CURS I

Modelarea scurgerii n bazine hidrograficeCauzele scurgerii solide (eroziunii solului)

Acestea sunt:

clima (precipitaii, vnt, temperatur);

relieful (nlimea, panta, forma, lungimea, expoziia);

solul;

vegetaia;

factorii litologici (roca de baz);

factorii antropici (sociali economici).

Forme de eroziune produse de ap (eroziunea hidric)

Formele de eroziune produse de ap sunt [Bcov, 1978]:

eroziune prin impact se declaneaz sub aciunea energiei picturilor de ploaie;

eroziune n suprafa (decapant) se datoreaz att efectului dat de impactul picturilor de ploaie, ct i scurgerii curenilor de ap dispersai pe un teren n pant (cureni bidimensionali), const n ndeprtarea stratului superficial relativ uniform de sol pe mare ntindere prin aciunea de scurgere laminar a apei i prin mici iroiri;

eroziune n adncime (tranant) atunci cnd scurgerea i eroziunea acioneaz vertical. Formele eroziunii n adncime sunt (eroziunea contemporan): rigole, ogae i ravene. Dezvoltarea eroziunii n adncime, care d natere la iroiri i ravinaie, se produce numai acolo unde s-a creat un dezechilibru n peisajul natural prin intervenia antropic. Eroziunea natural (eroziunea geologic veche) se desfoar mai ntotdeauna n ritm lent, de pe urma crora rezult forme de relief deosebite de cele datorate eroziunii accelerate (antropice): viuga, vlceaua, viroaga i valea rului;

eroziunea prin valuri n zonele litorale;

eroziunea prin irigaie datorit debitrii pe terenurile n pant irigate a unor importante volume de ap pentru irigare i evacurii apelor excedentare;

eroziunea prin sufozie procesul prin care materialul este erodat dintr-un orizont de sol sau dintr-o roc sedimentar prin aciunea apei ce se deplaseaz n lungul unor linii de drenaj definite i care creeaz goluri subterane;

alunecrile de teren apele de suprafa pot influena stabilitatea versanilor prin umezirea pmntului i ridicarea nivelului apei subterane, prin erodarea terenurilor i apariia formaiunilor eroziunii n adncime care nltur sprijinul versanilor; apele subterane sunt cauza principal a celor mai multe alunecri de teren datorit presiunii apei din pori, presiunii de filtrare a apei subterane. Apa modific i caracteristicile fizico mecanice ale rocilor.

Cteva din formele de eroziune produse de ap se pot vedea n imaginile urmtoare: [www.netc.net.au, 2005; www. seafriends.org.nz, 2005]

Eroziune decapant

Eroziuni datorate iroirii apei pe suprafaa versantului

Raven

Raven puternic dezvoltat

Alunecare de teren

Eroziunea malurilor albiilor cursurilor de ap

Eroziuni prin sufozie

Formarea, structura i proprietile aluviunilor

Formarea aluviunilor [Giurma et al, 1987; Popovici, 1991] are loc prin procesul care const n desprinderea i transportul particulelor de la suprafaa uscatului de ctre agenii dinamici externi (precipitaiile, vntul etc.) i din depunerea acestor particule la diferite distane de locul de desprindere.

Factorii care influeneaz dezvoltarea eroziunii sunt: clima (precipitaiile, vntul, temperatura), relieful, solul, vegetaia, factorii litologici sau roca de baz i factorii social - economici (factori antropici).

Precipitaiile influeneaz prin impactul picturilor de ploaie, care este o aciune mecanic de izbire ntre picturi i sol. Energia cu care o pictur acioneaz asupra solului este:

(1)unde:m = masa picturii de ploaie; v = viteza picturii, avnd efecte distructive cu att mai mari cu ct gradul de acoperire al solului cu vegetaie este mai redus.

O alt relaie de calcul a energiei cinetice a ploii este [Di Silvio, 1998]:

(2)

unde: densitatea apei; i intensitatea ploii; t timpul.

Viteza picturii de ploaie (cm/s) se determina cu formula lui W. Schmidt [Stanciu,2002]:

(3)

unde:rp raza picturii ploii (cm), care se determin n funcie de intensitatea ploii.

