Кинетичность временных водотоков на склонах

В настоящее время в методических рекомендациях по регулированию стока и смыва на склонах не учитываются кинетичность и режим потоков. Причиной пренебрежения столь важными гидравлическими характеристиками является как недостаточная изученность связи энергетических характеристик потоков и размыва почв...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2001
Автор:	Будник, С.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Кримський науковий центр НАН України і МОН України 2001
Назва видання:	Культура народов Причерноморья
Теми:	Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/89654
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Кинетичность временных водотоков на склонах / С.В. Будник // Культура народов Причерноморья. – 2001. – № 21. – С. 11-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-89654
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-896542015-12-20T03:01:50Z Кинетичность временных водотоков на склонах Будник, С.В. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ В настоящее время в методических рекомендациях по регулированию стока и смыва на склонах не учитываются кинетичность и режим потоков. Причиной пренебрежения столь важными гидравлическими характеристиками является как недостаточная изученность связи энергетических характеристик потоков и размыва почвы, так и недостаточное понимание их важности в формировании эрозионных процессов на склонах. 2001 Article Кинетичность временных водотоков на склонах / С.В. Будник // Культура народов Причерноморья. – 2001. – № 21. – С. 11-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-0808 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/89654 ru Культура народов Причерноморья Кримський науковий центр НАН України і МОН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
spellingShingle	Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Будник, С.В. Кинетичность временных водотоков на склонах Культура народов Причерноморья
description	В настоящее время в методических рекомендациях по регулированию стока и смыва на склонах не учитываются кинетичность и режим потоков. Причиной пренебрежения столь важными гидравлическими характеристиками является как недостаточная изученность связи энергетических характеристик потоков и размыва почвы, так и недостаточное понимание их важности в формировании эрозионных процессов на склонах.
format	Article
author	Будник, С.В.
author_facet	Будник, С.В.
author_sort	Будник, С.В.
title	Кинетичность временных водотоков на склонах
title_short	Кинетичность временных водотоков на склонах
title_full	Кинетичность временных водотоков на склонах
title_fullStr	Кинетичность временных водотоков на склонах
title_full_unstemmed	Кинетичность временных водотоков на склонах
title_sort	кинетичность временных водотоков на склонах
publisher	Кримський науковий центр НАН України і МОН України
publishDate	2001
topic_facet	Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/89654
citation_txt	Кинетичность временных водотоков на склонах / С.В. Будник // Культура народов Причерноморья. – 2001. – № 21. – С. 11-13. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Культура народов Причерноморья
work_keys_str_mv	AT budniksv kinetičnostʹvremennyhvodotokovnasklonah
first_indexed	2025-07-06T17:38:29Z
last_indexed	2025-07-06T17:38:29Z
_version_	1836920089083904000
fulltext	Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ 1 Будник С.