличия данных наблюдений за расходами и уровнем воды в реках для определения РГХ применя
Максимальные расчетные расходы воды
Максимальным расчетным расходом воды (Qp%) называется расход воды, на пропуск которого рассчитываются размеры плотин, мостов и труб. Расчетная вероятность превышения этого расхода Р% зависит от кап
Максимальные расходы дождевых паводков
Для площадей водосбора в тундровой или лесной зонах более 200 км2 расчеты ведутся по редукционной формуле 1 типа (СП):
Qp% = q200 * (200 / F)n
Внутригодовое распределение стока воды
Для решения большинства практических задач недостаточно определить объемы (слои) стока за год, половодье или паводок. Необходимо знать распределение стока внутри года, и прежде всего, в наиболее кр
Минимальный сток
Минимальным стоком называется сток, который проходит в реках в летне-осеннюю и зимнюю межень, когда река переходит на грунтовое питание, а поверхностный сток прекращается.
В тундровой и ле
Расчетные гидрографы стока воды
Расчетные гидрографы (РГ) стока необходимы для проектирования водохранилищ, в расчетах отверстий при пропуске высоких вод, при затоплении пойм и лиманов и др.
Форма расчетных гидрографов п
Воды в реках.
1. Закономерности движенияводы в реках изучаются гидравликой и гидромеханикой.
Вода двигается под действие силы тяжести. Скорость течения зависит от величины составляющей
Движение паводочной волны
Установившейся режим движения воды в реках нарушается при резком увеличении притока воды, например, в период половодья, паводков и попусков из водохранилищ. В этих случаях происходит формирование п
По живому сечению реки
В реках имеет место развитое турбулентное движение воды, в связи с чем наблюдается пульсация скоростей.
Скорость в точке потока (актуальную) можно представить в виде суммы осредненной скор
Основные положения
Сток воды в большинстве рек РФ внутри года и в многолетнем разрезе распределяется неравномерно. Свыше 70…80% стока приходится на многоводный период прохождения половодья и паводков, продолжительнос
Водохозяйственные балансы
Задачи эффективного использования водных ресурсов и регулирования стока должны решаться только на основе составления водохозяйственных балансов (ВХБ) по бассейнам рек, районам и регионам РФ.
Основы расчета водохранилищ
Основными характеристиками водохранилищ являются (рис. 19):
По уровню воды – НПУ, ФПУ, УМО.
По объему воды:полный объем – V ( НПУ – дно ), полезн
Диспетчерский график водохранилища
В период эксплуатации ни одно из ВДХ не работает в режиме постоянной отдачи. В многоводные периоды и годы образуются излишки воды, которые сбрасываются из ВДХ. В маловодные годы и периоды неизбежно
Противопаводковые водохранилища
Выше были рассмотрены основные методы расчета запасных водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока.
ЗадерживающиеВДХ, как отмечено выше, слу
Структура речного русла
Русло в плане имеет, как правило, извилистую форму. По генезису различают два вида речных извилин:
Орографические. Обусловлены наличием в русле каких либо местных сопротивлений, например,
Твердый сток
Энергия потока расходуется на преодоление сопротивления со стороны дна и берегов, а также на размыв и перенос грунта со склонов водосбора в водоприемник. Уровень воды в водоприемнике представляет д
Русловые процессы и их типизация
Русло управляет потоком и формирует поле скоростей, а поток в свою очередь влияет на форму своего русла, производит размыв и намыв наносов, создает себе русло, отвечающее его скоростному полю. Тако
Мостовая гидрология. Задачи гидрологических и гидравлических расчетов водопропускных труб и мостов.
1. Мостовая гидрология– дисциплина, изучающая вопросы гидрологического обоснования конструкций и параметров водопропускных сооружений на автомобильных и железных дорогах. Под гидро
Мостовых переходов через водотоки
Основные гидрологические требования к выбору трасс МП с учетом типа русловых процессов, который наблюдаются в створе проектируемого МП, были изложены на прошлой лекции.
Для определения пар
Морфометрические работы
При отсутствии или недостаточности данных по стоку и уровнями воды в створе проектируемого МП проводят морфометрические работы. Их цель – установить значения РГХ на основании данных измерений попер
С водомерных постов в створ МП
В случае расположения водомерного поста в непосредственной близости от створа МП, перенос уровней Нр% (Нн%) с поста в створ МП производят по уклону водной поверхности в паводок, т.е.: Нр% (МП) = Нр
Мостовых переходов
Согласно указаниям СНиП 2.05.03 – 84. Мосты и трубы. М., 1996 г. отверстия МП рассчитываются на пропуск расчетного расхода 1% или 2% вероятности превышения Qр% при расчетном уровне воды той же веро
По балансу наносов
Расчеты основаны на совместном решении уравнений неразрывности потока, баланса наносов и формул для определения расхода влекомых наносов.
Дифференциальное уравнение баланса наносов в створ
Основные регуляционные сооружения (РС) МП
Предназначены для регулирования водных потоков, пересекаемых дорогой, в т.ч. мостовыми переходами. С этой целью у МП возводят комплекс сооружений, которые должны обеспечить плавный ввод пойменного
И срезка грунта
Как известно, водопропускная способность МП зависит от формы поперечного сечения под мостом. В большинстве случаев форма живого сечения потока под мостом занимает промежуточное положение от треугол
Основы гидрометрии
При проектировании и эксплуатации ГТС, включая, системы водоснабжения и водоотведения, мостовые переходы, водопропускные сооружения и пр., необходимо располагать определенным объемом информации о с
Плотины
Плотины – водоподпорные ГТС, перегораживающие водоток и его долину и служащие для создания запасов воды в запасных водохранилищах или же для снижения максимальных расходов воды в реке (противопавод
Критические
Wв - при ФПУ
Wф - при нарушении работы противофильтрационных
устройств
Wс - сейсмическое воздействие
В зависимости от величин и сочетания всех ук
Грунтовые плотины (ГП).
ГП возводятся из местного грунта или из грунтов ближайших карьеров.
К преимуществам ГП можно отнести:
а) невысокую стоимость строительного материала – грунта,
б) возможно
Водопропускные сооружения (ВПС)
ВПС предназначены для пропуска воды из ВБ водохранилища в НБ.
По назначению различают следующие виды ВПС:
а) водосброс – ГТС, предназначенное для сброса воды во избежания переполн
Системы водоснабжения
В результате ИГИ на стадии обоснования инвестиций в строительство систем водоснабжениядолжна быть дана оценка:
водного объекта, выбранного в качестве исто
Системы водоотведения
Инженерно-гидрометеорологические изыскания для обоснования инвестиций в строительство системводоотведенияи прежде всего выпусков сбросных вод с УТ должны предусмат
Новости и инфо для студентов