14.5: Відхилення від умови рівної рухливості
- Page ID
- 38010
На цьому етапі потрібна певна перспектива. З обговорення різних наборів даних, представлених в попередніх розділах, ви переконалися, що, хоча порогові значення і транспортні швидкості змішаних опадів показують набагато більш тісний підхід до умови рівної рухливості, ніж до умови градаційної незалежності, залишається відхилення від умова рівної рухливості така, що в цілому більш грубі фракції дещо важче вловлювати та транспортувати, ніж більш дрібні фракції; іншими словами, комбіновані ефекти приховання—укриття та кочення недостатні, щоб повністю протидіяти впливу ваги частинок.
Неповний підхід до умови рівної рухливості призводить до двох споріднених понять: вибіркове захоплення і частковий транспорт. Термін вибіркове захоплення відноситься до відмінностей у порогах руху між різними розмірами, формою та щільністю фракцій осаду, що складається з суміші розмірів частинок, форм і щільностей. Акцент тут робиться на розмірно-селективне захоплення, хоча щільність-селективне захоплення є одним із ключів до розвитку розсипів. Значна частина роботи з вибіркового захоплення відбувається завдяки Комару (1987a, 1987b, 1989).
Поняття, пов'язане з вибірковим захопленням, полягає у частковому транспорті: для діапазону напружень зсуву шару вище умови відсутності руху частинок, частка заданого розміру може складатися з двох популяцій:
- Частинки, які періодично переміщуються потоком; і
- Частинки, які ніколи не переміщуються потоком, і залишаються нерухомими на ліжку (Wilcock and McArdell, 1993, 1997).
Домен часткового транспорту лежить між діапазоном напружень зсуву шару, для яких немає руху будь-якої з частинок заданої величини фракції, з одного боку, і діапазоном більших напружень зсуву шару, для яких всі частинки заданої величини фракції переміщаються потоком за один раз або інший. В цілому нижня і верхня межі цього діапазону відрізняються від розмірної фракції до розмірної фракції. Наслідком є те, що при розгляді всіх розмірних фракцій область часткового транспорту простягається від верхньої межі напруження зсуву шару, для якого потоком не переміщаються частинки будь-якої величини фракції, з одного боку, і нижньої межі напруги зсуву шару, для якої принаймні частина частинок всіх фракцій розміру переміщаються в той чи інший час, з іншого боку.
Яка залежність між частковим транспортом і дробовим транспортними тарифами? Розуміння цього питання походить від експериментів з димових експериментів на частковому транспорті Wilcock і McArdell (1993, 1997). Осад був одномодальної, але погано відсортованої сумішшю з відмітною особливістю того, що всі частинки кожної з розмірних фракцій були пофарбовані в різний колір, щоб полегшити спостереження за нерухомістю частинок і переміщенням частинок на осадовому шарі. Спостереження за частковим транспортом, а також швидкостями транспортування фракцій були здійснені в декількох прогонів у діапазоні напружень зсуву шару, що крокувало область часткового транспорту, як описано вище.
Малюнок\(\PageIndex{1}\), графік швидкості дробового транспорту від розміру частинок, показує взаємозв'язок між частковим транспортом і дробовим транспортом швидкості для кожного з п'яти пробігів. На\(\PageIndex{1}\) малюнку граничне значення активної частки частинок в кожній розмірній фракції, після тривалого часу роботи, позначається символом\(Y_{i}\). Кожна точка даних на малюнку\(\PageIndex{1}\) представляє заданий розмір дробу в заданому одному з п'яти прогонів. Частка частинок даної фракції, які є рухомими, збільшується від нижнього правого до верхнього лівого для кожної кривої.
Відмінною особливістю графіка на малюнку\(\PageIndex{1}\) є те, що криві для дробової швидкості транспортування сплющуються до близької горизонтальності (умова наближається до рівної рухливості) у міру збільшення сили потоку. Іншими словами, відхилення від рівної рухливості великі в області часткового транспорту, але стають малими для напружень зсуву шару вище області часткового транспорту.
Детальніше про формули осадового розряду: підповерхневі моделі порівняно з поверхневими моделями
Усі формули відкладення відкладень, включаючи ті, що коротко описані в главі 13, так чи інакше використовують розмір осаду, як правило, середній розмір. Деякі такі підходи намагалися боротися зі змішаними розмірами відкладень, запровадивши «функцію приховування», яка враховує ефект приховування, але навіть ті, які повинні базуватися на певному розподілі осаду за розмірами.