В. КИНЕТИЧНОСТЬ ВРЕМЕННЫХ ВОДОТОКОВ НА СКЛОНАХ В настоящее время в методических рекомен- дациях по регулированию стока и смыва на скло- нах не учитываются кинетичность и режим пото- ков. Причиной пренебрежения столь важными гидравлическими характеристиками является как недостаточная изученность связи энергетических характеристик потоков и размыва почвы, так и не- достаточное понимание их важности в формиро- вании эрозионных процессов на склонах. Такая характеристика кинетичности водото- ков, как число Фруда, определяет наличие в пото- ке [5] антидюн, стоячих, косых и обратных волн, гидравлического прыжка, что, в свою очередь свя- зано с динамикой морфометрии русел. Кроме того, по величине числа Фруда можно судить о степени аэрирования потока [1], что обеспечивает наличие кавитационных процессов в водотоке и усиливает окисляемость транспортируемого вещества. За границу раздела между бурным и спокойным те- чением принята величина Fr=1 . Начало аэрации по [1] наблюдается при Fr=4,15-68,69. Исследования гидравлики склоновых потоков показывают несколько противоречивые сведения о величинах числа Fr , это связано, по всей видимо- сти, с различной водностью года, в который про- водились исследования, и характером объектов, на которых проводились измерения. Так, по данным М.С. Кузнецова [3] при снеготаянии на дерново- подзолистых и серых лесных почвах «характер кинетичности потоков большей частью спокой- ный, число Fr редко превышает 1», тот же вывод можно найти и у Г.И. Швебс [6] для других почв. По В.П. Лидову [4] на дерново-подзолистых поч- вах склоновые потоки в большинстве случаев ха- рактеризуются бурным состоянием Fr>1. В иссле- дованиях К.М. Зубкова [2] на дерново- подзолистых почвах на зяби в промерзших руслах на ледяной корке Fr=1.2-2.5, в непромерзших рус- лах Fr<1. Нами рассматривались натурные данные по талому и ливневому стоку. Измерения морфомет- рических и гидравлических характеристик склоно- вых водотоков проводились в естественных усло- виях в нескольких створах по длине водотоков, при возможности в каждом створе проводилось по несколько измерений. Выборка наблюдений за талым стоком соста- вила 259 измерений (в 59 створах на 18 водотоках) на различных агрофонах и почвенных разностях. Измерения проводились в различные по водности годы (1996-2000гг.) и при различных типах снего- таяния. За исследуемый период величина расхода воды варьировала в пределах 0,0000043 – 0,021 м3/с (табл.1), вероятность того, что расход воды превысит 0,0016 м3/с составляет 10%. Величина мутности склоновых водотоков в среднем по сече- нию варьировала в пределах 0 – 99,99 кг/м3 , в то время, как в придонной области величина мутно- сти достигала 139,15 кг/м3. В 7,7% случаев наносы потоком не транспортировались. Вероятность то- го, что величина мутности превысит 50,0 кг/м3 , составляет 2,5%, в 13% случаев мутность превы- шает 14,40 кг/м3. Скорость воды в водотоках ва- рьировала в пределах 0,0182-0,85 м/с, в 55% слу- чаев скорость превысила 0,17 м/с. Максимальные глубины потоков были в пределах 0,004-0,07 м, вероятность того, что максимальная глубина пре- высит 0,05 м, составляет 2%. При любых условиях формирования талого стока в склоновых водото- ках преимущественно наблюдается переходный режим течения. По длине склона наблюдаются колебания величин чисел Рейнольдса. Наибольшее влияние на величину числа Рейнольдса оказывают расход воды в водотоке, форма русла и длина склона. В наших исследованиях при талом стоке диа- пазон изменения числа Фруда составил 0,00193- 6,19, в 5,8% случаев Fr>1 (табл.1) , причем про- слеживается тенденция увеличения вероятности появления величин Fr>1 с увеличением длины склона. Наибольшее число случаев Fr>1 наблюда- лось при уклонах склона 10-50‰, и с увеличением уклона вероятность появления величин Fr >1 убы- вает. В основном, величины Fr >1 наблюдались на зяби (8,7% случаев), на озимых и многолетних травах вероятность появления Fr>1 незначительна (1,6 и 1,8%). Наибольший процент встречаемости Fr>1 наблюдается на черноземах и на песках (17,6%). Величины Fr>4 встречались всего в 2-х случаях (менее 1%). Как и следовало ожидать, вероятность форми- рования бурного состояния потока несколько вы- ше при турбулентном режиме течения, чем при переходном (табл. 2), при ламинарном же величи- ны Fr>1 не наблюдались. Рапластанность потоков (B/h<7) также изме- няется с изменением числа Fr, так, при Fr>1 при талом стоке в 85,7% случаев наблюдались распла- станные русла (B/h>7). С увеличением числа Re число случаев B/h<7 убывает. Величина расхода наносов увеличивается с увеличением чисел Re и Fr. Статистический анализ взаимосвязей величин Fr и характеристик подстилающей поверхности, морфометрии склона и агрофона показал, что от года к году значимость факторов в зависимостях меняется, т.