Тема: Гидравлические сопротивления зарастающих русел

Растительность, покрывающая дно и берега рек и ручьев, играет важную роль в гидродинамическом поведении, экологическом равновесии и характеристиках самих рек. Взаимодействия между потоком и растительностью являются сложными и зависят от факторов потока (например, средней скорости потока, турбулентности, характеристик воды, морфологии каналов) и характеристик растительности (тип растения, возраст и размер).
Знание о взаимодействии потока и растительности важно для решения как инженерных, так и экологических вопросов и задач.
Водная растительность стабилизирует речное дно, обеспечивает укрытие для рыб и улучшает качество воды, фильтруя питательные вещества. Поглощение питательных веществ отдельным стеблем зависит от его пограничного слоя, как это происходит при захвате пыльцы. Водная растительность предоставляет среду обитания, изменяет доступность света и температуру, регулирует концентрацию кислорода, углерода и питательных веществ.
Также изобилие растений влияет на глубину потока, уровень воды, пропускную способность и другие важные гидравлические параметры.
Пропускная способность русла зависит от растительности. Наличие многочисленных препятствий на пути потока может вызвать значительную турбулентность: в этих условиях поток воды существенно задерживается. Увеличение гидравлических сопротивлений русла может привести к повышению уровню воды с неблагоприятными затоплениями и подтоплениями.
Хотя указанных последствий можно избежать путем полного или частичного удаления растительности, это дорогостоящая процедура и может иметь экологические последствия. Полное удаление растений в реке может привести к размыву дна и берегов и увеличению мутности воды. Способность растений препятствовать размыву зависит от вида растительности и однородности покрытия. Для любого отдельного вида растительности он варьируется в зависимости от возраста и состояния растений и от сезона года.
Развитие знаний о гидродинамике зарастающих русел является основной целью понимания условий потока воды, разработки защиты от наводнений и планирования скорректированного управления смягчением последствий для естественных рек.
Одной из не до конца разрешенных задач речной гидравлики является расчет средних скоростей речных потоков, основанный на определении величины гидравлических сопротивлений.
Гидравлические сопротивления - это силы, противодействующие движению воды. В естественных руслах и каналах эти силы обусловлены наличием выступов шероховатости, ледовых явлений, донных отложений, изгибов русла и растительности.
Для оценки этих сил наиболее часто используются такие характеристики как: коэффициент ШезиС, коэффициент шероховатости п, высота выступов шероховатости А и коэффициент гидравлического трения X.
При расчете средних скоростей и гидравлических сопротивлений в речных руслах и каналах зачастую используют формулы, основным параметром которых является коэффициент шероховатости (формулы: Шези, Маннинга, Павловского и др). Его величину обычно определяют по описательной характеристике сопротивлений русла и поймы и соответствующим таблицам.
Общим недостатком такого типа формул является их эмпирическая природа, не раскрывающая физической сути коэффициента шероховатости. [1]
Целью данной работы было выявление методики расчета гидравлических сопротивлений, учитывающей физические характеристики зарастающего русла.

Купить