O formul mai simpl de determinare a energiei cinetice a picturii de ploaie este cea dat de Wischmeier [Popovici, 1991]:

(4)

unde i este intensitatea ploii.

O pictur de ploaie poate dispune n cdere, n momentul impactului, de o energie cinetic de aproape 1000 de ori mai mare dect aceeai cantitate de ap care s-ar scurge la suprafaa solului sub forma unei pnze continue.

Prin ocul produs de picturile de ploaie, structura solului este distrus, particulele fine de sol sunt dislocate, ridicate n aer i mprtiate, producnd o astupare a porilor la suprafaa solului i drept urmare se formeaz o crust care contribuie Ia micorarea infiltraiilor i la intensificarea scurgerii lichide i solide. n figura 1 se prezint transportul prin impact a agregatelor de sol n diferite condiii de pant ale terenului i unghi de cdere a precipitaiilor.

Fig.1 Transportul prin impact a agregatelor de sol n diferite condiii de

pant ale terenului i unghi de cdere a precipitaiilor (dup Popovici, 1991)

Precipitaiile influeneaz i prin scurgerea care rezult din ploi i din topirea brusc a zpezilor (manifestat pe versanii cu pante mari i nsorii). n procesul eroziunii o mare importan o prezint ploile repezi, toreniale, deoarece au o mare putere de a disloca i deplasa mici particule de sol, de a forma pnze continue de ap pe terenurile n pant sau uvoaie cu mare for de rupere i transport.

Se estimeaz c n timpul unei ploi toreniale de 50 mm cu o durat de 20 minute (intensitate de 2,5 mm/min) pe un hectar de teren descoperit (fr vegetaie), au fost dislocate datorit picturilor de ploaie 240 tone de sol. Cantitatea de sol dislocat n timpul unei ploi toreniale se poate determina cu una din urmtoarele relaii [Gerard,1981; Bcov, 1978]:

(5)

(6)

(7)

unde:G greutatea solului dislocat; k constant care depinde de tipul de sol; dp diametrul picturii de ploaie; e cantitatea de sol dislocat n t/ha.

Influena vntului depinde de viteza i frecvena acestuia, de structura i textura solului, de gradul de expunere, de gradul de acoperire cu vegetaie, de starea de umiditate a terenului, de fenomenul de nghe i dezghe etc. Cantitatea de sol pierdut prin eroziunea eolian (t/ha.an) se poate evalua cu formula lui Chepil Woodruff:

(8)

unde:A, a parametrii determinai experimental; P fraciunea din sol cu diametrul sub 0.84 mm; n rugozitatea absolut a suprafeei solului; T cantitatea de resturi vegetale.

Temperatura influeneaz prin fenomenul de nghe - dezghe, n urma cruia se intensific dezagregarea rocilor, iar cnd condiiile de umiditate sunt prielnice, influeneaz prin procesul de alterare.

Relieful este factorul natural cu rol esenial n declanarea i ntreinerea eroziunii, condiionnd att micarea apei pe versani ct i pierderile de sol. Elementele caracteristice ale reliefului (versanilor) prin care influeneaz eroziunea sunt: nlimea, panta, forma, lungimea i expoziia.

Influena solului se manifest prin rezistena la eroziune n timpul scurgerilor i prin capacitatea de infiltraie. Rezistenta solului la eroziune este determinat n principal de coeziune i permeabilitate, care la rndul lor depind de structur i textur.

Vegetaia natural format din pduri i ierburi perene ofer o protecie foarte bun a solului, spre deosebire de vegetaia cultivat care datorit lucrrilor de mobilizare a solului contribuie la accelerarea eroziunii.

Factorii litologici sau roca de baz au influen direct asupra proceselor de eroziune, prin rezisten sau lipsa de rezisten, determinnd ntr-o mare msur apariia i dezvoltarea proceselor de degradare a terenurilor i mai ales a eroziunii n adncime i a deplasrilor de teren.

