На воду в реке действуют различные силы,
и прежде всего сила тяжести. Величина ее составляющей, воздействующей на
воду в направленни стока, зависит от уклона реки. Чем больше уклон, тем
больше эта составляющая, тем выше скорость воды.
Скорость течения, в конечном счете, -
основной фактор, определяющий сложность и опасность реки для туриста.
Составляющей силы тяжести противостоит сила трения воды о берега, дно и
внутреннего трения между слоями воды. Эта сила определяется степенью
шероховатости материала дна и берегов, глубиной и шириной русла. Чем
крупнее частицы, составляющие дно и берега, тем больше сила трения.
На воду в реках действуют также
центробежная сила (на поворотах русла) и сила Кориолиса, вызываемая
вращением Земли. Центробежная сила действует от центра по радиусу поворота,
сила Кориолиса в северном полушарии направлена всегда вправо по течению.
Эти силы вызывают поперечные течения в реке. Имеются некоторая средняя
скорость потока и местная скорость. Местная скорость равна нулю у дна и
берегов и максимальна на некоторой линии ниже поверхности воды
(соответствующая линия на поверхности называется стрежнем).
По распределению скоростей в сечении
потока различают потоки ламинарный, турбулентный и с пространственным
режимом. Ламинарные потоки, характеризующиеся параллельным
перемещением слоев жидкости, редко встречаются в туристской практике: они
могут существовать только при очень малых глубинах, скоростях воды и
уклонах русла. Так, при глубине реки 20 см ламинарный поток может быть при
скорости течения не более 1 см/сек.
Турист почти всегда имеет дело с
турбулентным потоком, отличающимся образованием вихрей в объеме
потока, т. е. тем, что различные части жидкости имеют не только продольные,
но и поперечные составляющие скорости. Вихри, возникающие у дна и берегов,
отрываются и движутся к центру потока. В турбулентном потоке линия
максимальных местных скоростей также находится ниже поверхности потока,
однако возрастание скорости при удалений от дна происходит неравномерно.
У самого дна имеется очень тонкий слой нулевых и малых скоростей, а затем
скорости быстро нарастают и могут достигать, например, уже на глубине в
одну десятую 40-50% максимальной скорости, а на половинной глубине -
80-90% максимальной скорости.
|