Oqim tezligining Lena daryosi relefiga bog'liqligi. Turli chuqurliklarda suv oqimi tezligi Tog' va pasttekislik daryolarining oqim tezligi

O'rtacha oqim tezligi daryoning uzunligi bo'ylab kanalning kesma o'lchamlarining o'zgaruvchanligi tufayli o'zgarib turadi. Muayyan ko'ndalang kesimda o'rtacha tezlik daryoning chuqurligi va kengligi bo'ylab oqimning alohida nuqtalarida o'lchangan mahalliy tezliklarni o'rtacha hisoblash yo'li bilan topiladi. O'z navbatida, oqimning turli nuqtalarida mahalliy tezliklar bir-biridan sezilarli darajada farq qiladi. Ular, odatda, sirtda pastki qismga qaraganda kattaroqdir va qirg'oqlarda, aksincha, daryoning o'rta qismiga qaraganda kichikroqdir.

Bu taqsimotga kanalning ko‘ndalang kesimining shakli va hududdagi suv harakati sharoiti kuchli ta’sir ko‘rsatadi.

Daryo tubida o'simliklar yoki boshqa qo'shimcha pürüzlülük mavjudligi pastki suv oqimi tezligining pasayishiga olib keladi. Qishda erkin yuzada muz qoplamining shakllanishi suv harakati uchun qo'shimcha qarshilik hosil qiladi. Natijada sirt oqimining tezligi pasayadi va maksimal tezliklar oqim qalinligiga o'tadi. Bu esa, qishda daryoning ko'ndalang kesimidagi o'rtacha tezliklarning yoz davriga nisbatan kamayishiga olib keladi, qolgan barcha narsalar teng.

Mahalliy oqim tezligining tirik ko'ndalang kesim bo'ylab taqsimlanishini tahlil qilish uchun amalda ular butun ketma-ketlikda oqim chuqurligi bo'ylab alohida nuqtalarda o'lchanadi. yuqori tezlikdagi vertikallar, daryoning kengligi bo'ylab chizilgan. Shaklda. 4.4-rasmda vertikallar bo'yicha o'lchangan oqim tezligi bilan daryo tubining ko'ndalang kesimi profili ko'rsatilgan. Ushbu misolda joriy tezliklar o'lchangan 5 oqim chuqurligi bo'ylab nuqtalar. Daryo profili ko'rsatadi izotaxlar - kanalning kesimida teng tezlikli chiziqlar.

Qurilishning yuqori qismi ko'rsatadi diagramma daryoning eni bo'ylab vertikallar bo'yicha o'rtacha oqim tezligini taqsimlash va nuqta chiziq - ochiq qismdagi o'rtacha oqim tezligining qiymati.

Oqim chuqurligi bo'ylab alohida nuqtalarda suv oqimi tezligini o'lchash asosida uni qurish mumkin. diagramma ularning vertikal taqsimlanishi. Bunday qurilishning namunasi rasmda ko'rsatilgan. 4.5. Ushbu grafikdagi vertikal o'q suvning erkin yuzasidan tezlikni o'lchash nuqtalarigacha bo'lgan masofani shkala bo'yicha, gorizontal o'q esa bu tezliklarning qiymatlarini ko'rsatadi. O'rtacha vertikal tezlik odatda masofada bo'ladi 0,4 soat, daryoning pastki qismidan hisoblash.

Har bir aniq holatda, oqim tezligining vertikal va kanalning kengligi bo'ylab taqsimlanishi hududdagi suv harakati shartlariga bog'liq. Odatda, maksimal sirt oqimi tezligi va vertikallarda eng yuqori o'rtacha oqim tezligi kanalning yashash qismida maksimal chuqurliklar sohasida kuzatiladi. Riflelarda o'rtacha oqim tezligi diagrammasi vodiylar oqimiga nisbatan daryoning kengligi bilan mos keladi. Daryoning kengligi bo'ylab tezliklarni taqsimlashda eng katta notekislik kanal burilib ketadigan joylarda kuzatiladi. Bunday holda, oqimning maksimal tezligi daryoning konkav - bosilgan qirg'og'i yaqinida to'planadi. Shaklda. 4.6-rasmda daryoning miltiq kesimida o'rtacha vertikal tezliklarni taqsimlash sxemalari ko'rsatilgan.

Guruch. 4.6. O'rtacha oqim tezligini taqsimlash

daryoning miltiq qismida

Oqim tezligining daryoning kengligi bo‘yicha taqsimlanishi tahlili shuni ko‘rsatadiki, oqimning o‘zagida, kanalning eng chuqur qismida suvning haqiqiy oqim tezligi doimo jonli kesma bo‘yicha o‘rtacha ko‘rsatkichdan yuqori bo‘ladi.

Shuning uchun texnik-iqtisodiy hisob-kitoblarni amalga oshirishda kontseptsiya kiritiladi ish oqimi tezligi, uning qiymatini quyidagi munosabatdan topish mumkin:

, (4.8)

Qayerda: Vav - ko'rib chiqilayotgan daryo kesimida tirik kesim bo'ylab oqimning o'rtacha tezligi, m / s;

D.V.- navigatsiya kanali o'qi bo'yicha oqim tezligi va daryoning ma'lum bir qismida ochiq uchastka bo'ylab o'rtacha tezlik o'rtasidagi farq, m/s.

O'rtacha oqim tezligi Chezy formulasi yordamida yoki maydon o'lchovlari asosida aniqlanishi mumkin. Daryodagi oqim tezligi maxsus asboblar bilan o'lchanadi - gidrometrik hisoblagichlar(4.7-rasm) yoki floatlarni ishga tushirish orqali. Bir miqdorning qiymatini aniqlang D.V. daryoning cho'zilgan qismi bo'ylab to'g'ridan-to'g'ri o'lchovlar juda qiyin ko'rinadi.

Guruch. 4.7. Gidrometrik aylanuvchi stol:

1 - pichoqlar; 2 - tana; 3 - quyruq qismi;

4 - novda; 5 - elektr terminallari

Amalda, daryoning alohida uchastkasi uchun ish tezligi oqimni kuzatib borishda kemaning qirg'oqqa nisbatan tezligini o'lchash yo'li bilan aniqlanadi. Vin va oqimga qarshi Vvv formula bo'yicha

. (4.9)

Taxminiy hisob-kitoblar uchun u ko'pincha olinadi

Oqimning ish tezligini bilib, siz kemaning qirg'oqqa nisbatan tezligini topishingiz mumkin:

pastga qarab harakatlanayotganda

, (4.11)

yuqoriga qarab harakatlanayotganda

, (4.12)

Qayerda: Vs - kemaning tinch suvdagi tezligi (oqim bo'lmaganda), m / s.

Kema tezligining olingan qiymatlari amalda yuklarni etkazib berish vaqtlarini rejalashtirish va jo'natish jadvallarini tuzishda qo'llaniladi.

KO'PROQ:

Daryolarda ko'plab muhandislik inshootlarini qurishda ma'lum bir joyda soniyada oqadigan suv miqdori yoki ular aytganidek, suv oqimini bilish kerak. Bu ko'priklar, to'g'onlarning uzunligini aniqlash uchun, shuningdek, sug'orish va suv ta'minoti uchun zarur.

Suv oqimi odatda soniyada kubometrda o'lchanadi. Yuqori suv paytida suv oqimi past suv davridagi oqimdan, ya'ni yozning past darajalarida juda farq qiladi. 7-jadvalda misol tariqasida ayrim daryolar uchun oqim tezligi keltirilgan.

Agar biz daryoni oqim bo'ylab aqliy ravishda kesib tashlasak, biz daryoning "tirik kesimi" deb ataladigan qismini olamiz. Daryoning tirik kesimida oqim tezligining taqsimlanishi juda notekis. Oqim tezligiga kanalning chuqurligi, uning shakli va daryo o'z yo'lida duch keladigan to'siqlar, masalan, ko'prik tayanchi, orol va boshqalar ta'sir qiladi.

Odatda qirg'oqlar yaqinida tezlik pastroq bo'ladi, lekin o'rtada, daryoning chuqurroq qismida tezlik sayoz qismiga qaraganda ancha yuqori. Oqimning yuqori qismida tezliklar kattaroq, pastki qismga qanchalik yaqin bo'lsa, shunchalik kamroq bo'ladi. Daryoning tekis qismida eng yuqori tezlik odatda suv yuzasidan bir oz pastda bo'ladi, lekin ba'zida eng yuqori tezlik sirtda kuzatiladi.

