3. SPLAVENINY VE VODNÍCH TOCÍCH VZNIK SPLAVENIN (z povodí, z koryt v. t.) Proce vodní eroze DRUHY A VLASTNOSTI SPLAVENIN Rozdělení plavenin: Plaveniny: do 7mm (překryv v 0,1 7,0 mm dle unášecí íly τ 0 ) Dnové plaveniny: píek: 0,1 7,0 mm štěrk: 7,0 70,0 mm kameny: 70,0 500,0 mm balvany: nad 500 mm
OBRUS SPLAVENIN Sternberg: dv -c. V. dl V.objem zrna, c.poměrný obru, l dráha zrna po integraci: V V 0 dv V V ln V 0 c l o c. l dl ( c l) V V.exp. 0 c. 3 ( ) V αd : d d.exp 0 3 l c < 0, 003 km -1, 0,03 km -1 > Délka dráhy l potřebné ke zmenšení d na polovinu: amfibolit 250 km vápenec...50km žula, rula.150km lín..30km
KŘIVKA ZRNITOSTI
Efektivní velikot zrna: d 35, d 50, d 65, d 90 Střední efektivní velikot zrna: d d. i dpi di. dp dp 100 i i Součinitel tvaru zrna: k tv c / ab a.nejdelší oa zrna, b.kratší, c.nejkratší (kulovitý tvar: k tv 1,0, elipoid: k tv 0,7 0,8) Měrná hmotnot ( hutota): ρ (kg. m -3 ) živec..2500 kg. m -3 křemičitany (píky).2650 kg. m -3 vápenec 2750 kg. m -3 dolomit 2850 kg. m -3 biolit 3000 kg. m -3 limonit.3800 kg. m -3 (nejčatější)
POHYB DNOVÝCH SPLAVENIN ZAČÁTEK: F1 π 3 G. tgα. tgϕ ( ρ ρ). gd. tgα. tgϕ 6 2 F2 τ 0. A τ o. d / n (n d 2. i, i.počet zrn. m -2 ) τ. 2 d π 3 n 6 τ o π n. tgα. tgϕ ρ ρ gd 6 o F 1 F 2 : ( ρ ρ ). gd. tgα. tgϕ White: ( ) 1 Shield: ψ ( ρ ρ) τ o v. d f. gd υ
1 ψ....shieldův faktor v. d υ čílo Re plaveninové Reynoldovo ( v.l Re υ v τ o ρ hydraulické Reynoldovo čílo) g. R. J třecí rychlot
ZRNITOSTNÍ KŘIVKA Příklad kontrukce (viz data konkrétní příklad) Příklad kontrukce zrnitotní křivky d d (mm) G (kg) dp (%) dp. d < 20 1,4 11,1 222,0 40 1,8 14,3 572,0 60 3,6 28,6 1716,0 80 2,8 22,2 1776,0 100 3,0 23,8 2380,0 12,6 100,0 6666,0 dp. d 100 6666,0 i 66, 7 100 mm
ZRNITOSTNÍ K Ř IVKA Z jednotlivých vrtev (krycí + podní) pro HRAZENÍ BYSTŘIN
Obr. 3-3
Obr. 3-4
POSOUZENÍ ZAČÁTKU POHYBU SPLAVENIN A. Podle tangenciálního napětí τ ρ. g. R. J o (Pa) τ KR f ( d, ρ ) (Pa) Jetliže τ o > τ KR POHYB τ o < τ KR.. KLID B. Podle nevymílacích rychlotí v v Jetliže v > v v POHYB v < v v KLID
Stanovení nevymílacích rychlotí: I. výpočetní vzorce pro v v : Gončarov: 1,5 < d < 20 mm v v log 8,8 y. d d 95 2g ρ ρ 1,75ρ Meyer - Peter: d > 20mm v v 5,8 y 1/6. d 1/3
II. Tabulkové tanovení v v : Průměrné profilové v v, při hloubce vody v 1,0m v neoudržných zeminách: Zemina d zrn (mm) v v1 (m. -1 ) píek 1,0 0,60 štěrk jemný 5,0 0,90 štěrk třední 10,0 1,05 štěrk hutý 50,0 2,0 kameny třední 100,0 2,80 kameny velké 200,0 3,80 balvany 300,0 4,35 balvany 400,0 4,75 Průměrné profilové v v1 při hloubce vody v 1,0m v oudržných zeminách: Materiál méně ulehlý tředně ulehlý doti ulehlý velmi ulehlý v v1 (m. -1 ) píčitý 0,45 0,90 1,30 1,80 hlinitý 0,40 0,85 1,20 1,70 jílovitý 0,35 0,80 1,10 1,60 Redukční koeficienty pro hloubku y jinou než 1,0m: v v v v1. a, a y 1/6 y (m) 0,30 0,60 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 a y 1/6 0,80 0,90 1,00 1,08 1,15 1,20 1,25 1,29 1,32 1,35 1,38
