Рис. 10
В подобных случаях может наблюдаться совершенно иной по
типу поток с пространственной структурой, характеризующийся сильным
смещением линии максимальных скоростей в глубину, а также наличием
устойчивого поперечного течения по поверхностн реки от берегов к середине
русла и по дну от середины к берегам. Такая структура не имеет видимых
отличительных признаков в может встретиться в порогах, каньонах, «щеках»,
вообще в слабо разработанных руслах при высоком расходе воды.
Пространственный режим потока - один
из случаев устойчивой поперечной скорости в русле. Поперечную скорость
сообшает воде также сила Кориолиса, но эта скорость незначительна.
Поперечные скорости, достигающие 30-40% максимальной скорости течений и
направленные от берега к середине реки, возникают за счет вихреобразования
у берегов турбулентного потока. Эти скорости имеют случайное распределение
во времени и пространстве.
Устойчивая поперечная скорость возникает на повороте реки за счет центробежной силы. На повороте
всегда есть циркуляционное течение. На поверхности вода смещается от внутреннего
берега поворота к внешнему. У внешнего берега скорость воды направлена от
поверхности ко дну, а вдоль дна вода смещается от внешнего берега поворота
к внутреннему (см. рис. 1).
Максимальная величина поперечной
скорости достаточно велика (она может достигать 30-50% средней скорости
потока), и ее необходимо учитывать при преодолении поворотов. Поперечная
скорость приводит к смещению стрежня потока к внешнему берегу поворота.
Циркуляционное течение на поворотах вызывает размыв внешнего берега и
образование отмелей у внутреннего.
На горных реках с высокой скоростью
течения на крутых поворотах циркуляционное течение вызывает навал воды на
внешний скальный берег (прижим). За счет циркуляционного течения на крутых
поворотах высокоскоростных рек образуется заметный поперечный уклон.
Заметные поперечные скорости возникают также при быстром паводковом подъеме
или спаде воды. При подъеме воды река как бы вспухает, середина потока
поднимается, поперечное течение по поверхности направлено от середины русла
к берегам. При спаде воды середина потока проваливается, поперечное течение
по поверхности направлено от берегов к середине реки.
При обтекании препятствий в русле
также образуются области, поперечных и даже обратных течений. Обтекание
потоком препятствий, как и течение в русле, может быть ламинарным или
турбулентным. Ламинарное обтекание без нарушения структуры потока с плавным
раздвижением и смыканием струй наблюдается либо при очень малых скоростях
потока, либо при идеально обтекаемой форме препятствия. Оба случая в
туристской практике почти не встречаются. Турбулентное обтекание
препятствий характеризуется нарушением структуры потока.
Если препятствие выступает над водой
(камень, выступ берега), то нарушение структуры потока бывает, главным
образом, в горизонтальной плоскости. Перед препятствием образуется зона
повышенного давления, за счет чего возникает водяная «подушка» (вода
поднимается и создается поперечное течение вдоль лобовой части препятствия).
За препятствием появляется зона пониженного давления (так называемая
водоворотная зона), за счет того, что струя срывается с препятствия. В
зависимости от скорости течения, формы и размеров препятствия срыв струи
происходит с боковой или почти с лобовой поверхности препятствия.
Протяженность водоворотной зоны может превышать поперечник препятствия в 10 раз.
|