Agar oqim to'siqqa duch kelsa, masalan, ko'prik tayanchi yoki orol, u holda eng yuqori tezliklar daryoning tubiga yaqinlashishi mumkin. Oksbou ko'llarida suv yuqori bo'lganda, pastki qismidagi tezliklar nolga tushadi.

14-rasmda yuqori suv vaqtida Saratov yaqinidagi Volganing jonli kesimi bo'ylab oqim tezligining taqsimlanishi ko'rsatilgan. Chap qo'lda sirtdagi tezlik sekundiga 1,3, o'ng qo'lda esa sekundiga 1,7 ni tashkil qiladi. Yuqori suv paytida suv bilan qoplangan orolda tezlik sekundiga 0,5 ga tushadi. Daryo tubida tezliklar 0,4 ga tushadi. Yozda asosiy kanaldagi ushbu uchastkada eng yuqori tezlik sekundiga 0,4 dan oshmagan.

Daryo bo'ylab tezliklar ham jonli uchastkaning konturiga qarab juda katta farq qilishi mumkin. Masalan, Saratovdan o'n to'rt kilometr pastda, kanal orollari yo'q va to'g'onlar bilan cheklangan Uvek yaqinida, yuqori suv paytida sirt tezligi sekundiga 3 ga, Saratovda esa tezlik sekundiga 1,8 ga etdi.

Daryoning cho'qqilar deb ataladigan chuqur joylarida tirik kesim kattaroqdir. Sayoz joylarda yoki miltiqlarda tirik tasavvurlar ancha kichikroq. Daryoning uzunligi bo'ylab qisqa uchastkada suv oqimi teng bo'lgani uchun va cho'qqidagi ko'ndalang kesimlar yorilishdagidan kattaroq bo'lganligi sababli, oqim tezligi har xil bo'ladi: chuqur joyda suv tinchgina oqadi, lekin. riftda u ancha tez oqadi.

Oqim tezligi ham oqimning qiyaligiga, pastki pürüzlülüğüne va chuqurligiga bog'liq. Nishab qanchalik katta bo'lsa, to'shak shunchalik silliq va uning konturlari qanchalik muntazam bo'lsa, oqim tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Daryolardagi taxminiy tezlik qiymatlari 8-jadvalda keltirilgan.

Jadvalda "o'rtacha tezlik" ko'rsatilgan. Ushbu tezlik suv oqimini daryoning ko'ndalang kesimiga bo'lish orqali aniqlanadi. Eng yuqori sirt tezligi odatda bir yarim baravar ko'p, pastki tezlik esa o'rtacha tezlikdan bir yarim baravar kam.

Daryo suvining tezligi va oqimini oʻlchash bilan gidrometriya fani shugʻullanadi.

Suv oqimining tezligi juda oddiy tarzda o'lchanishi mumkin.

Buni amalga oshirish uchun siz qirg'oq bo'ylab ma'lum masofani o'lchashingiz kerak, hech bo'lmaganda qadamlar bilan belgilab qo'ying va suvga suzuvchi yoki shunchaki yog'och bo'lagini yuqori belgidan bir oz yuqoriga tashlang. Floatning bir belgidan boshqasiga o'tish vaqti ikkinchi qo'l bilan soat bilan o'lchanadi. Belgilar orasidagi masofani suzuvchi bir belgidan ikkinchisiga suzib o'tgan vaqtga bo'linib, biz bu joydagi oqimning sirt tezligini olamiz.

Tekshiruvlar davomida suzuvchilarning o'tishi maxsus goniometr asbobi bilan aniqlanadi.

Tezlikni o'lchashning eng aniq usuli gidrometrik o'lchagichlardir (15-rasm). Metall novda (4 gacha chuqurlikda) yoki kabelda (har qanday chuqurlikda) bu aylanuvchi stollar maxsus jihozlangan idishlardan suvga turli xil chuqurliklarga tushiriladi. Aylanadigan patnis ma'lum miqdordagi aylanishlarni amalga oshirishi bilan undagi elektr simlari yopiladi, aylanuvchi patnis orqali oqim o'tadi va tepada qisqa qo'ng'iroq paydo bo'ladi. Shaxsiy qo'ng'iroqlar orasidagi vaqt oralig'i ma'lum bir oqim tezligiga to'g'ri keladi. Aylanadigan patnisni pastga va pastga tushirish orqali siz daryoning butun chuqurligi bo'ylab ma'lum bir vertikalda tezlikni o'lchashingiz mumkin.

Daryodagi suv oqimi quyidagicha hisoblanadi. Oqim bo'ylab bir-biridan bir xil masofada joylashgan 10-20 vertikalning har birida oqimning o'rtacha tezligi aniqlanadi, so'ngra vertikallar orasidagi daryoning kesishish maydoniga ko'paytiriladi. Vertikallar orasidagi shu tarzda olingan individual xususiy xarajatlar qo'shiladi. Jami daryoning umumiy oqimini beradi, sekundiga kubometrda ifodalanadi.

Xulosa qilib, biz daryolar haqida ma'lumot beramiz.

Wading tezligiga qarab, turli chuqurliklarda amalga oshirilishi mumkin. Qoida tariqasida, 1,5 tezlikda siz 1 chuqurlikda, otda 1,2 chuqurlikda va avtomobilda 0,5 chuqurlikda yurishingiz mumkin. 2-tezlikda siz 0,6 chuqurlikda, daryoni otda - 1 chuqurlikda, avtomobilda - 0,3 chuqurlikda kesib o'tishingiz mumkin.Agar suv tinch bo'lsa, eng katta chuqurlik faqat suv oqimi bilan belgilanadi. odamning balandligi va avtomobilning dizayni.

Daryo tezligini o'lchashning bir necha usullari mavjud. Buni matematik masalalarni yechishda, ba'zi ma'lumotlar mavjud bo'lganda yoki amaliy harakatlarni qo'llash orqali amalga oshirishingiz mumkin.

Daryo oqimi tezligi

Oqim tezligi to'g'ridan-to'g'ri daryo o'zanining qiyaligiga bog'liq. Kanalning qiyaligi - bu ikki qismning balandliklari farqining uchastkaning uzunligiga nisbati. Nishab qanchalik katta bo'lsa, daryo oqimining tezligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Siz daryo oqimining tezligini qayiqni yuqoriga, so'ngra quyi oqimga suzib o'tish orqali bilib olishingiz mumkin. Qayiqning oqim bilan tezligi V1, qayiqning oqimga nisbatan tezligi V2. Daryo oqimi tezligini hisoblash uchun sizga kerak (V1 - V2): 2.

Suv oqimining tezligini o'lchash uchun maxsus kechikish moslamasi, pichoq, korpus, quyruq qismi va rotordan iborat pinwheel ishlatiladi.

Daryo tezligini topishning yana bir oddiy usuli bor.

Oqim bo'ylab 10 metrni qadamlar bilan o'lchashingiz mumkin. Sizning bo'yingiz aniqroq bo'ladi. Keyin qirg'oqqa tosh yoki novda bilan belgi qo'ying va belgining ustidagi daryoga bir parcha yog'ochni tashlang. Chiziq qirg'oqdagi belgiga yetgandan so'ng, siz soniyalarni hisoblashni boshlashingiz kerak. Keyin o'lchangan 10 metr masofani ushbu masofadagi soniyalar soniga bo'ling. Masalan, shlak 8,5 soniyada 10 metr masofani bosib o'tdi. Daryo oqimining tezligi sekundiga 1,18 metrni tashkil qiladi.

Suv rejimining elementlari va ularni kuzatish usullari

(L.K. Davydovga ko'ra)

Quyida ko'rib chiqiladigan bir qator sabablar ta'sirida daryolarda suv oqadi, tekislik sathining holati, uning qiyaliklari va oqim tezligi o'zgaradi. Suv oqimi tezligi, sathi, qiyaliklari va oqim tezligining vaqt bo‘yicha yig‘ilib o‘zgarishi suv rejimi, oqim tezligi, sathi, qiyaliklari va tezligining alohida o‘zgarishi esa suv rejimining elementlari deb ataladi.

Suv oqimi (Q) - daryoning ma'lum bir tirik qismidan vaqt birligida oqib o'tadigan suv miqdori. Oqim tezligi m3/s da ifodalanadi. Suv sathi (H) - suv sathining balandligi (santimetrda), qandaydir doimiy taqqoslash tekisligidan o'lchanadi.