Factorii social - economici se refer la aciunile omului asupra terenurilor, care trebuie s asigure folosirea raional a pmntului, s intervin cu aciuni ndreptate spre conservarea solului pe pante i diminuarea proceselor de eroziune, ns uneori a contribuit direct i la declanarea degradrii terenurilor. Astfel de aciuni defavorabile sunt: defriarea masiv a pdurilor n zone n care, pentru protecia solului, a apelor, a climatului i a peisajului, reclamau scutul lor protector; gospodrirea iraional sau abuziv a fondului funciar, prin aplicarea unei agrotehnici necorespunztoare pe terenurile n pant, deselenirea pajitilor naturale situate pe pante mari i cultivarea acestora cu plante anuale; punatul iraional i n general neacordarea prioritii folosinei celei mai potrivite pe astfel de terenuri; amplasarea greit a drumurilor pe versani i parcelarea terenurilor din deal n vale (pe linia de cea mai mare pant). La cele de mai sus se adaug i lipsa unor msuri eficace pentru diminuarea scurgerilor, care au favorizat distrugerea rapid a solurilor prin eroziune, scderea accentuat a fertilitii sale.

Procesul de eroziune se manifest att pe versanii bazinelor hidrografice ct i n reelele hidrografice aferente bazinelor.

Eroziunea manifestat n reeaua hidrografic este n funcie de: alimentarea direct prin scurgere de suprafa a acesteia (mrimea debitelor lichide), rezistena terenului n care sunt spate albiile, concentraia aluviunilor, natura sectoarelor de ru (de munte, deal sau cmpie) care dicteaz panta etc.

Cele mai mari cantiti de aluviuni n ruri se nregistreaz n perioada viiturilor datorit creterii forei de antrenare a curentului lichid, ct i datorit nmuierii pmnturilor din maluri.

Aluviunile rezultate n urma erodrii malurilor i albiilor nu pot fi separate de aluviunile provenite de pe versani.

Structura aluviunilor

innd seama de poziia pe care o ocup n micare n masa curentului lichid, aluviunile se mpart convenional n aluviuni n suspensie, aluviuni n semisuspensie i aluviuni de fund [Creu, 1980].

Aluviunile n suspensie sunt rspndite neuniform n ntreaga mas a curentului, dnd apei un aspect de tulbureal i culoare pmntie.

Cantitatea de aluviuni n suspensie (eventual i n semisuspensie) existente la un moment dat n unitatea de volum de ap poart numele de turbiditate i se exprim n g/l, g/m3, kg/m3.

Aluviunile n suspensie au form prismatic cu muchii ascuite i cele mai mici dimensiuni ale lor sunt de ordinul micronilor.

Aluviunile de fund, trte sau de contact sunt particule mai mari (nisip, pietri, bolovani) care se deplaseaz prin rostogolire i prin salturi a cror frecven, lungime i nlime este funcie de dimensiunile lor i de viteza curentului de ap.

Celelalte aluviuni care se deplaseaz n masa de ap printre aluviunile de fund i cele n suspensie poart numele de aluviuni n semisuspensie.

Proprietile aluviunilor

Analiza proprietilor aluviunilor trebuie abordat din dou puncte de vedere: al caracteristicilor particulelor necoezive izolate i al caracteristicilor depozitelor aluvionare n ansamblul lor [Cioc, 1975; Ichim et al, 1989; Florea et al, 1987 ].

Materialele aluvionare pot fi: (figura 2)

Fig.2 Sistemul forelor care acioneaz asupra particulelor

solide ale patului necoeziv (i) sau coeziv (ii) (dup Ichim, 1989)

materiale aluvionare necoezive, constituite din aglomerate solide discrete a cror eroziune i antrenare hidrodinamic depind numai de caracteristicile i proprietile lor fizice (form, dimensiune, greutate specific, poziie relativ .a.), aa cum sunt nisipurile, pietriurile i bolovniurile; aluviunile necoezive sunt constituite din fragmente de roci i cristale avnd o compoziie mineralogic divers funcie de locul de provenien i de drumul parcurs;

materiale aluvionare coezive, constituite din particule mult mai mici dect cele necoezive, a cror rezisten la coroziune i antrenare depinde de forele fizico-mecanice de coeziune; din aceast categorie fac parte materiale provenind din eroziunea solului cu coninut argilos ridicat, caracterizat printr-o rezisten la eroziune mai ridicat dect materialele necoezive.

