Загрузка материала кровати
В нагрузку речной системы включены три компонента: растворенная нагрузка , смывная нагрузка и нагрузка руслового материала. Загрузка пластового материала – это часть осадка , переносимая потоком , содержащим материал, полученный из пласта . [1] Нагрузка пластового материала обычно состоит из всей нагрузки пласта и доли взвешенной нагрузки , представленной в донных отложениях. Обычно он состоит из зерен крупнее 0,062 мм, основным источником которых является русло канала. Его важность заключается в том, что его состав соответствует составу слоя, и поэтому транспортируемый материал может активно обмениваться с слоем. По этой причине нагрузка русла оказывает влияние на морфологию русла реки. Нагрузка на пласт и нагрузка на смыв (осадок, который поднимается высоко в потоке и не извлекает из него немалого количества энергии) вместе составляют общую нагрузку наносов в ручье. [2] Порядок, в котором рассматривались три компонента нагрузки – растворенный, смыв, материал слоя – можно рассматривать как прогрессию: скорости переноса становятся все более медленными, так что пик нагрузки все дальше и дальше отстает от пика потока во время любого события. [3]
Транспортировка осадков
[ редактировать ]Загрузка подстилочного материала состоит из более крупных зерен, чем любая другая загрузка. Скорость перемещения зерна зависит от транспортной способности потока. Частицы движутся путем перекатывания, скольжения или сальтации (подпрыгивания или подпрыгивания зерен) со скоростями, меньшими, чем у окружающего потока. Перекатывание является основным способом переноса в ручьях с гравийным слоем, в то время как сальтация, при которой зерна перескакивают по руслу серией низких траекторий, в основном ограничивается песками и мелким гравием. [3] Для оценки скорости переноса отложений через речную систему используются различные уравнения. Уравнения расхода пластового материала обычно применимы только в пределах диапазона условий потока и размеров отложений, для которых эти уравнения были выведены. [4] Переменные, используемые для характеристики переноса нагрузки материала пласта, как описано Кумаром (2012), следующие: [5]
– Геометрия канала: b (ширина канала), y (глубина потока) и BF (форма русла канала)
– Динамические свойства: Q\ (разгрузка канала), Sf (трение / наклон энергии), τb ( напряжение сдвига в слое ) и τc (критическое напряжение сдвига или напряжение сдвига Шилдса)
– Свойства осадка: d (средний размер осадка), σ (коэффициент градации частиц осадка) и Gs (удельный вес)
– Свойства жидкости: ν (вязкость)
Перенос нагрузки материала подстилки ( C ) является функцией всех вышеперечисленных параметров, т.е.:
C = f (b , y , BF, Q , Sf , τ b, τ c, d , σ , Gs , ν)
Знания о переносе наносов важны для таких усилий, как восстановление рек, защита экосистем, судоходство и управление инфраструктурой. [6]
Измерения
[ редактировать ]Прямые и косвенные методы — это два способа измерения материала слоя. Прямое измерение осуществляется с помощью физической ловушки, при которой устройство контактирует со слоем, «позволяя осадку, транспортируемому в виде донной нагрузки, накапливаться (или задерживаться) внутри пробоотборника в течение определенного периода времени, после чего пробоотборник поднимается на поверхность, материал опорожняется и взвешивается для определения веса, транспортируемого в единицу времени». [6] Существует три типа пробоотборников прямого отбора проб: ящик или корзина, поддон или лоток, а также устройства с перепадом давления, как описано Хаббеллом (1964). [7] Измерения расхода донной нагрузки редки и часто имеют неизвестную точность, поскольку ни один пробоотборник донной нагрузки не подвергался всесторонним испытаниям и калибровке в широком диапазоне гидравлических условий. [4] Ящик для отбора проб имеет отверстие, через которое может проникать осадок, пробоотборники для лотков или лотков размещаются перед открытой передней частью ящика, а пробоотборник с перепадом давления предназначен для создания перепада давления на конце сопла. Точные полевые измерения провести очень сложно, ошибки в основном связаны с самими измерительными приборами и с резкими временными изменениями скорости переноса, которые являются характерной особенностью движения пластового материала. [8] [9] Косвенные измерения могут выполняться с помощью трассера, повторных исследований каналов, измерения скорости пласта или велосиметрии. Ни один метод не является полностью удовлетворительным, но косвенные исследования каналов, при условии, что они достаточно детальны в масштабе охвата, могут дать надежные результаты и имеют преимущества минимального нарушения потока и интегрированного во времени отбора проб, который усредняет краткосрочные колебания уровня воды. тариф на транспортировку. [10]
Важность
[ редактировать ]Материал русла влияет на морфологию русла реки. Перенос русловых веществ в аллювиальных реках является основным связующим звеном между речной гидравликой и речной формой. [11] и отвечает за построение и поддержание геометрии канала. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Р. Дж. Гард; КГ Ранга Раджу. (2000). Механика транспорта наносов и проблемы аллювиальных водотоков . Нью-Дели: Нью Эйдж Интернэшнл. п. 262. ИСБН 978-81-224-1270-3 .