Darajalar va ularni qayta ishlash usullarini kuzatish

Darajaning o'zgarishini kuzatish suv o'lchash postlarida (73-rasm) amalga oshiriladi va suv sathining dastlabki yoki nol sifatida qabul qilingan ma'lum bir doimiy tekislik ustidagi balandligini o'lchashdan iborat. Bunday samolyot odatda eng past suv sathidan bir oz pastroqdagi belgidan o'tadigan samolyot sifatida qabul qilinadi. Ushbu tekislikning mutlaq yoki nisbiy balandligi grafikning noli deb ataladi, undan yuqorida barcha darajalar berilgan.

Guruch. 73. Qoziq suv o'lchash stantsiyasi (a) va ko'chma rels (b) yordamida suv sathining o'qishi.

O'lchovlar 1 sm aniqlikdagi suv o'lchash tayog'i yordamida amalga oshiriladi.Ikki turdagi novdalar mavjud - doimiy va ko'chma. Doimiy lamellar ko'prik tayanchlariga yoki qirg'oq yaqinidagi daryo o'zanining tubiga qoziqga o'rnatiladi. Yassi qirg'oqlar va katta darajadagi o'zgarishlar amplitudalari bilan kuzatuvlar portativ xodimlar yordamida amalga oshiriladi. Buning uchun tekislikda joylashgan bir qancha qoziqlar daryo o'zaniga va selning tekisligiga suriladi.

Qoziq boshlarining belgilari qirg'oqqa o'rnatilgan, mutlaq yoki nisbiy belgisi ma'lum bo'lgan suv o'lchash stantsiyasining etalonlari bilan tekislash orqali bog'lanadi. Suv sathi qoziq boshiga o'rnatilgan ko'chma novda yordamida o'lchanadi. Har bir qoziq boshining balandligini bilgan holda, barcha o'lchangan darajalarni nol yuzasidan yoki grafikning noldan yuqorisida ko'rsatish mumkin. Suv o'lchash postlarida kuzatuvlar odatda kuniga 2 marta - soat 8 va 20 da o'tkaziladi. Darajalar tez o'zgarib turadigan davrlarda kun davomida 1, 2, 3 yoki 6 soatda qo'shimcha kuzatishlar o'tkaziladi. Kun davomida darajalarni uzluksiz yozib olish uchun sath yozuvchilari ishlatiladi, ularning tavsifini gidrometriya darsligida topish mumkin (V.D.Bıkov va A.V.Vasilev). U erda siz avtomatik rejimni qayd etish (suv darajasi va harorati) gidrologik post bilan ham tanishishingiz mumkin. Avtomatlashtirilgan kuzatuv tizimiga o‘tish gidrologik ma’lumotlarni o‘zlashtirishni tezlashtiradi va undan foydalanish samaradorligini oshiradi.

Barcha o'lchovlar asosida har bir kun uchun o'rtacha darajalar hisoblab chiqiladi va yil uchun kunlik o'rtacha darajalar jadvallari tuziladi. Bundan tashqari, ushbu jadvallar har oy va yil uchun o'rtacha darajalarni o'z ichiga oladi va har oy va yil uchun eng yuqori va eng past darajalarni tanlaydi.

O'rtacha, eng yuqori va eng past darajalar xarakterli darajalar deb ataladi. Darajani kuzatish ma'lumotlari SSSRda maxsus nashrlarda - gidrologik yilnomalarda nashr etiladi. Inqilobdan oldingi davrda bu ma'lumotlar "Rossiyaning ichki suv yo'llaridagi suv sathi to'g'risida suv o'lchash postlarida kuzatuvlar asosida ma'lumot" da nashr etilgan.

Har kungi darajalarni kuzatish asosida ularning tebranishlari grafiklari tuziladi, bu esa ma'lum bir yil uchun daraja rejimining vizual tasvirini beradi.

Daryolar oqimi tezligini o'lchash usullari

Daryo oqimining tezligi odatda suzuvchi yoki o'lchagich yordamida o'lchanadi. Ba'zi hollarda, butun yashash qismi uchun o'rtacha tezlik Chezy formulasi yordamida hisoblanadi. Eng oddiy va eng ko'p ishlatiladigan floats yog'ochdan yasalgan. Floats qirg'oqdan kichik daryolarda, katta daryolarda - qayiqdan suvga tashlanadi. Sekundomer yordamida l masofa ma'lum bo'lgan ikkita qo'shni nishon o'rtasida floatning o'tish vaqti t aniqlanadi. Oqimning sirt tezligi float tezligiga teng

Aniqroq aytganda, oqim tezligi gidrometr yordamida o'lchanadi. Bu oqimning istalgan nuqtasida o'rtacha oqim tezligini aniqlash imkonini beradi. Har xil turdagi aylanuvchi stollar mavjud. SSSRda hozirgi vaqtda Zhestovskiy va Burtsev GR-21M, GR-55, GR-11 rusumidagi modernizatsiya qilingan gidrometrik aylanuvchi stollardan foydalanish tavsiya etiladi.

Tezlikni o'lchashda novda yoki kabeldagi aylanuvchi patnis suvga turli chuqurliklarga tushiriladi, shunda uning pichoqlari oqimga qarshi yo'naltiriladi. Pichoqlar aylana boshlaydi va oqim tezligi qanchalik tez oshadi. Aylanuvchi patnis o'qining ma'lum miqdordagi aylanishlaridan so'ng (odatda 20), maxsus qurilma yordamida yorug'lik yoki ovozli signal beriladi. Bir soniyada aylanishlar soni ikkita signal orasidagi vaqt oralig'i bilan belgilanadi.

Aylanadigan stollar maxsus laboratoriyalarda yoki ular ishlab chiqariladigan zavodlarda kalibrlanadi, ya'ni aylanuvchi pichoqning sekundiga aylanish soni (n rpm) va oqim tezligi (v m / s) o'rtasida bog'liqlik o'rnatiladi. Bu bog'liqlikdan n ni bilib, v ni aniqlashimiz mumkin. Pinwheel bilan o'lchovlar bir nechta vertikallarda, ularning har birida bir nechta nuqtalarda amalga oshiriladi.

Suv oqimini aniqlash usullari

Berilgan ochiq uchastkada suv oqimi formula bo'yicha aniqlanishi mumkin

Bu erda v - butun yashash qismi uchun o'rtacha tezlik; w - bu qismning maydoni. Ikkinchisi ko'ndalang kesim bo'ylab daryo tubining chuqurligini o'lchash natijasida aniqlanadi.

Yuqoridagi formuladan foydalanib, oqim tezligi faqat Chezy formulasi yordamida tezlik aniqlangan taqdirdagina hisoblab chiqiladi. Ayrim vertikallarda suzuvchi yoki aylanuvchi patnis bilan tezliklarni o'lchashda oqim tezligi boshqacha aniqlanadi. O'lchovlar natijasida har bir vertikal uchun o'rtacha tezliklar ma'lum bo'lsin. Keyin suv sarfini hisoblash sxemasi quyidagilarga qisqartiriladi. Suv oqimi suv havzasining hajmi sifatida ifodalanishi mumkin - oqim modeli (76-rasm a), tirik bo'lim tekisligi, suvning gorizontal yuzasi va egri yuzasi v = f (H, B) bilan cheklangan. , oqimning chuqurligi va kengligi bo'ylab tezlikning o'zgarishini ko'rsatadi. Bu hajm va shuning uchun oqim tezligi formula bilan ifodalanadi

v = f(H,B) o'zgarish qonuni matematik jihatdan noma'lum bo'lgani uchun oqim tezligi taxminan hisoblanadi.

Guruch. 76 Suv sarfini hisoblash sxemasi. a - oqim modeli, b - qisman oqim.

Oqim modeli ochiq qism maydoniga perpendikulyar vertikal tekisliklar orqali elementar hajmlarga bo'linishi mumkin (76-rasm, b). Umumiy oqim tezligi AQ qisman oqim tezligi yig'indisi sifatida hisoblanadi, ularning har biri ikkita tezlik vertikali o'rtasida yoki chekka va unga eng yaqin vertikal o'rtasida joylashgan wi ochiq uchastkaning bir qismidan o'tadi.

Shunday qilib, umumiy oqim tezligi Q ga teng

bu erda K - qirg'oqning tabiatiga bog'liq bo'lgan va 0,7 dan 0,9 gacha o'zgarib turadigan o'zgaruvchan parametr. O'lik bo'shliq mavjudligida K = 0,5.

Ma'lum bo'lgan Q suv oqimi tezligida butun yashash qismi uchun o'rtacha tezlik vcr =Q/w formulasi bilan hisoblanadi.

Suv oqimini o'lchash uchun boshqa usullar ham qo'llaniladi, masalan, tog' daryolarida ion toshqini usuli qo'llaniladi.

