Curenti interiori in albiile raurilor

Curenti interiori in albiile raurilor

1 Schema lui Leliavschi

In 1980 Leliavschi a pus in evidenta curentii interiori din albia raurilor cu ajutorul unui aparat pentru determinarea directiei curentilor. El a propus schema circulatiei elicoidale a curentilor.

Fig. 6.15

Curenti transversali provocati de rotatia Pamantului

Se considera un curs de apa in emisfera nordica si un curs de apa in emisfera sudica.

Se au in vedere urmatoarele elemente:

F - latitudinea punctului

R = 6332 km - raza Pamantului

v_r - viteza relativa de deplasare a punctului material (curgerea unei     particulea lichide in albia unui rau)

w - viteza unghiulara a Pamantului; w = 0,000073 rad/sec

Fig. 6.16

6.13

unde:

a - acceleratia totala

a_t - acceleratia de transport

a_r - acceleratia relativa

a_c - acceleratia Coriolis

6.14

6.15

Acceleratia Coriolis - a_c - este un vector perpendicular pe planul vectorilor v_r si w si are sensul burghiului la suprapunerea lui    peste v_r pe drumul cel mai scurt.

6.16

F_ic - forta de inertie Coriolis, dirijata in sens invers acceleratiei Corioils (pentru ca e de inertie).

Legea lui Ber. In emisfera nordica F_ic este dirijata spre malul drept (a_c este normala pe mal) provocand erodarea lui; in emisfera sudica F_ic este orientata spre malul stang, provocand erodarea acestuia.

Fig. 6.17

6.18

i - panta transversala a apei din albie

p> p Þ p p gdz    6.19

6.20

v_s - viteza la suprafata apei

6.21

6.22

Se izoleaza volumul elementar dV = dH dx 1

Particulele lichide vor fi antrenate orizontal de doua categorii de forte:

Forta de inertie Coriolis:

6.23

Forta rezultanta a presiunilor hidrostatice p p gdz actioneaza asupra fetei laterale a elementului de volum dV, forta rezultanta fiind: 6.24

Curentii din albie vor avea datorita rotatiei Pamantului, urmatorul aspect:

Fig. 6.18

Straturile superioare se misca spre malul drept (emisfera nordica) iar cele inferioare in directia gradientului de presiune. Apare, astfel, circulatia transversala in sensul acelor de ceas.

Studierea pantei transversale a apei ne va da date importante in ce priveste deplasarea aluviunilor de fund.

In emisfera nordica, curgerea longitudinala si curentii transversali dau o miscare elicoidala in sensul acelor de ceas.

Cu toate ca a_c (respectiv F_ic) este mica, efectul ei se simte, avand in vedere ca actioneaza asupra unor mase mari de apa (fluvii) pe o perioada indelungata de timp.

Devierea spre dreapta a creat maluri drepte inalte si abrupte si maluri stangi sub forma de lunci (emisfera nordica). De asemenea, unele vechi porturi de pe malul stang al Nilului si al fluviului Mississipi au ramas pe uscat.

Aplicatie:

Pentru : B = 500m; q = 45; v_med =1m/s; w = 0,000073rad/s; rezulta : z_max = 5,25mm si i = 0,0105%.

Curenti transversali provocati de miscarea apei in curbe

In curbele raurilor apare, in plan orizontal si orientata spre malul exterior (concav) al raului, forta centrifuga F_c. Ca si in cazul fortei de inertie Coriolis, suprafata apei se va inclina in asa fel incat sa fie perpendiculara pe rezultanta fortelor F_c si G.

Fig. 6.19

6.25

Deci:

6.26

Din desen:

6.27

6.28

Pentru :    6.29

Asadar : 6.30

Pentru : 6.31

Pentru : r = r₂

6.32

unde: i - panta transversala a suprafetei apei datoraita F_c.

Ca urmare a aparitiei pantei transversale apare si circulatia transversala:

Fig. 6.20

Straturile superioare se vor deplasa spre malul concav (exteriorul curbei) iar cele inferioare spre malul convex (interiorul curbei). Malul concav va fi erodat iar pe cel convex se vor forma depozite de aluviuni.

Compunerea curentilor transversali cu cei longitudinali da nastere la o miscare elicoidala, care in functie de concavitatea malului drept sau stang are sensul acelor de ceas sau sens invers.

In coturile cu concavitatea la mal drept (emisfera nordica) F_c si F_ic se cumuleaza si se intensifica circulatia transversala. In coturile cu concavitatea la malul stang circulatia transversala slabeste sau se poate anula.

La trecerea de la o curbura la lata exista un punct in care circulatia transversala se stinge (in dreptul pragurilor).