Proprietile materialelor aluvionare necoezive sunt:

greutatea specific, (1 (t/mc) cuprins ntre 2,50 i 2,70, valoare rotunjit n calcule la 2,65;

textura i rugozitatea de suprafa a particulelor determinat de coninutul de componeni minerali cu stabilitate redus la aciunea distructiv fizico-chimic a apei i aerului;

intensitatea aciunilor agenilor distructivi, dintre care important este ciclicitatea fenomenelor de nghe - dezghe;

interaciunea dintre particulele aluvionare nvecinate;

forma geometric a particulelor - este descris cu ajutorul unor coeficieni de form definii pe baza:

volumului particulei, sub forma unor coeficieni volumici (constanta de volum K, definit prin raportul dintre volumul mediu real al particulei i cubul diametrului d al unei sfere circumscrise proieciei orizontale a granulei n poziia ei cea mai stabil n timpul micrii n curentul fluid)

ariei suprafeei particulei, sub forma unor coeficieni de suprafa (sfericitatea (), definit ca raport al ariei suprafeei exterioare a particulei i aria suprafeei unei sfere de volum egal)

axelor de coordonare proprii ale particulelor. n sedimentologia inginereasc, cea mai larg utilizare o are coeficientul axial, propus de Albertson (1954), definit ca

(9)

unde: a este dimensiunea maxim, b este dimensiunea intermediar i c dimensiunea minim a particulei;

- mrimea particulelor aluvionare necoezive este descris cantitativ de urmtoarele diametre specifice standardizate de American Geophysical Union (1947) i U.S. Inter-Agency Committee on Water Resources (1957):

diametrul nominal, definit ca diametrul unei sfere avnd acelai volum ca i volumul particulei;

diametrul de sedimentare, definit ca diametrul unei sfere avnd aceeai greutate specific ca i cea a particulei aluvionare i care n aceeai mas de lichid i n aceleai condiii are aceeai vitez de sedimentare (mrime hidraulic);

diametrul de cernere, definit ca diametrul unei sfere egal cu mrimea laturilor ochiurilor ptrate ale sitei de cernere prin care trece ntreaga cantitate de material aluvionar prelevat;

diametrul mediu, definit ca

(10)

unde: a, b i c sunt respectiv dimensiunile maxime, medii i minime ale particulei dup axele de coordonate proprii;

- viteza de cdere (mrimea hidraulic) definit ca viteza medie final de sedimentare a particulei care cade liber ntr-o mas infinit de ap distilat

(11)

unde:g - acceleraia gravitaional; d - diametrul granulei sferice; CR - coeficientul de rezisten la naintare, dependent de sfericitate i de numrul lui Reynolds; (s - densitatea particulei solide; ( - densitatea apei.

n regimul laminar de micare avem formula lui Stokes

(12)

Proprietile maselor i depozitelor aluvionare:

greutatea specific, definit ca greutatea unitii de volum a materialului aluvionar n stare uscat;

dimensiunile particulelor solide din masele i depozitele aluvionare sunt extrem de variate, de la microni la zeci de centimetri. Dintre parametrii statistici caracteristici cu importan n cercetrile de geomorfologie i hidraulice se menioneaz:

cuaritele d25%, d50%, d75% percentitele d16%, d84% mediana d50% diametrul mediu dm diametrul efectiv d10 coeficientul Hazen

porozitatea materialelor aluvionare, definit ca raportul dintre volumul golurilor i volumul total al probei. Variaz n funcie de compoziia componenilor masei aluvionare, gradul de compactitate, dimensiunile particulelor, gradul de expunere la contactul cu apa;

unghiul de frecare interioar, depinde de compoziia granulometric, dimensiunile, forma, poziia relativ a particulelor componente, coeziunea materialului, gradul de compactitate.Scurgerea solid pe suprafaa versanilor i n albie are trei faze: antrenare, transport, sedimentare. n figura 3 se prezint distribuia acestor faze funcie de viteza apei i de tipul de material de la suprafaa solului [www.seafriends.org.net, 2004]:

Fig.3 Distribuia fazelor scurgerii solide

Antrenarea particulelor solide sub aciunea unui curent de ap

Analiza, explicarea i exprimarea cantitativ - analitic a condiiilor critice de antrenare hidrodinamic a aluviunilor trebuie s aib la baz urmtoarele concepte:

viteza critic de antrenare, ce consider impactul curgerii fazei lichide asupra particulelor sau maselor aluvionare;

efortul tangenial critic de antrenare, care consider impactul forei hidrodinamice de antrenare a curentului fazei lichide asupra particulelor sau maselor aluvionare;

fora de ridicare sau portan, care consider impactul diferenei de presiune datorat gradientului de vitez a curgerii fazei lichide de antrenare a particulelor sau maselor aluvionare;

concepte teoretice care sunt fundamentate pe studiul echilibrului particulelor aluvionare, dezvoltat sub aciunea forelor sau momentelor de antrenare / rsturnare - rezisten / stabilitate induse de curgerea fazei lichide.

Forele care acioneaz asupra particulelor solide n cursurile de ap

- se clasific n [Florea et al, 1987 ]:a) Fore masice - proporionale cu masa granulei:

fora de greutate G = mg = (sV, unde m - masa i V- volumul particulei solide de greutate specific (s ;

fora arhimedic FA, reprezint fora ce se exercit pe vertical, n sens ascendent asupra unei particule, FA = (fV, unde (f greutatea specific a apei;

greutatea particulei submerse G = G - FA = ((s - (f)V;

fora de inerie Fi, este fora care se opune micrii particulei solide

(13)

unde este acceleraia particulei solide n regim tranzitoriu;

fora de reinere datorat ciocnirilor particulelor solide ntre ele Fr, for care se opune micrii particulelor

(14)

unde este un coeficient dimensional cu valoni dependente de forma granulei, iar vs, viteza iniial a particulei de mas m;

fora centrifug Fc, dirijat dup normala principal la traiectoria curbilinie a unei particule solide n micare

(15)

unde R este raza principal de curbur a traiectoriei particulei;

fora de atracie newtonian Fn, care acioneaz asupra particulei solide datorit aciunii exercitate din exterior de alt sau alte granule vecine;

fora de frecare cu peretele albiei Ff, este fora care se opune micrii granulei solide

(16)

unde f - coeficientul de frecare al particulei de mas m;

b) Fore de suprafa - al cror modul este proporional cu mrimea particulei:

fora de presiune dinamic frontal Fd, factorul motor al micrii granulei solide ntr-un curent fluid, este egal cu rezistena la naintare FR;

fora de rezisten la naintare FR, este fora care apare pe o particul solid n cursul deplasrii acesteia i care se opune micrii acesteia, acioneaz dup direcia tangentei la traiectoria particulei

(17)

unde CR coeficientul de rezisten la naintare, ( greutatea specific a fluidului, vr viteza relativ dintre fluid i granul, A aria seciunii particulei solide normale la direcia vectorului vitez;

fora portant Fp, este o for normal pe verticala vectorului vitez, ce apare datorit micrii particulei ntr-un cmp neuniform de viteze. Se determin cu formula Kutta-Jukovski

(18)

unde ( este densitatea apei, C este o curb nchis care delimiteaz conturul particulei, ds elementul de arc;

fora Magnus FM, fora generat de un curent fluid asupra unei particule solide care se rotete n jurul axei sale, se exercit pe direcia normalei la vectorul vitez relativ vr

(2.19)

undo ( este viteza unghiular de rotaie i r raza sferei ce aproximeaz particula solid;

- fora Karman FK, este o for lateral, normal pe direcia vectorului vitez relativ vr generat de neuniformitatea repartiiei de viteze din aleea vrtejurilor alternante Bernard - Karman, care apar n domeniul de valori ale numrului Reynolds 40...105

(20)

unde Ck este un coeficient numeric cu valori dependente de forma particule solide i de numrul lui Reynolds.