Suv oqimi tezligini aniqlash va hisoblash bo'yicha batafsil ma'lumot gidrometriya kursida keltirilgan. Suv oqimi tezligi va sathi o'rtasida ma'lum bir bog'liqlik mavjud, Q - f (H), gidrologiyada suv oqimi egri chizig'i sifatida tanilgan. Shunga o'xshash empirik egri rasmda keltirilgan. 77 a.

Bu muzsiz davrda daryoda o'lchangan suv oqimlariga asoslangan. Qishki suv oqimlariga mos keladigan nuqtalar yozgi egri chizig'ining chap tomonida joylashgan, chunki Qwinter muzlash davrida (bir xil balandlikda) o'lchanadigan oqimlar yozgi QLdan kamroq. Oqim tezligining pasayishi muz hosil bo'lishi natijasida daryo o'zanining g'alatiligining oshishi va ochiq ko'ndalang kesimning kamayishi natijasidir. Qwin va Ql o'rtasidagi munosabatlar, o'tish koeffitsienti bilan ifodalangan

U doimiy bo'lib qolmaydi va vaqt o'tishi bilan muz hosil bo'lishining intensivligi, muz qalinligi va uning pastki yuzasining pürüzlülüğünün o'zgarishi bilan o'zgaradi. Kzim=f(T) ning muzlashning boshidan ochilishigacha bo'lgan o'zgarishlar kursi rasmda ko'rsatilgan. 77 b.

Oqim egri chizig'i daryo suvining kunlik oqimini suv o'lchash stantsiyalarida kuzatilgan ma'lum darajalar asosida aniqlash imkonini beradi. Muzsiz davr uchun Q = f (H) egri chizig'idan foydalanish hech qanday qiyinchilik tug'dirmaydi. Muzlash yoki boshqa muz shakllanishi paytida kunlik xarajatlarni bir xil Q = f(H) egri chizig'i va Kzim = f/(T) xronologik grafigi yordamida aniqlash mumkin, undan Kzim qiymatlari istalgan sana uchun olinadi:

QZIM = Kzim Ql

Qishki xarajatlarni aniqlashning boshqa usullari mavjud, masalan, agar uni qurish mumkin bo'lsa, "qish" oqim egri chizig'idan foydalanish.

Bir qator hollarda suv oqimining egri chizig'ining noaniqligi muzsiz davrda ham buziladi. Bu ko'pincha kanal beqaror bo'lganda (allyuvium, eroziya), shuningdek, ma'lum bir daryo sathi va uning oqimining mos kelmasligi, gidrotexnika inshootlarining ishlashi, kanalning haddan tashqari ko'payishi natijasida o'zgaruvchan orqa suv paydo bo'lganda kuzatiladi. suv o'simliklari va boshqa hodisalar. Ushbu holatlarning har birida gidrometriya kursida ko'rsatilganidek, kunlik suv oqimlarini aniqlashning u yoki bu usuli tanlanadi.

Kundalik suv iste'moli ma'lumotlariga asoslanib, siz o'n yil, oy yoki yil uchun o'rtacha iste'molni hisoblashingiz mumkin. Bir yil yoki bir necha yillar uchun o'rtacha, eng yuqori va eng past xarajatlar xarakterli xarajatlar deb ataladi. Kundalik oqim ma'lumotlari asosida gidrograf deb ataladigan suv oqimi tebranishlarining kalendar (xronologik) grafigi tuziladi (78-rasm).

Guruch. 78. Gidrograf.

Daryo oqimi mexanizmi

(L.K. Davydovga ko'ra)

Harakat laminar va turbulentdir

Tabiatda suyuqlik harakatining ikkita usuli mavjud, jumladan suv: laminar va turbulent. Laminar harakat jetga parallel. Doimiy suv oqimi bilan oqimning har bir nuqtasidagi tezliklar vaqt o'tishi bilan ham kattalikda, na yo'nalishda o'zgarmaydi. Ochiq oqimlarda pastdan tezlik, u nolga teng bo'lsa, sirtdagi eng katta qiymatiga silliq oshadi. Harakat suyuqlikning yopishqoqligiga bog'liq va harakatga qarshilik birinchi quvvat tezligiga mutanosibdir. Oqimdagi aralashtirish molekulyar diffuziya xarakteriga ega. Laminar rejim mayda donli tuproqlarda oqadigan er osti oqimlariga xosdir.

Daryo oqimlarida harakat notinch. Turbulent rejimning xarakterli xususiyati tezlikning pulsatsiyasi, ya'ni uning vaqt o'tishi bilan har bir nuqtada kattalik va yo'nalishda o'zgarishi. Har bir nuqtada bu tezlik tebranishlari odatda gidrologlar tomonidan qo'llaniladigan barqaror o'rtacha qiymatlar atrofida sodir bo'ladi. Eng yuqori tezliklar oqim yuzasida kuzatiladi. Pastga qarab ular nisbatan sekin pasayadi va pastki qismga yaqin joyda ular hali ham juda katta qiymatlarga ega. Shunday qilib, daryo oqimida pastdagi tezlik amalda nolga teng emas. Turbulent oqimning nazariy tadqiqotlari pastki qismida juda yupqa chegara qatlami mavjudligini qayd etadi, bunda tezlik keskin nolga tushadi.

Turbulent harakat suyuqlikning yopishqoqligiga amalda bog'liq emas. Turbulent oqimlarda harakatga qarshilik tezlikning kvadratiga proportsionaldir.

Laminardan turbulent rejimga va orqaga o'tish oqimning vav tezligi va Hav chuqurligi o'rtasidagi ma'lum munosabatlarda sodir bo'lishi eksperimental ravishda aniqlangan. Bu munosabat o'lchovsiz Reynolds soni bilan ifodalanadi

maxraj (n) - kinematik yopishqoqlik koeffitsienti.

Ochiq kanallar uchun harakat rejimi o'zgargan kritik Reynolds raqamlari taxminan 300-1200 oralig'ida o'zgaradi. Agar Re = 360 va kinematik yopishqoqlik koeffitsienti = 0,011 ni olsak, u holda 10 sm chuqurlikda kritik tezlik (laminar harakatning turbulent bo'lish tezligi) 0,40 sm / s ni tashkil qiladi; 100 sm chuqurlikda u 0,04 sm/s gacha kamayadi. Kritik tezlikning past qiymatlari daryo oqimlarida suv harakatining turbulent xarakterini tushuntiradi.

Zamonaviy tushunchalarga ko'ra (A.V.Karaushev va boshqalar) turli o'lchamdagi suvning elementar hajmlari (struktura elementlari) turbulent oqim ichida turli yo'nalishlarda va turli nisbiy tezliklarda harakatlanadi. Shunday qilib, oqimning umumiy harakati bilan bir qatorda, qisqa vaqt ichida mustaqil mavjudotga olib keladigan alohida suv massalarining harakatini sezish mumkin. Bu suvning umumiy massasida erigandek tez paydo bo'ladigan va tezda yo'q bo'lib ketadigan mayda hunilarning notinch oqimining yuzasida paydo bo'lishini aniq tushuntiradi. Bu nafaqat oqimdagi tezliklarning pulsatsiyasini, balki loyqalik, harorat va erigan tuzlarning kontsentratsiyasining pulsatsiyasini ham tushuntiradi.

Daryolardagi suv harakatining turbulent tabiati suv massasining aralashishiga olib keladi. Aralashning intensivligi oqim tezligi oshishi bilan ortadi. Aralash hodisasi katta gidrologik ahamiyatga ega. Bu oqimning jonli kesimi bo'ylab haroratni, to'xtatilgan va erigan zarrachalarning konsentratsiyasini tenglashtirishga yordam beradi.

Guruch. 65. Egri suv sathi oqimiga misollar. a - qichqiriq qo'llab-quvvatlash, b - pasayish egri (A.V. Karaushevga ko'ra).

Daryolarda suv harakati

Daryolardagi suv F' tortishish kuchi ta'sirida harakatlanadi. Bu kuchni ikki komponentga ajratish mumkin: pastki Fx ga parallel va pastki F’yga normal (68-rasmga qarang). F' kuchi pastdan reaksiya kuchi bilan muvozanatlanadi. Nishabga qarab F'x kuchi oqimdagi suvning harakatiga sabab bo'ladi. Doimiy harakat qiladigan bu kuch harakatning tezlashishiga olib kelishi kerak. Bu sodir bo'lmaydi, chunki u suv zarralari orasidagi ichki ishqalanish va harakatlanuvchi suv massasining pastki va qirg'oqlarga ishqalanishi natijasida oqimda paydo bo'ladigan qarshilik kuchi bilan muvozanatlanadi. Nishabning o'zgarishi, tubining g'alatiligi, kanalning torayishi va kengayishi harakatlantiruvchi kuch va qarshilik kuchi nisbatining o'zgarishiga olib keladi, bu daryoning uzunligi bo'ylab va tirik kesimdagi oqim tezligining o'zgarishiga olib keladi.

