Распределение скоростей течения в речном потоке

В реках наблюдается турбулентный режим движения воды. Скорость течения потока подвержена тур­булентным пульсациям по величине и направлению, тем большим, чем больше скорость течения. Гидрометрические приборы для измерения скоростей течения измеряют только продольную составляющую скоро­сти, осредненную за некоторый интервал времени, примерно 100 секунд. Эти осредненные во времени скорости течения распре­делены в потоке неравномерно. Наибольшие скорости на­блюдаются на поверхности потока вдоль линии, соединяющей точки с наибольшей глубиной русла, наименьшие – у дна и берегов. Линия наибольших скоростей течения на поверхности потока называется динамической осью потока, или стрежнем.

Таким образом, типичная эпюра (графмк) распределении скоростей течения по глубине речного потока имеет максимум (u_max) на поверхности, минимум (u_min) не равный нулю,– у дна. Cскорость течения, близ­кая к средней на вертикали, располагается на глубине 0,6 h от поверхности (h – полная глубина потока на вертикали) (рис. 3.24, а). Среднюю скорость течения в поперечном сечении (v) рассчиты­вают по известным расходу воды (Q) и площади поперечного сечения (ω) по формуле Герона: .

Рис. 3.24. Вертикальное распределение скоростей течения в речном потоке [19]: а –типичное; б–под ледяным покровом; в–под слоем внутриводного льда (шуги); г–при попутном и встречном ветре; д– при влиянии растительности; е– при влиянии неровностей дна; 1 – ледяной покров; 2– слой шуги; W – направление ветра; u_max – максимальная скорость течения; -и – обратное течение.

Однако, под влиянием ледяного покрова, ветра, растительности, неровностей рельефа дна и берегов это распределение скоростей нарушается (рис. 3.24 б – е).