- ^ Бельперио, А (1979). «Комбинированное использование кривых нагрузки при промывке и нагрузки на материал подстилки для расчета общей нагрузки: пример реки Бурдекин, Австралия». КАТЕНА . 6 (3–4): 317–329. Бибкод : 1979Caten...6..317B . дои : 10.1016/0341-8162(79)90027-4 .
- ^ Jump up to: а б Найтон, Дэвид (1998). Речные формы и процессы: новый взгляд . Нью-Йорк: John Wiley and Sons Inc.
- ^ Jump up to: а б Эндрюс, Эд (1 февраля 1981 г.). «Измерение и расчет расхода пластового материала в мелком ручье с песчаным дном, Мадди-Крик, Вайоминг». Исследования водных ресурсов . 17 (1): 131–141. Бибкод : 1981WRR....17..131A . дои : 10.1029/WR017i001p00131 . ISSN 1944-7973 .
- ^ Кумар, Бимлеш (1 июля 2012 г.). «Нейросетевое прогнозирование переноса нагрузки пластового материала» . Журнал гидрологических наук . 57 (5): 956–966. дои : 10.1080/02626667.2012.687108 . ISSN 0262-6667 . S2CID 121015519 .
- ^ Jump up to: а б «Измерение переноса наносов в реках с песчаным дном: взгляд на два косвенных метода отбора проб» (PDF) . pubs.usgs.gov . Архивировано из оригинала 21 октября 2015 г. Проверено 17 декабря 2015 г.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) - ^ «Приборы и методы для измерения пластовой нагрузки» (PDF) . pubs.usgs.gov . Архивировано из оригинала (PDF) 18 ноября 2016 г. Проверено 17 декабря 2015 г.
- ^ Хаббелл, Д.В. (1987). Отбор проб и анализ пластовой нагрузки . Чичестре: Уайли. стр. 89–106.
- ^ Гомес, Бэзил (август 1991 г.). «Постельный транспорт». Обзоры наук о Земле . 31 (2): 89–132. Бибкод : 1991ЕСРв...31...89Г . дои : 10.1016/0012-8252(91)90017-А .
- ^ Лейн, СН; Ричардс, К.С. и Чендлер, Дж.Х. (1995). «Морфологическая оценка интегрированной во времени скорости транспортировки пластовой нагрузки». Исследования водных ресурсов . 31 (3): 761–72. Бибкод : 1995WRR....31..761L . дои : 10.1029/94WR01726 .
- ^ Гомес, Бэзил (14 ноября 2006 г.). «Потенциальная скорость перевозки кроватных грузов» . Труды Национальной академии наук . 103 (46): 17170–17173. Бибкод : 2006PNAS..10317170G . дои : 10.1073/pnas.0608487103 . ISSN 0027-8424 . ПМК 1859904 . ПМИД 17088528 .
- ^ Гудвин, Питер (1 января 2004 г.). «Аналитические решения для оценки эффективного расхода». Журнал гидротехники . 130 (8): 729–738. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9429(2004)130:8(729) . ISSN 0733-9429 .