Сопротивление ледяного покрова

Возникновение ледяного покрова в потоке скачкообразно увеличивает суммарное гидравлическое сопротивление. Нижняя поверхность льда становится источником дополнительного значительного сопротивления потоку.

При оценке влияния ледяного покрова на сопротивление потоку необходимо различать коэффициент шероховатости дна, не зависящий от ледяного покрова (n _д); коэффициент шероховатости нижней поверхности льда (n _л); суммарный (приведенный) коэффициент шероховатости (n _c). Приведенный коэффициент шероховатости – это такой коэффициент n, который, будучи подставленным в формулу Шези-Маннинга , позволяет оценить суммарное влияние n _д и n _л на скорости течения и рассчитать либо расход воды под ледяным покровом (при известном уклоне I), либо уклон (при известном расходе воды).

Для определения n _c используют формулы Н.Н.Павловского

(1.53)

или П.Н.Белоконя (1940)

. (1.54)

Позже разными исследователями последняя формула многократно уточнялась путем введения дополнительных коэффициентов.

Коэффициент шероховатости нижней поверхности ледяного покрова n _л в течение зимы не остается постоянным. Наблюдения на некоторых сибирских реках показали, что сразу после образования ледостава n _л равен 0,10–0,12. Затем он постепенно уменьшается до 0,04–0,08 через 20 дней, до 0,02–0,04 через 40 дней, до 0,01–0,03 через 80–100 дней от начала ледостава. Это объясняется следующим. В начальный период ледостава нижняя поверхность ледяного покрова очень шероховата, что связано с процессом смерзания льдин во время осеннего ледохода. В последующий период под влиянием текущей воды и нарастания льда нижняя поверхность ледяного покрова выравнивается.

Увеличение суммарного сопротивления потоку в зимний период вследствие образования ледяного покрова ведет к уменьшению скоростей течения и повышению уровней при неизменном расходе воды.

Вопросы влияния ледяного покрова на поток ведет рассмотрены также во II части курса.

Дата добавления: 2015-11-13