Тоді виникає питання: який розподіл за розмірами слід використовувати? Що з осаду в субстраті, або поверхні шару, який потік насправді бачить? Останнє, здавалося б, більш природним вибором. Як ви бачили, у відкладеннях змішаних розмірів, особливо з фракціями піску та гравію, поверхня осадового шару має тенденцію бути вимощеною осадом, який, в середньому, грубіший, ніж осад субстрату. Проблема полягає в тому, що розподіл поверхні за розмірами сам по собі є функцією потоку. Більш того, тільки в ретельно розроблених лабораторних експериментах з канавкою можна спостерігати розподіл поверхні за розмірами, і лише деякі дослідження досягли успіху в цьому. До теперішнього часу було розроблено лише кілька транспортних моделей, заснованих на розподілі розмірів поверхні, а не на розподілі субстрату (Proffitt and Sutherland, 1983; Parker, 1990; Wilcock and Crowe, 2003).
Глава 14 Посилання цитуються
День, Т.Дж., 1980, Дослідження транспорту градуйованих потоків: Wallingford, U.K., Гідравліка Дослідницька станція, Report IT 190.
Dhamotharan, S., Wood, A, and Parker, G., 1980, Перевезення вантажу в моделі гравійного потоку: Університет Міннесоти, Лабораторія гідравліки Сент-Ентоні Фолс, звіт про проект 190.
Milhous, R.T., 1973, Транспортування осадових відкладень в гравійному донному потоці: кандидатська дисертація, Університет штату Орегон, Корвалліс, штат Орегон.
Misri, R.L., Garde, R.J., і Ranga Raju, K.G., 1984, Транспортування навантаження ліжка грубого неоднорідного осаду: Американське товариство інженерів-будівельників, Proceedings, Журнал відділу гідравліки, v. 110, p. 312-328.
Паркер, Г., 1990, Транспортне відношення навантаження на поверхні для гравійних річок: Журнал гідротехніки, т. 28, с. 417-436
Паркер, Г., і Клінгеман, P.C., 1982, Про те, чому потоки гравійного русла вимощені: Дослідження водних ресурсів, v. 18, p. 1409-1423.
Паркер, Г., Dhamotharan, S., і Стефан, S, 1982a, Модель експериментів на мобільних, вимощених гравійним шаром потоків: Дослідження водних ресурсів, v. 18, стор. 1395-1408.
Parker, G., Klingeman, P.C., і McLean, D.L., 1982b, Розподіл ліжок та розмірів у прокладених гравійних потоках: Американське товариство інженерів-будівельників, Proceedings, Журнал відділу гідравліки, v. 108, p. 544-571.
Proffitt, G.T., і Сазерленд, A.J., 1983, Транспорт неоднорідних опадів: Журнал гідравлічних досліджень, v. 21, p. 33-43.
Вілкок, P.R., 1987, транспортування ліжко-навантаження осаду змішаного розміру: кандидатська дисертація, Массачусетський технологічний інститут, Кембридж, Массачусетс.
Вілкок, П.Р., і Кроу, J.C., 2003, Поверхнева транспортна модель для змішаного осаду: Журнал гідротехніки, v. 129, стор. 120-128.
Wilcock, P.R., and Mcardell, B.W., 1993, Поверхневі швидкості фракційного транспорту: пороги мобілізації та транспорт частинок піщано-гравійного осаду: Дослідження водних ресурсів, т. 29, стор. 1297-1312.
Вілкок, P.R., і Mcardell, B.W., 1997, Частковий транспорт піщаного/гравійного осаду: Дослідження водних ресурсів, v. 33, стор. 235-245.
Вілкок, P.R., і Southard, J.B., 1988, Експериментальне дослідження початкового руху в змішаних відкладах: Дослідження водних ресурсів, v. 24, p. 1137-1151
Вілкок, P.R., і Southard, J.B., 1989, Bed навантаження транспорту змішаного розміру осаду: дробові транспортні ставки, форми пласта, і розвиток грубого шару поверхні шару: Дослідження водних ресурсів, v. 25, p. 1629-1641.