Oqimlarda suv harakatining quyidagi turlari ajratiladi: 1) bir xil, 2) notekis, 3) beqaror. Oqim tezligining bir tekis harakati bilan ochiq kesma va suv oqimi tezligi oqim uzunligi bo'ylab doimiy bo'lib, vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi. Bunday harakatni prizmatik kesmali kanallarda kuzatish mumkin.

Noto'g'ri harakat bilan, qiyalik, tezlik va ochiq qism vaqt o'tishi bilan berilgan uchastkada o'zgarmaydi, lekin oqim uzunligi bo'ylab o'zgaradi. Harakatning bunday turi daryolarda barqaror suv oqimi bo'lgan kam suvli davrlarda, shuningdek, to'g'ondan hosil bo'lgan teskari suv sharoitida kuzatiladi.

Turg'un bo'lmagan harakat - bu ko'rib chiqilayotgan kesimdagi oqimning barcha gidravlik elementlari (qiyaliklar, tezliklar, ochiq ko'ndalang kesimlar maydoni) ham vaqt, ham uzunlik bo'yicha o'zgaradi. Suv toshqini va toshqin paytida daryolar uchun beqaror harakatlanish xosdir.

Bir tekis harakatda, oqim yuzasi I ning qiyaligi pastki nishab i ga teng, suv yuzasi esa tekislangan pastki yuzaga parallel. Noto'g'ri harakat sekin va tez bo'lishi mumkin. Oqim daryoni sekinlashtirganda, erkin suv sathining egri chizig'i orqa suv egri shaklini oladi. Sirt qiyaligi pastki qiyalikdan kamroq bo'ladi (I< i), и глубина возрастает в направлении течения. При ускоряющемся течении кривая свободной поверхности потока называется кривой спада; глубина убывает вдоль потока, скорость и уклон возрастают (I >i) (65-rasm).

Guruch. 68. Chezi tenglamasini chiqarish sxemasi (A.V.Karaushev bo'yicha).

Suv oqimining tezligi va ularning ochiq uchastkada taqsimlanishi

Daryolardagi oqim tezligi oqimning turli nuqtalarida bir xil emas: ular oqim uchastkasining chuqurligi va kengligi bo'yicha ham farq qiladi. Har bir alohida vertikalda eng past tezliklar pastki qismida kuzatiladi, bu kanal pürüzlülüğünün ta'siridan kelib chiqadi. Pastdan sirtga qarab tezlikning oshishi dastlab tez sodir bo'ladi, keyin esa sekinlashadi va ochiq oqimlarda maksimal darajaga sirtda yoki sirtdan 0,2 H masofada erishiladi. Vertikal tezlik o'zgarishlarining egri chiziqlari godograflar yoki tezlik diagrammalari deb ataladi (66-rasm). Tezliklarning vertikal taqsimlanishiga pastki topografiya, muz qoplami, shamol va suv o'simliklaridagi notekislik katta ta'sir ko'rsatadi. Pastki qismida tartibsizliklar (tepaliklar, toshlar) mavjud bo'lsa, to'siq oldidagi oqimdagi tezliklar pastga qarab keskin kamayadi. Suv o'simliklarining rivojlanishi bilan pastki qatlamdagi tezliklar kamayadi, bu esa kanal tubining pürüzlülüğünü sezilarli darajada oshiradi. Qishda, muz ostida, ayniqsa, shilimshiq bo'lsa, muzning qo'pol pastki yuzasiga qo'shimcha ishqalanish ta'sirida tezliklar past bo'ladi. Maksimal tezlik chuqurlikning o'rtasiga siljiydi va ba'zan pastki qismga yaqinroq joylashgan. Oqim yo'nalishida esayotgan shamol sirtdagi tezlikni oshiradi. Shamol yo'nalishi va oqim o'rtasidagi qarama-qarshi munosabat bilan sirtdagi tezliklar pasayadi va maksimal pozitsiyasi tinch ob-havodagi holatiga nisbatan kattaroq chuqurlikka o'tadi.

Oqimning kengligi bo'ylab vertikallarda ham sirt, ham o'rtacha tezliklar juda silliq o'zgaradi, bu asosan jonli uchastkada chuqurliklarning taqsimlanishini takrorlaydi: qirg'oq yaqinida tezlik pastroq, oqim markazida u eng yuqori. Daryo yuzasidagi nuqtalarni eng yuqori tezlikda tutashtiruvchi chiziq yadro deyiladi. Daryolarni suv tashish va yog'ochni rafting qilish uchun ishlatishda novda o'rnini bilish katta ahamiyatga ega. Jonli kesmada tezliklarning taqsimlanishining vizual tasvirini izotalar - jonli kesimda bir xil tezliklarga ega nuqtalarni bog'laydigan chiziqlarni qurish orqali olish mumkin (67-rasm). Maksimal tezliklar hududi odatda sirtdan biroz chuqurlikda joylashgan. Oqim uzunligi bo'ylab eng yuqori tezliklarga ega bo'lgan alohida oqim qismlari nuqtalarini tutashtiruvchi chiziq oqimning dinamik o'qi deb ataladi.

Guruch. 66. Tezlik diagrammalari. a - ochiq kanal, b - to'siq oldida, c - muz qoplami, d - loy to'planishi.

O'rtacha vertikal tezlik tezlik diagrammasi maydonini vertikal chuqurlikka bo'lish yo'li bilan yoki chuqurlikdagi xarakterli nuqtalarda (VPOV, V0,2, V0,6, V0,8, VDON) o'lchangan tezliklar mavjudligida hisoblanadi. empirik formulalardan biri, masalan

Jonli bo'limda o'rtacha tezlik. Chez formulasi

To'g'ridan-to'g'ri o'lchovlar bo'lmaganda o'rtacha oqim tezligini hisoblash uchun Chezy formulasi keng qo'llaniladi. Bu shunday ko'rinadi:

bu erda Hav - o'rtacha chuqurlik.

C koeffitsientining qiymati doimiy qiymat emas. Bu daryo o'zanining chuqurligi va g'alatiligiga bog'liq. C ni aniqlash uchun bir nechta empirik formulalar mavjud. Mana ulardan ikkitasi:

Maning formulasi

N. N. Pavlovskiy formulasi
Bu erda n - qo'pollik koeffitsienti, M.F.Sribnyning maxsus jadvallari bo'yicha topilgan. Pavlovskiy formulasidagi o'zgaruvchan ko'rsatkich bog'liqlik bilan aniqlanadi.

Chezy formulasidan ko'rinib turibdiki, oqim tezligi ortib borayotgan gidravlik radius yoki o'rtacha chuqurlik bilan ortadi. Buning sababi shundaki, chuqurlikning oshishi bilan pastki pürüzlülüğün alohida vertikal nuqtalarda tezlik qiymatiga ta'siri zaiflashadi va shu bilan tezlik diagrammasida past tezliklar egallagan maydon kamayadi. Gidravlik radiusning ortishi C koeffitsientining ham oshishiga olib keladi Chezy formulasidan kelib chiqadiki, oqim tezligi qiyalikning ortishi bilan ortadi, ammo bu o'sish turbulent harakat paytida laminar harakatga qaraganda kamroq aniqlanadi.

Tog'li va pasttekislik daryolarining oqim tezligi

Pasttekislik daryolarining oqimi tog 'daryolariga qaraganda ancha tinchroq. Pasttekislik daryolarining suv yuzasi nisbatan tekis. To'siqlar atrofida tinchgina oqadi, to'siq oldida paydo bo'lgan orqa suvning egri chizig'i yuqori oqimdagi suv yuzasi bilan silliq ravishda birlashadi.

Togʻ daryolari suv sathining oʻta notekisligi (koʻpikli tizmalar, teskari yoriqlar, chuqurliklar) bilan tavsiflanadi. Teskari yoriqlar to'siq oldida (kanalning pastki qismidagi toshlar to'plami) yoki pastki nishabning keskin pasayishi bilan sodir bo'ladi. Gidravlikada suvning ko'tarilishi gidravlik (suv) sakrash deb ataladi. To'siq oldida suv yuzasida paydo bo'ladigan yagona to'lqin deb hisoblash mumkin. Yagona to'lqinning sirtda tarqalish tezligi, ma'lumki, c = , bu erda g - tortishish tezlashishi, H - chuqurlik.

