Реклама

Чеботарев А.И. Учебник для специальности гидроинжинерия. Страница 149

Схема силового воздействия потока на твердую частицу, рас­положенную на дне, показана на рис. 125.

Вихри, возникающие при обтекании потоком различного рода преград, а также выступов дна и берегов и имеющие на своей оси вращения области пониженного давления, захватывают внутрь

своего отрыва от дна различных значений подъемной силы. В этих условиях возможность перехода частицы во взвешенное состояние определяется совпадением наличия на данном участке дна частицы грунта такого веса, который способна преодолеть подъемная сила, возникающая здесь в данный момент.

Эксперименты показывают, что подъемная сила составляет при­мерно 7злобовой. 4

Так как гидродинамическое давление при турбулентном обте­кании, как указано, пропорционально квадрату скорости, то лобо­вая и подъемная силы пульсируют еще больше, чем скорость те­чения. Поэтому отрыв частицы от поверхности дна происходит в момент максимума пульсационного давления, когда осредненная скорость течения еще не может определять этот процесс.

Турбулентное перемешивание потока, при котором объемы вод­ных масс, переносимых восходящими и нисходящими токами, вза­имно компенсируются, стремится выравнять содержание взвешен­ных частиц наносов по глубине потока. Однако этому выравнива­нию препятствует сила тяжести частиц, увлекающая их в нижние слои потока. Поэтому состояние равновесия в насыщении потока частицами наносов на некоторой глубине его достигается лишь при неравномерном распределении частиц наносов по глубине, а именно при постепенном увеличении количества частиц по мере прибли­жения ко дну.

В этом случае избыточное количество частиц, переносимых вос­ходящими токами из нижерасположенных слоев через мысленно выделенную в толще потока горизонтальную площадку, по сравне­нию с количеством частиц, переносимых через ту же площадку в обратном направлении нисходящими токами, будет компенсиро­ваться постоянным движением частиц наносов вниз под действием силы тяжести. Названное состояние равновесия количества взве­шенных частиц следует рассматривать лишь как результат осред­нения за некоторый отрезок времени, так как в каждый отдельно взятый момент времени это количество будет существенно раз­личным.