Antrenarea particulelor izolate1. Metode bazate pe viteza critic de antrenare [Ichim et al, 1989]

Se consider albia unui curs de ap avnd patul nclinat constituit din particule aluvionare necoezive, care i ating, la un anumit moment, starea critic de antrenare sub aciunea curgerii fazei lichide. Sistemul forelor care acioneaz asupra particulei aluvionare individuale este constituit din (figura 4):

componenta din lungul curgerii Fp a forei hidrodinamice totale de antrenare F, paralel cu suprafaa nclinat al patului

(21)

componenta ascensional Fa, a forei hidrodinamice totale de antrenare F, normal pe suprafaa nclinat al patului

(22)

- greutatea proprie submersat GS, a particulei

(23)

undevf - viteza la fund a curentului fazei lichide; Ca - coeficientul de rezisten fa de fora de antrenare; Cp - coeficientul de rezisten fa de fora de portan; d - diametrul caracteristic al particulei; c1, c2, c3 - coeficieni de proporionalitate; (s, ( - densitile fazei lichide i solide; A - suprafaa particulei aluvionare.

Fig.4 Sistemul forelor care acioneaz asupra particulelor necoezive izolate

de pe suprafaa patului albiilor cursului de ap (dup Ichim, 1989)

Dac se expliciteaz starea limit de echilibru instabil al particulei pe baza raportului unitar al forelor de antrenare i rezisten se obine:

(24)

unde f = tg ( este coeficientul de frecare dintre particula aluvionar i restul patului, iar ( unghiul de frecare interioar al materialului aluvionar al patului.

Acestei stri limit de echilibru instabil i corespunde momentul declanrii micrii prin rostogolire / alunecare a particulei aluvionare pe suprafaa patului, cnd viteza de fund vf atinge valoarea critic vcr.

Ecuaia (2.24) se transcrie:

(25)care, dup transformri succesive, permite explicitarea vitezei critice de antrenare vcr capabile s declaneze micarea prin trre, rostogolire sau alunecare a particulei sub forma:

(26)

unde coeficientul constituie un parametru sedimentologic depinznd de proprietile i caracteristicile celor dou faze i de condiiile hidraulice ale curgerii, fiind definit ca

(27)

n prezent exist peste 300 de metode de rezolvare a strii critice de antrenare prin viteza critic de antrenare.

n literatura de specialitate exist i metode de determinare a vitezei critice de antrenare, bazate pe unele simplificri:

metoda BRAHMS (1753), care consider c asupra particulei acioneaz doar greutatea proprie submersat GS i fora hidrodinamic de izbire a curentului de fluid Fp, particula este cubic de diametru d relativ mare ntr-un curent de ap de adncime h, ajunge la

(28)

unde a - constant numeric variabil ntre 1,5 - 9, stabilit experimental.

Limite: nu intervine adncimea curentului h, particula se consider de form foarte simpl, n realitate ea este de form rotunjit, mai mult sau mai puin regulat.

metoda VELIKANOV (1929), care consider c asupra particulei acioneaz forele Gs, Fp. Fa, particul de form oarecare, ajunge la

(29)unde

(30)

Limite: nu apare adncimea curentului h, valabil pentru nisipuri omogene mijlocii i mari cu d = 0,1 - 5,0 mm.

metoda LEVI, consider un strat omogen de suprafa egal cu unitatea S = 1, fora frontal se nlocuiete cu efortul tangenial ( de frecare dintre curent i strat, consider forele Gs, Fa, ajunge la

(31)

Limite: apare h, ns toate relaiile se refer la antrenarea izolat a particulelor.