Agar oqimning o'rtacha tezligi vsr to'lqin tarqalish tezligiga teng bo'lib chiqsa yoki undan oshib ketsa, to'siqda hosil bo'lgan to'lqin yuqoriga tarqala olmaydi va uning boshlanishi nuqtasi yaqinida to'xtaydi. To'xtab qolgan siljish to'lqini hosil bo'ladi.

vav = c bo'lsin. Oldingi formuladagi qiymatni ushbu tenglikka almashtirib, vav = , yoki ni olamiz

Ushbu tenglamaning chap tomoni Froude raqami (Fr) deb nomlanadi. Bu raqam bizga bo'ronli yoki sokin oqim rejimining mavjudligi shartlarini baholashga imkon beradi: Fr da< 1 — спокойный режим, при Fr >1 - bo'ronli rejim.

Shunday qilib, oqimning tabiati, chuqurligi, tezligi va demak, nishab o'rtasida quyidagi bog'liqliklar mavjud: qiyalik va tezlikning ortishi va berilgan oqim tezligida chuqurlikning pasayishi bilan oqim yanada turbulent bo'ladi; Nishab va tezlikning pasayishi va ma'lum bir oqim tezligida chuqurlikning oshishi bilan oqim tinchroq bo'ladi.

Tog'li daryolar, qoida tariqasida, tez oqimlari bilan ajralib turadi, pasttekislik daryolari esa tinch oqim rejimiga ega. Turbulent oqim rejimi pasttekislik daryolarining tez o'tadigan joylarida ham paydo bo'lishi mumkin. Qo'pol oqimga o'tish oqimning turbulentligini keskin oshiradi.

Transvers aylanishlar

Daryolarda suv harakatining xususiyatlaridan biri oqimlarning parallel bo'lmagan oqimidir. U egri chiziqlarda aniq namoyon bo'ladi va daryolarning to'g'ri uchastkalarida kuzatiladi. Oqimning qirg'oqlarga parallel bo'lgan umumiy harakati bilan bir qatorda, odatda oqimning harakat o'qiga turli burchaklarga yo'naltirilgan va oqimga ko'ndalang yo'nalishda suv massalarining harakatlarini keltirib chiqaradigan ichki oqimlar mavjud. Bunga o'tgan asrning oxirida rus tadqiqotchisi N.S.Lelyavskiy e'tibor qaratgan. U ichki oqimlarning tuzilishini quyidagicha tushuntirdi. Rodda, suv yuzasida yuqori tezliklar tufayli, oqimlar yon tomondan tortiladi, buning natijasida oqim markazida darajaning biroz ko'tarilishi hosil bo'ladi. Natijada, oqim yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan tekislikda yopiq konturlar bo'ylab pastki qismida bir-biridan ajralib turadigan ikkita aylanma oqim hosil bo'ladi (69-rasm a). Oldinga harakat bilan birgalikda bu ko'ndalang aylanma oqimlar spiral harakatlar shaklini oladi. Lelyavskiy yadro tomon yo'naltirilgan sirt oqimini noto'g'ri, pastki qismini esa fan shaklida deb atagan.

Kanalning kavisli qismlarida, konkav qirg'og'iga to'g'ri keladigan suv oqimlari undan tashlanadi. Tezliklari pastroq bo'lgan, ularga to'qnashadigan quyidagi oqimlar tomonidan olib ketilgan suv massalari ustiga qo'yilgan bu aks ettirilgan oqimlar tomonidan olib borilgan suv massalari konkav qirg'oq yaqinidagi suv sathining darajasini oshiradi. Natijada, suv sathining egilishi paydo bo'ladi va konkav qirg'oqqa yaqin joylashgan suv oqimlari uning qiyalik bo'ylab pastga tushadi va pastki qatlamlarda qarama-qarshi konveks qirg'oqqa yo'naltiriladi. Daryolarning egri chiziqli uchastkalarida aylanma oqim paydo bo'ladi (69-rasm, b).

Guruch. 69. Kanalning tekis (a) va kavisli (b) kesimida aylanma oqimlari (N. S. Lelyavskiy bo'yicha). 1 - sirt va pastki oqimlarning rejasi, 2 - vertikal tekislikdagi aylanma oqimlari, 3 - spiral oqimlar.

Ichki oqimlarning xususiyatlarini A.I.Losievskiy laboratoriya sharoitida o'rgangan. U aylanma oqimlar shaklining oqimning chuqurligi va kengligi nisbatiga bog'liqligini o'rnatdi va ichki oqimlarning to'rt turini aniqladi (70-rasm).

I va II turlar ikkita nosimmetrik aylanish bilan ifodalanadi. I tip sirtda reaktiv konvergentsiya va pastki qismida divergensiya bilan tavsiflanadi. Bu holat qirg'oqlarning oqimga ta'siri ahamiyatsiz bo'lgan keng va sayoz kanalli suv oqimlari uchun xosdir. Ikkinchi holda, pastki jetlar qirg'oqlardan o'rtaga yo'naltiriladi. Ushbu turdagi aylanish yuqori tezlikli chuqur oqimlar uchun xosdir. Uchburchak shaklidagi kanallarda bir tomonlama aylanish bilan III tip kuzatiladi. IV tip - oraliq - I turdan II turga o'tish davrida paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda, oqimning o'rtasida joylashgan jetlar, mos ravishda, qirg'oq yaqinida bir-biriga yaqinlashishi yoki ajralishi mumkin - ajralish yoki yaqinlashish. Aylanma oqimlar g'oyasi M. A. Velikanov, V. M. Makkaveev, A. V. Karaushev va boshqalarning ishlarida yanada rivojlantirildi.Bu oqimlarning paydo bo'lishining nazariy tadqiqotlari kanallar oqimlarining gidravlikasi va dinamikasi bo'yicha maxsus kurslarda keltirilgan. Kanalning egilishlarida ko'ndalang oqimlarning paydo bo'lishi bu erda rivojlanayotgan inertsiyaning markazdan qochma kuchi va suv sathining u bilan bog'liq ko'ndalang qiyaligi bilan izohlanadi. Egri chiziqlarda yuzaga keladigan markazdan qochma inertsiya kuchi turli chuqurliklarda bir xil emas.

Guruch. 70. Ichki oqimlarning sxemasi (A.I. Losievskiy bo'yicha). 1 - sirt oqimi, 2 - pastki jet.

Guruch. 71. Sirkulyatsiyani keltirib chiqaruvchi kuchlarni qo'shish sxemasi. a - markazdan qochma kuchning vertikal o'zgarishi P1, b - ortiqcha bosim, c - vertikalga ta'sir qiluvchi markazdan qochma va ortiqcha bosim kuchlarining natijaviy diagrammasi, d - ko'ndalang aylanish.
Sirtda u kattaroq, pastki qismida chuqurlik bilan bo'ylama tezlikning pasayishi tufayli kamroq bo'ladi (71-rasm a).

Burilish yo'nalishiga qarab, burilishdagi Koriolis kuchi egilishdagi ko'ndalang oqimlarni kuchaytiradi yoki zaiflashtiradi. Xuddi shu kuch to'g'ri uchastkalarda ko'ndalang oqimlarni qo'zg'atadi.

Egri chiziqdagi past darajalarda aylanma oqimlari deyarli ifodalanmaydi. Darajalar oshgani sayin, tezlik va markazdan qochma kuch kuchayadi, aylanma oqimlari farqlanadi. Transvers oqimlarning tezligi odatda kichik - tezlikning uzunlamasına komponentidan o'nlab marta kamroq. Aylanma oqimlarning tavsiflangan xarakteri suvning tekislikka yetib borishidan oldin kuzatiladi. Suv tekislikka kirgan paytdan boshlab daryoda ikkita oqim hosil bo'ladi - yuqori, vodiy yo'nalishi va pastki, asosiy kanalda. Ushbu oqimlarning o'zaro ta'siri murakkab va hali ham yaxshi tushunilmagan.

Kanal oqimlarining dinamikasi bo'yicha zamonaviy adabiyotlar (K.V. Grishanin, 1969), aftidan, daryo oqimida ko'ndalang aylanishlarning paydo bo'lishi uchun yanada qat'iyroq tushuntirishni beradi. Bunday aylanishlarning kelib chiqishi Coriolis tezlashishini oqimdagi suvning elementar hajmlariga ko'ndalang qiyalik (va doimiy vertikal) va elementar hajmlarning chekkalarida paydo bo'lgan tangensial kuchlanishlarning farqi tufayli bosim gradienti orqali o'tish mexanizmi bilan bog'liq. suvning vertikal oqim tezligidagi farqlar bilan.

