7.7. Элементарные расходы взвешенных наносов

Для решения задач заносимости гидротехнических сооружений и других видов хозяйственного использования береговой зоны водоемов необходимы сведения о распределении интенсивности вдольбереговых перемещений наносов по ширине береговой отмели. В качестве меры интенсивности перемещения взвешенных наносов целесообразно использовать элементарный расход наносов который является одной из обобщенных характеристик динамики береговой зоны, поскольку определяется по средней мутности, средней скорости течения на вертикали и глубине. Поэтому, в частности, распределение

элементарных расходов взвешенных наносов по ширине береговой отмели обычно не совпадает с распределением какой-либо одной из определяющих его величин.

По материалам измерений на Кайраккумском, Каховском и Кременчугском водохранилищах и на Азовском море выделено четыре характерных типа распределения элементарных расходов по ширине отмели (рис. 7.5). По общему виду они близки к типам распределения мутности и характеризуются следующими чертами: I — максимум в приурезовой зоне; II — максимум в центральной части отмели или у ее бровки; III — два максимума, из которых один расположен в приурезовой зоне, а второй — примерно в центральной части отмели;

Рис. 7.5. Основные типы распределения относительных элементарных расходов взвешенных наносов по ширине береговой отмели водоема. Присущие каждому типу распределения профиля дна см. на рис. 6.8.

IV— примерно одинаковые элементарные расходы в пределах большей части береговой отмели.

Из 133 рассмотренных эпюр к типу I отнесено 35,3 %, к типам II, III и IV — соответственно 33,8, 20,3 и 8,3% (см. табл. 7.2). Три эпюры (2,2 %) не соответствуют ни одному из рассмотренных типов.

Каждый из выделенных типов распределения элементарных расходов наиболее часто наблюдается на береговых отмелях, имеющих специфичную форму профиля.

На основании полученных результатов можно заключить, что в большинстве случаев на береговой отмели формируется одна отчетливо выраженная зона интенсивного вдольберегового переноса наносов, которая располагается вблизи уреза, в центральной части или у бровки отмели. На долю таких типов распределения приходится более 2/3 всех измеренных расходов. Однако даже эти эпюры не удается представить в виде одной обобщенной

эпюры как предлагал Н. Д. Шишов [221]. Еще более далеки от предложенной Шишовым обобщенной эпюры типы распределения элементарных расходов, характеризующихся примерно одинаковыми значениями по всей ширине отмели или наличием двух максимумов , на долю которых приходится около рассмотренных расходов наносов.

На распределение элементарных расходов наносов заметное влияние оказывают, кроме упомянутых факторов, размеры береговой отмели. С увеличением ширины береговой отмели уменьшаются при прочих равных условиях абсолютные значения элементарных расходов, что приводит к уменьшению степени выраженности зон максимального перемещения наносов. Действительно, при высоте волны наибольшие элементарные расходы наносов на отмелях достигали следующих значений: при ширине отмели около при ширине около при около Приведенные данные позволяют заключить, что при рассмотрении распределения элементарных наносов на береговых отмелях необходимо учитывать, наряду с формой профиля и соотношением между высотой волн и глубиной, ширину отмелей.

Поскольку получение обобщенного распределения перемещения взвешенных наносов по ширине береговой отмели имеет важное практическое значение, то попытки решить этот вопрос с использованием данных наблюдений и путем разработки расчетных методов не прекращаются до настоящего времени. Из расчетных методов, разработанных для береговых отмелей, по-прежнему наиболее приемлемым остается метод А. В. Караушева [73, 75], уточнявшийся и апробировавшийся А. Я. Шварцман [218, 219].

Обширные сопоставления результатов расчетов с данными наблюдений мутности на Горьковском водохранилище были выполнены Н. Я. Ярославцевым и Е. А. Шмелевым [229]. Эти авторы показали приемлемость расчетного метода Караушева: примерно в 50 % случаев отклонения рассчитанных значений не превышали 50 % и только в 20 % случаев составляли 400 % и более.

Попытка получения обобщенных кривых распределения интенсивности перемещения взвешенных наносов по ширине береговой отмели предпринята в упоминавшейся выше работе Войцеховича [29] на основании данных измерений, охватывавших на песчаных отмелях северо-западной части Черного моря зону шириной от 70 до 220 м. Этот автор разделил полученные материалы на две части в зависимости от формы профиля береговой отмели: наклонная плоскость, плавно сопрягающаяся с горизонтальной плоскостью глубоководной зоны, и наклонная плоскость с отчетливо выраженным подводным валом или подводной террасовидной ступенью. На плоских береговых отмелях зона максимального перемещения взвешенных наносов располагается на расстоянии от уреза, равном расстояние от уреза до линии разрушения волн). Интенсивность перемещения наносов уменьшается от зоны максимума как по направлению к урезу, где она близка

к нулевым значениям, так и к зоне разрушения волн, где она составляет максимального значения.

На береговых отмелях с подводным валом или с горизонтальной подводной террасой зона максимального перемещения наносов располагается на расстоянии от уреза, равном Над гребнем подводного вала элементарные расходы наносов при этом составляют максимальных значений, а в первой ложбине и над подводной террасой — всего максимальных значений при любых конкретных условиях.