к. меняются сами условия формирова- ния стока, тип снеготаяния и пр. Однако, среди ис- следованных факторов наибольшее влияние на формирование величины числа Fr оказывают влажность почвы, её глубина оттаивания, уклон и длина склона, гранулометрический состав почвы. При ливнях объем выборки составил 93 изме- рения (в 30 створах на 11 водотоках) на различных агрофонах и почвенных разностях (1997-2000 гг.). Исследовались водотоки, формирующиеся от естественных ливней. Здесь исследуемые водотоки характеризовались следующими величинами гид- равлических параметров (табл.3). Расходы воды в водотоках колебались от 0,0000018 до 0,0945 м3/с при Cv =3,39. Вероят- ность того, что расход воды превысит 0,007 м3/с, Будник С.В. КИНЕТИЧНОСТЬ ВРЕМЕННЫХ ВОДОТОКОВ НА СКЛОНАХ 2 составляет 10%. Мутность потоков менялась в пределах от 2,212 до 434,74 кг/м3 при Cv =1,94. Вероятность того, что мутность превысит величи- ну 50,0 кг/м3 составляет 13%.Скорость потоков изменялась от 0,015 до 1,5 м/с при Cv = 0,83. Ве- роятность того, что скорость потока превысит 0,3 м/с, составляет 40%. Максимальная глубина пото- ков изменялась в пределах 0,003-0,08 м при Cv = 0,74. В 5% случаев максимальная глубина потоков превысила 0,05м. Движение воды по склону при ливнях носит как ламинарный, так и турбулентный характер. Причем характер движения воды в водо- токе по длине склона может существенно менять- ся. Характер режима движения воды по склону существенно зависит от агрофона, даже значи- мость влияния факторов на число Рейнольдса на различных агрофонах различно. Так, если для многолетних трав и пропашных наиболее значимы такие факторы, как интенсивность осадков, про- должительность дождя, время от начала дождя до момента измерения, то для пара наиболее значимы плотность почвы, время от начала дождя до мо- мента измерения и длина склона от водораздела до створа, на естественном изреженном кормовом угодье наиболее значимы максимальная глубина потока, уклон склона и влажность почвы. При ливнях число Fr изменялось в пределах 0,0076-5,09 при Cv = 1,21. Вероятность формиро- вания потоков с величинами Fr>1 составляет 27%. Причем в переходном режиме течения (700<Re <5000) в 22% случаев наблюдается бурное состоя- ние потока. На пропашных и пару бурное состоя- ние течения практически не наблюдалось. В ос- новном все случаи Fr>1 наблюдались в водотоках на естественном кормовом угодье. С увеличением длины и уклона склона вероятность формирования потоков с Fr>1 возрастает. Величина Fr>4 наблю- далась всего в 4 случаях (4,3%). Вероятность формирования бурного состояния потока выше при турбулентном режиме течения (табл. 2), однако и при Re <700 в 5,9% случаев по- токи находились в бурном состоянии, что, скорее всего, говорит о неточности принятой границы для критического Re в склоновых водотоках. Вероятность формирования нераспластанных потоков (B/h<7) выше при Re <5000 и Fr<1, в слу- чаях Re>5000 и Fr>1 , в наших исследованиях, по- токов с B/h<7 не формировалось. На формирование величины Fr при ливнях оказывают преимущественное влияние влажность почвы, уклон и длина склона, характеристики до- ждя и др. Выводы. При ливнях склоновые водотоки чаще пребы- вают в бурном состоянии чем при снеготаянии (соответственно 27% случаев и 5,8%). Вероятность их аэрирования при ливнях также выше. Вероятность формирования бурного состояния потока выше при турбулентном режиме течения, чем при переходном. Вероятность формирования нераспластанных потоков (B/h<7) выше при Re<5000 и Fr<1. На формирование величины числа Fr как при ливнях, так и при талом стоке преимущественно влияют влажность почвы, уклон и длина склона, гранулометрический состав почвы. 1. Айвазян О.М., Каримов А.