Koriolis tezlashishiga o'xshash rolni kanal burilishida markazga yo'naltirilgan tezlanish o'ynaydi.

Oqimda ko'ndalang aylanishdan tashqari, vertikal aylanish o'qi bilan vorteks harakatlari kuzatiladi (72-rasm).

Guruch. 72. Vertikal o'qlari bo'lgan vortekslar diagrammasi (K.V. Grishanin bo'yicha).

Ulardan ba'zilari mobil va beqaror, boshqalari statsionar va katta ko'ndalang o'lchamlarga ega. Ko'pincha ular oqimlarning qo'shilishida, tik qirg'oq bo'ylari orqasida, ba'zi suv osti to'siqlari atrofida oqayotganda va hokazolarda paydo bo'ladi. Harakatsiz girdoblarning paydo bo'lish shartlari hali o'rganilmagan. Grishaninning ta'kidlashicha, barqaror mahalliylashtirilgan girdobning shakllanishiga oqimning sezilarli chuqurligi va suvning yuqoriga qarab oqimining mavjudligi yordam beradi. Oqimdagi bu girdoblar, girdoblar deb nomlanuvchi, havo girdobi - tornadoga o'xshaydi.

Cho'kindilarni tashishda va daryo kanallarining shakllanishida ko'ndalang aylanishlar va girdoblar harakati katta rol o'ynaydi.

Oldingi paragraflarda suyuqliklar va gazlarning muvozanat qonunlari muhokama qilindi. Endi ularning harakati bilan bog'liq bo'lgan ba'zi hodisalarni ko'rib chiqaylik.

Suyuqlikning harakati deyiladi oqim bilan, va harakatlanuvchi suyuqlikning zarralari to'plami oqimdir. Suyuqlikning harakatini tavsiflashda suyuqlik zarrachalarining fazoning ma'lum bir nuqtasidan o'tish tezligi aniqlanadi.

Agar fazoning har bir nuqtasida harakatlanuvchi suyuqlik bilan to'ldirilgan bo'lsa, tezlik vaqt o'tishi bilan o'zgarmasa, bunday harakat barqaror yoki deyiladi. statsionar. Statsionar oqimda har qanday suyuqlik zarrachalari bir xil tezlik qiymatiga ega bo'lgan ma'lum bir nuqtadan o'tadi. Biz faqat ideal siqilmaydigan suyuqlikning barqaror oqimini ko'rib chiqamiz. Ideal ishqalanish kuchlari bo'lmagan suyuqlik deb ataladi.

Ma'lumki, idishdagi statsionar suyuqlik, Paskal qonuniga ko'ra, tashqi bosimni suyuqlikning barcha nuqtalariga o'zgarmagan holda uzatadi. Ammo suyuqlik o'zgaruvchan kesimdagi quvur orqali ishqalanishsiz oqayotganda, quvurning turli joylarida bosim bir xil bo'lmaydi. Suyuqlik oqib o'tadigan quvurdagi bosim taqsimoti sxematik tarzda 1-rasmda ko'rsatilgan o'rnatish yordamida baholanishi mumkin. Vertikal ochiq bosim o'lchagich quvurlari quvur bo'ylab lehimlanadi. Agar quvur ichidagi suyuqlik bosim ostida bo'lsa, u holda bosim trubkasida suyuqlik quvurning ma'lum bir joyidagi bosimga qarab ma'lum bir balandlikka ko'tariladi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, quvurning tor joylarida suyuqlik ustunining balandligi keng maydonlarga qaraganda kamroq. Bu shuni anglatadiki, bu qattiq joylarda bosim kamroq bo'ladi. Buni nima tushuntiradi?

Faraz qilaylik, siqilmaydigan suyuqlik o'zgaruvchan ko'ndalang kesimli gorizontal quvur orqali oqadi (1-rasm). Quvurdagi bir nechta uchastkalarni aqliy ravishda tanlaylik, ularning maydonlarini biz va bilan belgilaymiz. Barqaror oqimda teng vaqt oralig'ida trubaning istalgan kesimi orqali teng hajmdagi suyuqlik o'tkaziladi.

Suyuqlikning kesma bo‘ylab o‘tish tezligi, suyuqlikning kesma bo‘ylab harakatlanish tezligi bo‘lsin. Vaqt o'tishi bilan ushbu bo'limlardan oqib o'tadigan suyuqliklar hajmi quyidagilarga teng bo'ladi:

Suyuqlik siqilmaydigan bo'lgani uchun, u holda . Shuning uchun, siqilmaydigan suyuqlik uchun. Bu munosabat uzluksizlik tenglamasi deyiladi.

Ushbu tenglamadan, ya'ni. har qanday ikki qismdagi suyuqlik tezligi kesma maydonlariga teskari proportsionaldir. Bu shuni anglatadiki, suyuqlik zarralari quvurning keng qismidan tor qismiga o'tishda tezlashadi. Binobarin, quvurning keng qismidagi suyuqlikdan quvurning tor qismiga kiradigan suyuqlikka ma'lum bir kuch ta'sir qiladi. Bunday kuch faqat suyuqlikning turli qismlarida bosim farqi tufayli paydo bo'lishi mumkin. Quvvat trubaning tor qismiga yo'naltirilganligi sababli, quvurning keng qismidagi bosim tor qismga qaraganda kattaroq bo'lishi kerak. Uzluksizlik tenglamasini hisobga olib, xulosa qilishimiz mumkin: statsionar suyuqlik oqimi paytida, oqim tezligi yuqori bo'lgan joylarda bosim kamroq bo'ladi va aksincha, oqim tezligi past bo'lgan joylarda u kattaroqdir.

Bunday xulosaga birinchi bo`lib D.Bernulli kelgan, shuning uchun ham bu qonun shunday nomlangan Bernulli qonuni.

Harakatlanuvchi suyuqlik oqimiga energiyaning saqlanish qonunini qo'llash bizga Bernulli qonunini ifodalovchi tenglamani olish imkonini beradi (biz uni hosilasiz keltiramiz)

- Gorizontal trubka uchun Bernulli tenglamasi.

Bu erda va statik bosimlar va suyuqlikning zichligi. Statik bosim suyuqlikning bir qismining boshqa qismidagi bosim kuchining ularning nisbiy harakat tezligi nolga teng bo'lgan aloqa maydoniga nisbatiga tengdir. Bu bosim oqim bilan harakatlanadigan bosim o'lchagich bilan o'lchanadi. Oqimga qaragan teshigi bo'lgan statsionar monometrik trubka bosimni o'lchaydi

Suyuqlik dumaloq quvurda harakat qilganda, tezlik quvur devorlarida nolga teng, quvur o'qida esa maksimal. Oqim laminar deb faraz qilsak, quvur o'qidan masofa bilan tezlikning o'zgarishi qonunini topamiz.

Suyuqlikning radiusi va uzunligi l bo'lgan xayoliy silindrsimon hajmini tanlaymiz (77.1-rasm). Doimiy kesimdagi quvurdagi statsionar oqimda barcha suyuqlik zarrachalarining tezligi o'zgarishsiz qoladi. Binobarin, suyuqlikning har qanday hajmiga qo'llaniladigan tashqi kuchlar yig'indisi nolga teng. Ko'rib chiqilayotgan silindrsimon hajmning asoslari bosim kuchlariga ta'sir qiladi, ularning yig'indisi tengdir Bu kuch suyuqlik harakati yo'nalishi bo'yicha harakat qiladi. Bundan tashqari, silindrning yon yuzasiga teng ishqalanish kuchi (Bu trubaning o'qidan masofadagi qiymatni bildiradi) ta'sir qiladi. Statsionarlik sharti shaklga ega

Tezlik quvur o'qidan masofa bilan kamayadi. Shuning uchun u manfiy va buni hisobga olgan holda (77.1) munosabatni quyidagicha o'zgartiramiz:

O'zgaruvchilarni bo'linib, biz tenglamani olamiz:

Integratsiya buni beradi

Integratsiya konstantasi quvur devorlarida tezlik nolga teng bo'lishi uchun tanlanishi kerak, ya'ni - trubaning radiusi).

Bu holatdan

C qiymatini (77.2) ga almashtirish formulaga olib keladi

Quvur o'qidagi tezlik qiymati teng

Buni hisobga olgan holda (77.3) formulaga shakl berilishi mumkin

Shunday qilib, laminar oqimda tezlik quvur o'qidan masofa bilan parabolik qonunga muvofiq o'zgaradi (77.2-rasm).

