(7лг -l)d

где G есть вес (в воде!) наносов, переносимых в одну секунду, Q - секундный весовой расход воды на один метр ширины ложа, d - средний диаметр частиц, Гдн = 7г, как и прежде, турбулентное касательное напряжение на дне, а Го - предельное значение этого напряжения, равное

То = число • (7JV - y)d,

причем «число» борется равным от 0,03 до 0,06 (следовательно, предполагается, что > 10, т.е. исключается стадия образования гряд). Точки с координатами ж и у располагаются более или менее близко около прямой у = 4ж.

Мейер-Потер и его сотрудники на основе своих опытов, упомянутых на стр. 443, получили следующую эмпирическую формулу для определения G:

1 = 2.52(-1!))

chields А., Mitteilungen d. Preuss. Versuchsanstalt fur Wasser-, Erd- und Schifbau, №26 (1936).

Шильдса - около прямой у = 10ж, так как он пользуется иным определением удельного веса yjv наносов (без учета объема пор, имеющихся в частицах).

гряды образуются при числах Рейнольдса меньших того значения, которое соответствует минимуму «числа» в условии (10), а отмели - при числах Рейнольдса, больших этого значения.

Из изложенного выше ясно, что теоретическое определение весового количества наносов, переносимых потоком в единицу времени через один метр ширины ложа потока, представляет большие затруднения, тем более, что это количество зависит также от формы переносимых частиц и, кроме этого, от пропорции, в которой в потоке смешаны частицы различных размеров. Экспериментальным определением этого количества занимался Шильдс. Полученные результаты он изобразил графически в виде зависимости величины

Q f

от аргумента

1 = 2,52

.-0,021l(f)"V/f (19)

где G по-прежнему означает вес наносов в воде. Формула (19) получена для наносов с удельным весом 7jv ~ 2,6. Она проверена на опытах

только до значений = 50.

d) Влияние перемещения наносов на ложе реки. Реки, берущие свое начало в горных местностях, содержат в своем верхнем течении более или менее крупные куски горных пород. Эти куски переносятся вниз по течению главным образом во время паводков и при этом от взаимных ударов и трения делаются постепенно все меньше и меньше. Наиболее мелкие частицы, образующиеся при истирании крупных кусков, уносятся рекой дальше во взвешенном состоянии. Долина реки, сама состоящая из наносов, и река взаимодействуют друг с другом таким образом, что в течение тысячелетий между ними устанавливается своего рода равновесие: количество твердых веществ, приносимых с верхнего течения на каждый участок реки за большой промежуток времени, в среднем равно количеству твердых веществ, уносимых с этого же участка за тот же промежуток времени вниз по течению.

Река, течение которой не управляется путем искусственных сооружений, при каждом паводке выходит из берегов и оставляет на них отложения наносов, которые с течением времени приподнимают берега, а вместе с ними и ложе реки. Это приводит к тому, что река прорывается в более низко расположенную местность, где и прокладывает себе новое русло. Таким путем в течение длительных периодов времени река «обрабатывает» свою долину по всей ее ширине. По мере приближения к устью уклон реки постепенно уменьшается, однако это не приостанавливает перемещения наносов, так как одновременно уменьшается и размер твердых частиц.

Cтpoгo говоря, точного равновесия не получается, так как устье реки вследствие осаждения наносов постепенно все больше и больше выдвигается в море (или во внутреннее озеро), что приводит к соответствующему повышению уровня долины реки.

Перемещению русла рек способствует образование меандров (извилин), рассмотренное в § 8 гл. III. Вторичные (поперечные) течения, во-первых, относят взвешенные вещества к внутренней стороне извилины, где они отлагаются в виде отмелей, а во-вторых, обусловливают перемещение максимума скорости к внешней стороне извилины. Последнее обстоятельство приводит к усиленному размыву берега на внешней стороне извилины, что еще больше увеличивает ее кривизну.

(единицы измерения: м, кг и сек). Пользуясь формулой Штриклера, можно представить формулу (18) в безразмерном виде:

Равновесие между руслом реки и ее ложем может нарушаться вследствие природных катастроф, а также вследствие вмешательства человека. Так, например, замечено, что при перегораживании плотинами горных рек, несущих много наносов, русло реки ниже плотины значительно углубляется. Это происходит потому, что наносы, приносимые рекой с верхнего течения, осаждаются перед плотиной и, следовательно, не компенсируют убыли наносов, размываемых и увлекаемых рекой ниже плотины. В результате происходит оголение фундамента устоев плотины и береговых сооружений гидроэлектрических станций. Заключение реки в слишком узкие искусственные берега вызывает увеличение скорости течения и также приводит к углублению русла. Наоборот, устройство вдоль берегов рек дамб, предохраняющих окружающую местность от затопления во время половодья, понижает при половодье скорость течения в русле реки, что приводит к постепенному поднятию ложа реки, которое может быть особенно большим, если река несет с собой много взвешенных наносов. Так именно случилось после устройства оградительных дамб на реках Миссисипи и Хуан-Хе. С течением времени русла этих рек поднялись на несколько метров выше уровня местности, огражденной дамбами, что в конце концов вызвало прорыв дамб и образование новых русел. Поднятием русла объясняется также образование дельт в устьях крупных рек.

Устройство гидротехнических сооружений изменяет режим течения воды, что может значительно отражаться на поведении ложа реки. Действие воды на ложе, очевидно, тем сильнее, чем больше ее скорость. Поэтому вблизи гидротехнических сооружений наибольшему действию воды подвергаются те участки ложа, к которым имеет доступ вода, притекающая изнутри потока с большой скоростью. Такие участки расположены, например, непосредственно перед устоями моста или перед отдельными сваями; здесь, как уже было упомянуто в § 5, образуются характерные углубления, которые при недостаточно глубоком фундаменте могут привести к подмыванию устоев и их обрушению (такие случаи наблюдались в практике гидротехнического строительства). Участки ложа, к которым притекает с большой скоростью вода изнутри потока, могут существовать также позади препятствия, установленного в реке. С таким случаем мы встречаемся при опускании в реку на некоторую глубину щита. Для предупреждения размывания ложа под самым щитом дно реки здесь покрывается камнем или бетоном. Тем не менее там, где заканчивается искусственное покрытие дна, возникает углубление (рис. 2856), которое при больших размерах может оказаться опасным для сооружения. Для устранения возможности