М. Опытное иссле- дование параметров бурных равномерных потоков в момент возникновения аэрации. //Гидротехническое строительство. - 1993. - № 7. - С. 30-36. 2. Зубкова К.М. Исследование гидравлических и морфометрических характеристик склоновых по- токов. // Сб. работ по гидрологии. - 1977. - № 12. - С.100-107. 3. Кузнецов М.С. Противоэрозионная стойкость почв. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - 135с. 4. Лидов В.П. Процессы водной эрозии в зоне дерново-подзолистых почв. - М.: Изд. МГУ, 1981. - 168 с. 5. Ющенко Ю.С. Бурхливість течії та процеси формування русел річок / В зб.: Гідрологія, гідро- хімія и гідроекологія, 2000. - Т.1. - С. 141-144. 6. Швебс Г.И. Формирование водной эрозии стока наносов и их оценка. - Л.: Гидрометиздат, 1974. - 183 с. Таблица 1 Изменения основных гидравлических характеристик склоновых водотоков при снеготаянии в различных диапазонах влияющих факторов Фактор Диапазон изменения факторов Диапазон изменения мутности водотоков, кг/м3 Диапазон изменения расходов воды, м3/с Вероятность форми- рования потоков с Fr>1,% Диапазон изменения числа Фруда Длина склона, м 0-50 2,21-289,83 0,0000018-0,0099 - 0,008-0,857 50-90 2,58-176,08 0,0000158-0,0188 37,9 0,009-5,09 140-300 3,32-434,74 0,0000092-0,0945 32,6 0,074-4,17 Уклон склона, ‰ 36-50 2,58-24,33 0,0000995-0,0188 6,2 0,009-4,22 50-100 2,21-289,83 0,0000018-0,0099 - 0,008-0,689 100-160 3,32-434,74 0,0000092-0,0945 29,8 0,082-4,17 250-300 9,44-176,1 0,0000158-0,0023 91 0,661-5,09 Агрофон Пар 2,86-41,71 0,0000018-0,0099 6,7 0,0076-4,22 Пропашные 16,05-289,83 0,0000469-0,0003 - 0,0849-0,36 Многолетние травы 2,58-19,03 0,0000429-0,0188 5,9 0,0089-2,04 Естественное кормо- вое угодье 6,67-434,74 0,0000092-0,0945 46 0,0736-5,09 Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ 3 Таблица 2 Изменчивость характеристик склоновых потоков в различных диапазонах Re и Fr. Таблица 3 Изменения основных гидравлических характеристик склоновых водотоков при ливнях в различных диапазонах влияющих факторов Фактор Диапазон изменения факторов Диапазон изменения мутности водотоков, кг/м3 Диапазон изменения расходов воды, м3/с Вероятность фор- мирования пото- ков с Fr>1,% Диапазон изменения числа Фруда Длина склона, м 0-50 0-86,63 0,0000043-0,021 2,9 0,00193-6,19 50-90 0-99,99 0,000086-0,00204 2,0 0,013-1,03 90-150 0,063-70,13 0,0000251-0,00187 12,8 0,0209-2,97 150-350 0-76,41 0,0000086-0,00392 5,9 0,00815-4,02 Уклон склона, ‰ 10-50 0-70,13 0,0000043-0,00886 13,75 0,00815-4,02 50-100 0-99,99 0,0000251-0,021 1,3 0,00193-1,25 100-170 0-86,63 0,0000086-0,00392 3,6 0,031-6,19 Агрофон Зябь 0-86,63 0,0000086-0,00392 8,67 0,00193-4,02 Озимые 0-99,99 0,0000081-0,021 1,6 0,0152-6,19 Многолетние травы 0-32,87 0,0000043-0,00279 1,8 0,0313-1,27 Почвогрунты Мергель 0-27,83 0,0000896-0,000766 - 0,043-0,99 Чернозем обыкновен- ный на слабомощном лессе, подстилаемом мергелем 0-5,53 0,0000086-0,000755 12,5 0,059-1,27 Ченрноз. обыкн. на пес- ках 2,26-70,13 0,000031-0,00145 17,6 0,0698-2,28 Черноз. обыкн. на лессе 0-86,63 0,0000043-0,021 3,5 0,00193-6,19 Серые лесные 2,55-99,99 0,0000213-0,00047 - 0,013-0,73 Фактор Диапазон измене- ния Fr Вероятность фор- мирования потоков с Fr>1,% Диапазон измене- ния мутности водо- токов, кг/м3 Диапазон измене- ния расходов воды, м3/с Вероятность фор- мирования потоков с B/h<7,% При ливнях Re<700 0,008-5,09 5,6 3,64-289,83 0,0000018-0,000274 11,1 700<Re<5000 0,074-2,97 21,6 2,21-63,24 0,0000315-0,00245 9,8 5000<Re 0,138-4,68 54,2 3,35-434,74 0,00093-0,0945 - Fr<1 2,21-289,83 0,0000018-0,0193 11,8 Fr>1 3,35-434,74 0,0000158-0,0945 При талом стоке Re<700 0,00193-0,899 - 0-76,67 0,0000043-0,000204 42,1 700<Re<5000 0,033-6,19 3,3 0-99,99 0,00007-0,00279 24,0 5000<Re 0,228-4,02 36,8 0,59-46,6 0,00123-0,021 26,3 Fr<1 0 - 99,99 0,0000043-0,0051 29,0 Fr>1 0 - 27,17 0,000164-0,021 14,3 Таблица 2 Изменчивость характеристик склоновых потоков в различных диапазонах Re и Fr. Таблица 3

Кинетичность временных водотоков на склонах

Репозитарії

Схожі ресурси