Реклама

Чеботарев А.И. Учебник для специальности гидроинжинерия. Страница 105

Так, по А. В. Караушеву, наиболее целесообразной является зависимость, удовлетворяющая следующим условиям:

1) скорость у поверхности должна иметь максимум и моно­тонно убывать ко дну до значения, отличного от нуля;

2) абсолютные значения градиентов скорости должны быть наибольшими у дна, но на линии дна градиент не должен рав­няться бесконечности (так как это приводит к необходимости принимать бесконечно большим касательное напряжение у дна, чтобы выполнить условие 4);

3) градиент скорости у поверхности должен равняться нулю;

4) для коэффициента турбулентного обмена формула распре­деления скоростей по вертикали должна приводить к кривой, не имеющей нулевых значений во всех точках потока, включая дно и поверхность.

В полной мере указанным условиям удовлетворяет уравнение эллипса вида (5.23).

'Приведенные условия не являются, конечно, единственно воз­можными и совершенно обязательными, они лишь иллюстрируют тот путь, который иногда избирают для обоснования выбора той или иной зависимости распределения скоростей по вертикали.

Из логарифмического и степенного законов распределения ско­ростей по вертикали следует, что коэффициент турбулентного об­мена имеет наибольшее значение в средней части потока и умень­шается в направлении дна и поверхности, принимая в пределе на этих границах нулевые значения.

5.7. Циркуляционные течения в потоке

5.7.1. Движение воды на закруглениях. Теория Н. С. Леляв ского. При изгибе потока наблюдается углубление русла у вогну­того и образование отмели у выпуклого берегов. Это явление настолько закономерно, что в некоторых случаях, применив искус­ственное искривление потока, можно добиться необходимого мест­ного увеличения его глубины.

Первое объяснение структуры внутренних течений в естествен­ном потоке принадлежит Н. С. Лелявскому, который, проведя мно­гочисленные измерения направления речных струй с помощью спе­циально сконструированного им прибора, пришел к выводу о том, что «в. руслах рек существуют два течения: одно верховое, сбойное, сходящееся, клинообразное, которое, спускаясь на фарватере до Дна, делает в нем продольные, гладкие углубления и по своему действию может быть уподоблено плугу, прорезывающему в дне продольную борозду и отворачивающему на сторону вымываемый грунт; другое течение донное, расходящееся, веерообразное, укло­няющееся постепенно от направления сбойного по фарватеру к по­чти нормальному направлению к берегам. Действием донного те­чения грунт, вырытый на фарватере и размытый из вогнутого

имеющие уже меньшие скорости, не в состоянии преодолеть напор следующих струй и опускаются вниз, образуя придонное движение, направленное от берега вглубь и к противоположному берегу. Та­ким образом, набегающие поверхностные струи и отклоненные дон­ные образуют одну циркуляцию, в которой скорости в области а (рис. 102) будут наибольшими, в области Ь — ослабленными и в области с, характеризующейся расходящимися токами, — наи­меньшими.