Перенос речных наносов

Перенос речных наносов — это перемещение наносов текучей водой в реках, процесс, который размывает, переносит и откладывает материал, а также формирует русла и поймы.

Definition

Перенос речных наносов — это вовлечение, перемещение и отложение минеральных и органических частиц речным потоком, происходящее в виде донных наносов, движущихся по дну, и взвешенных наносов, переносимых в потоке.

Scope

Эта тема охватывает вовлечение и перенос наносов в виде донных и взвешенных наносов, пороговые условия для движения частиц, зависимости расхода наносов от расхода воды и связь между переносом наносов и формой русла. В ней рассматривается динамика наносов в реках; гидравлика самой воды рассматривается в отдельной теме.

Core questions

• При каких условиях текучая вода вовлекает наносы?
• Чем отличаются донные и взвешенные наносы и как они оцениваются?
• Как перенос наносов связан с расходом воды?
• Как перенос наносов формирует речные русла и поймы?

Key concepts

• Донные и взвешенные наносы
• Сдвигающее напряжение и порог движения
• Критерий Шильдса
• Кривая расхода наносов
• Эрозия, перенос, отложение
• Корректировка русла

Key theories

Порог движения (критерий Шильдса)

Шильдс связал начало движения наносов с безразмерным сдвигающим напряжением, предоставив стандартный критерий для определения того, будет ли данный поток вовлекать частицы заданного размера.

Перенос наносов и форма русла

Взаимодействие воды и переноса наносов регулирует эрозию, отложение и изменение геометрии русла, что является основой речной геоморфологии, связывающей поток, наносы и форму.

Mechanisms

Текучая вода оказывает сдвигающее напряжение на дно; когда оно превышает пороговое значение, которое увеличивается с размером частиц, зерна начинают двигаться, катясь и скользя в виде донных наносов или, для более мелких частиц и более сильных потоков, поднимаясь во взвешенное состояние. Таким образом, общий расход наносов зависит как от силы потока, так и от размера и поступления доступных наносов, и там, где транспортная способность падает, наносы откладываются.

Clinical relevance

Перенос наносов контролирует заиление водохранилищ, устойчивость русел и берегов, проектирование мостов и водозаборов с учетом размыва, морфологию и среду обитания рек, а также доставку наносов и связанных с ними загрязняющих веществ в эстуарии и на побережья.

History

Количественное изучение переноса наносов началось с критерия порога Шильдса 1936 года и параллельных формул для донных наносов; синтез Леопольда, Уолмана и Миллера 1964 года интегрировал перенос наносов с формой русла для создания современной речной геоморфологии.

Key figures

• Luna B. Leopold
• M. Gordon Wolman
• Albert Shields

Seminal works

• leopold1964
• shields1936
• dingman2015

Frequently asked questions

В чем разница между донными и взвешенными наносами?

Донные наносы — это более крупные частицы, которые катятся, скользят или подпрыгивают по дну, в то время как взвешенные наносы — это более мелкие частицы, удерживаемые в турбулентном потоке; вместе они составляют общий расход наносов, переносимых рекой.

Почему большинство рек переносят наибольшее количество наносов во время паводков?

Перенос наносов резко возрастает с увеличением силы потока, поэтому большие сдвигающие напряжения во время высоких расходов вовлекают гораздо больше материала; значительная часть долгосрочного расхода наносов реки перемещается во время относительно редких событий с высоким расходом.