Turbulent oqimda har bir nuqtadagi tezlik tasodifiy o'zgaradi. Doimiy tashqi sharoitlarda quvur kesimining har bir nuqtasida o'rtacha (vaqt bo'yicha) tezlik doimiy bo'lib chiqadi. Turbulent oqim uchun o'rtacha tezlik profili rasmda ko'rsatilgan. 77.3. Quvurning devorlari yaqinida tezlik laminar oqimga qaraganda ancha kuchli o'zgaradi, ammo qolgan qismda tezlik kamroq o'zgaradi.

Oqimni laminar deb hisoblasak, biz suyuqlik oqimini Q hisoblaymiz, ya'ni vaqt birligida quvurning kesimidan oqib o'tadigan suyuqlik hajmini hisoblaymiz. Quvurning kesimini kenglikdagi halqalarga ajratamiz (77.4-rasm). Suyuqlik hajmi radiusli halqadan bir soniya ichida quvur o'qidan uzoqda joylashgan nuqtalarda halqa maydoni va oqim tezligi mahsulotiga teng bo'ladi.

(77.5) formulani hisobga olgan holda biz quyidagilarni olamiz:

Q oqimini olish uchun siz (77.6) ifodani noldan R gacha bo'lgan diapazonda integrallashingiz kerak: i 9

Quvurning tasavvurlar maydoni). (77.7) formuladan kelib chiqadiki, laminar oqimda tezlikning o'rtacha (kesima bo'yicha) qiymati at tezlik qiymatining yarmiga teng. quvur o'qi.

(77.7) qiymatini (77.4) ga almashtirish

Biz oqim uchun formulani olamiz

Bu formula Puazeyl formulasi deb ataladi. (77.8) ga binoan suyuqlik oqimi quvurning birlik uzunligidagi bosimning pasayishiga, quvur radiusining to'rtinchi kuchiga proportsional va suyuqlikning yopishqoqlik koeffitsientiga teskari proportsionaldir. Eslatib o'tamiz, Puazeyl formulasi faqat laminar oqim uchun amal qiladi.

Suyuqliklarning viskozitesini aniqlash uchun (77.8) nisbatdan foydalaniladi. Suyuqlikni radiusi ma'lum bo'lgan kapillyar orqali o'tkazib, bosimning pasayishi va Q oqimini o'lchab, topish mumkin.

Daryolardagi oqim tezligi oqimning turli nuqtalarida bir xil emas: ular chuqurlikda ham, tirik uchastkaning kengligida ham farqlanadi. Eng past tezliklar tubiga yaqin joyda kuzatiladi, bu daryo oʻzanining gʻalatiligining taʼsiri bilan bogʻliq. Pastdan sirtga qarab tezlikning oshishi dastlab tez sodir bo'ladi, keyin esa sekinlashadi va ochiq oqimlarda maksimal darajaga sirtda yoki sirtdan 0,2 H masofada erishiladi. Vertikal tezlikni o'zgartirish egri chiziqlari deyiladi godograflar yoki tezlik diagrammalari. Tezliklarning vertikal taqsimlanishiga pastki topografiya, muz qoplami, shamol va suv o'simliklaridagi notekislik katta ta'sir ko'rsatadi. Pastki qismida tartibsizliklar (tepaliklar, toshlar) mavjud bo'lsa, to'siq oldidagi oqimdagi tezliklar pastga qarab keskin kamayadi. Suv o'simliklarining rivojlanishi bilan pastki qatlamdagi tezliklar kamayadi, bu esa kanal tubining pürüzlülüğünü sezilarli darajada oshiradi. Qishda, muz ostida, muzning qo'pol yuzasida qo'shimcha ishqalanish ta'sirida tezliklar past bo'ladi. Maksimal tezlik chuqurlikning o'rtasiga, ba'zan esa pastga siljiydi. Oqimga qarshi shamol bo'lganda, sirtdagi tezliklar pasayadi va maksimalning pozitsiyasi tinch ob-havodagi holatiga nisbatan kattaroq chuqurlikka siljiydi.

Tezlik qirg'oq yaqinida pastroq, oqim markazida esa yuqoriroq. Daryo yuzasidagi nuqtalarni eng yuqori tezlik bilan bog'laydigan chiziqlar deyiladi tayoq. Daryolarni suv tashish va yog'ochni rafting qilish uchun ishlatishda novda o'rnini bilish katta ahamiyatga ega. Jonli qismdagi tezlikni taqsimlashning vizual tasvirini qurish orqali olish mumkin izotax- bir xil tezlikdagi nuqtalarni bog'laydigan chiziqlar.

To'g'ridan-to'g'ri o'lchovlar bo'lmaganda o'rtacha oqim tezligini hisoblash uchun Chezy formulasi keng qo'llaniladi. Ikki qism ō bilan chegaralangan oqimdagi suv hajmini tanlaymiz. Ovoz qiymati V = ʼnx, bu erda Dx - bo'limlar orasidagi masofa. Hajmi gidrodinamik bosimning P natijaviy kuchi, tortishish kuchi F' ta'siri va qarshilik (ishqalanish) kuchi T ta'siri ostida. Gidrodinamik bosim kuchi P = 0, chunki P 1 va P 2 bosim kuchlari bilan teng bo'limlar va doimiy nishab muvozanatli. Shunday qilib, V av = C, bu erda H - o'rtacha chuqurlik, I - nishab. - Chezy tenglamasi. Menning formulasi: . N. N. Pavlovskiyning formulasi: , bu erda n - pürüzlülük koeffitsienti M. F. Sribniyning maxsus jadvallari bo'yicha topiladi.

Daryolarda suv harakati. Harakat turlari.

Daryolardagi suv F' tortishish kuchi ta'sirida harakatlanadi. Bu kuch ikki komponentga ajralishi mumkin: pastki F' x ga parallel va pastki F' y uchun normal. F' y kuchi pastdan kelgan reaksiya kuchi bilan muvozanatlanadi. Nishabga qarab F' x kuchi oqimdagi suvning harakatiga sabab bo'ladi. Doimiy harakat qiladigan bu kuch harakatning tezlashishiga olib kelishi kerak. Bu sodir bo'lmaydi, chunki u suv zarralari orasidagi ichki ishqalanish va harakatlanuvchi suv massasining pastki va qirg'oqlarga ishqalanishi natijasida oqimda paydo bo'ladigan qarshilik kuchi bilan muvozanatlanadi. Nishabning o'zgarishi, tubining g'alatiligi, kanalning torayishi va kengayishi harakatlantiruvchi kuch va qarshilik kuchi nisbatining o'zgarishiga olib keladi, bu daryoning uzunligi bo'ylab va tirik kesimda oqim tezligining o'zgarishiga olib keladi.

Oqimlardagi harakat turlari:

1) forma,

2) notekis,

3) beqaror.

Da forma oqim tezligining harakati, jonli kesma va to'lqin oqimi tezligi oqim uzunligi bo'ylab doimiy bo'lib, vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi. Bunday harakatni prizmatik kesmali kanallarda kuzatish mumkin. Nishabning notekisligi bilan tezlik va jonli kesma vaqt o'tishi bilan ma'lum bir qismda o'zgarmaydi, lekin oqim uzunligi bo'ylab o'zgaradi. Harakatning bunday turi daryolarda barqaror suv oqimi bo'lgan kam suvli davrlarda, shuningdek, to'g'ondan hosil bo'lgan teskari suv sharoitida kuzatiladi. Turg'un bo'lmagan harakat - bu ko'rib chiqilayotgan maydondagi oqimning barcha gidravlik elementlari (qiyaliklar, tezliklar, ochiq ko'ndalang kesimlar maydoni) ham vaqt, ham uzunlik bo'yicha o'zgaradi. Suv toshqini va toshqin paytida daryolar uchun beqaror harakatlanish xosdir.

Bir tekis harakat bilan, oqim yuzasining nishabi I pastki nishabga teng i suv yuzasi esa tekislangan pastki yuzasiga parallel. Noto'g'ri harakat sekin va tez bo'lishi mumkin. Oqim daryoni sekinlashtirganda, erkin suv sathining egri chizig'i orqa suv egri shaklini oladi. Sirt qiyaligi pastki qiyalikdan kamroq bo'ladi ( I ), chuqurlik esa oqim yo'nalishi bo'yicha ortadi. Tezlashtiruvchi oqimda oqimning erkin sirtining egri chizig'i parchalanish egri chizig'i deb ataladi; oqim bo'ylab chuqurlik kamayadi, tezlik va qiyalik ortadi ( I>i).