Příklad 1: d 8mm, J 1, R 1,0m, Jou plaveniny (ρ 2650 kg. m -3 ) v pohybu? Řešení: τ o > τ KR? (v > v v?) τ KR (ze Shieldova grafu): 7,5 Pa τ o γ. R. J 9810. 1,0. 0,001 9,8 Pa Jiné řešení: v (z Whiteova grafu): v 3 g. R. J 9,81.1.10 0,1 m. -1 Průečík d 8mm a v 0,1 m. -1 Oba výledky: POHYB
Příklad 2: d 40 mm, J 0,5%, R 1,0m Při jakém klonu dna již nedochází k pohybu plavenin? Řešení: τ o γ. R. J 10 4. 1. 0,5. 10-2 50 Pa τ KR 37 Pa (ze Shieldova grafu) τ KR 37 J 0,37% 4 γ. R 10.1,0 (0,0037) Jiné řešení (dle nevymílací rychloti) (R y) v v 5,8. y 1/6. d 1/3 5,8. 1. 0,342 2,0 m. -1 v C R RJ,Strickler:C 21,1 d 1 6 1 21,1 0,04 ( ) 1 v 36,12 1,0.0,005 2,55m. J C v 2 v 2. R 2 2,0 2 36,12.1,0 0,32% 0,167 (0,0032) 36,12m 1/2. 1
DNOVÉ ÚTVARY
VRÁSKY: Profil Δ, vlnová délka l < 0,6m, výška do 6cm. DUNY: Profil mírným klonem proti proudu, Fr Froudovo čílo: v g. y < 0,6 Pohyb po proudu. ANTIDUNY: Tvar inuovitý mírným klonem po proudu. Froudovo čílo: Fr Pohyb proti proudu. v g. y > 0,8 ROVNÉ DNO: ( pohybem plavenin) P řechodný tav: Fr 0,7 P řechod dun v antiduny a naopak. LAVICE: Dunové i antidunové zejména na bytřinách (Rozm ěry i pře 10 m délky, více než 0,5m výšky).
PRŮTOK DNOVÝCH SPLAVENIN Jednotkový průtok dnových plavenin ekundová hmotnot T H (kg. -1. m -1 ) ekundová tíha T T (N. -1. m -1 ) ekundový objem T o (m 3. -1. m -1 ) T T T H. g T o. γ NEPŘÍMÉ STANOVENÍ: Meyer Peter: [m 3. -1. m -1 ] T 8,0 (d) μ.r.j g.δ. Δ.d 3/2 o 0,047 Δ ρ ρ ρ 3/2
µ C Ł C ł 3/ 2 C 12R 18log Ł d90 ł μ oučinitel nerovnoti dna, μ 0,4;1,0 C...rychlotní ouč. (Chézy r.) koryta C..rychlotní oučinitel dna 3/ 2 M P podmínky odvození rovnice: J 0,4 20% y 0,01 1,2m d 0,4 30mm Q 0,002 10,0 m 3. -1
GRAFICKÉ STANOVENÍ PRŮTOKU DNOVÝCH SPLAVENIN Obr. 3-6
PŘÍMÉ STANOVENÍ PRŮTOKU DNOVÝCH SPLAVENIN: LAPÁKY SPLAVENIN ECHOLOGY (Princip onologie a onografie) ECHOGRAFY
Příklad: Vypočtěte průtok dnových plavenin, jetliže: µ 1,0, d 10mm, R 1,0m, J 0,1%, ρ 2650 kg. m -3 Potup: Použijte grafu (obr. 3-6) d η. µ.r.j 2 10 1,65. 1,0.1,0.10 3 16,5 ξ.. (z grafu): 0,01 T o 2 3/ 2 ( d ) 3/.. 0,01.(0,01). 10.1, 65 ξ. g To 4,06. 10-5 m3. -1.m-1 Při šířce toku 3m (obdél. profil) za 24 hod: To (B) 3,0.4,06.10-5. 0,864. 105 10,5m3. den-1
ZIMNÍ REŽIM VODNÍCH TOKŮ Chod ledů ledová bariéra průtočnot koryta Šroubovité proudění míení vrtev: ochlazená voda konvexní břehy obalování dnových plavenin ρ l > ρ: vztlak odnášení zrn povlečených ledem: Sekundární (zimní) eroze.