Concluzii:

h/d < 10 viteza critic nu depinde de adncime

10 < h/d 60 influena adncimii este pronunat.

metoda GONCEAROV (1954), consider aceleai fore ca mai sus, face verificarea stabilitii Ia rsturnare a particulei aflat ntr-un strat de aluviuni, ajunge la

(32)

2. Metode bazate pe efortul tangenial critic de antrenare [Ichim et al, 1989]

Considernd cele prezentate la paragraful precedent, cu observaia c fora Fp de izbire a particulei de ctre curentul de fluid se poate scrie utiliznd (0, efortul tangenial de antrenare,

(33)

Starea limit de echilibru instabil a particulei aluvionare se poate explicita pe baza raportului unitar al momentelor de rsturnare i stabilitate n jurul punctului de sprijin al forelor Fp i Gs, (deci neglijnd componenta ascensional Fa i forele de contact sau de legtur intergranular), obinndu-se:

(34)

n care ( este un coeficient care ine seama de gradul i intensitatea turbulenei curgerii fazei lichide n jurul particulei aluvionare, de gradul de expunere i de interaciunea particulelor nvecinate, iar a1, a2, sunt braele forelor de rezisten i de antrenare.

Corespunztor acestei stri limit de echilibru instabil, respectiv al declanrii micrii particulei, efortului tangenial de antrenare (0 i corespunde valoarea critic (cr, pentru care ecuaia se transcrie sub forma:

(35)

care permite explicitarea efortului tangenial critic de antrenare (cr capabil s declaneze micarea particulei

(36)

n care coeficientul (t constituie un parametru sedimentologic depinznd de curgerea turbulent a fazei lichide, de poziia, de expunerea i gradul de ncletare intergranular a particulelor aluvionare, fiind definit de expresia:

(37)

relaia SCHOKLITSCH (1914) pentru determinarea (cr

(38)

unde (s, ( greutile volumetrice ale fazei solide i lichide; ( coeficient de form al particulelor (relaie stabilit pentru condiii experimentale de laborator).

relaia KREY (1925) (valabil numai pentru aluviuni cu d > 0,006 m)

(39)

relaia KRAMER (1935)

(40)

unde dm, diametrul mediu al particulelor; U = Sb/Sa coeficientul de neuniformitate a aluviunilor naturale neomogene; Sa, Sb suprafeele determinate de curba granulometric i diametrul d50% efortul tangenial critic de antrenare se poate determina i din graficul din figura 5, determinat de Lane n 1953 [Graf, 1971].

Antrenarea particulelor n masPrin studiul micrii unei particule izolate se explic doar unele aspecte ale fenomenelor complexe care constituie micarea aluviunilor. Cantitatea de materie aluvionar transportat n unitatea de timp se numete debit solid. Nu se iau n considerare dou categorii de materii solide transportate de curentul apei: corpurile plutitoare din materie organic i gheaa sub diversele ei forme [Mateescu, 1961].

Debitul solid se consider compus din: debitul trt de fund i cel purtat n suspensie. O demarcaie precis nu exist ntre aceste dou tipuri de aluviuni, deoarece la viteze mai mici nu exist dect debit de fund, la viteze mari parte din aluviunile de fund trec n suspensie, iar la viteze i turbulen i mai mare, toat masa aluvionar este purtat n suspensie.

Dac urmrim modificarea albiei cnd viteza medie a curentului crete peste viteza critic de antrenare, constatm c albia nu este erodat uniform, prile fundului de lng maluri fiind mult mai puin erodate dect mijlocul. Pe fundul albiei se formeaz creste transversale (ncreituri, dune, ripluri) care au o deplasare proprie foarte lent. n afar de transportul aluviunilor n sensul curentului principal, mai exist micri ale aluviunilor datorate curenilor secundari (n curbe, unde datorit forei centrifuge nivelul apei de pe malul concav este mai ridicat dect cel de pe malul convex si d natere unui curent n seciunea transversal care coboar pe lng malul concav pe care-l afuiaz, trece la fund i se ridic spre malul convex unde depune o parte din aluviuni).

Sedimentarea particulelor aluvionareViteza medie a curentului la care particulele de aluviuni se depun, numit vitez critic de sedimentare, se exprim n funcie de mrimea hidraulic a aluviunilor i de caracteristicile geometrice i hidraulice ale curentului cu aluviuni n suspensie (mai ales de viteza apei i de panta terenului / albiei).

Fig.5 Efortul tangenial critic de antrenare funcie de diametrul particulei

(dup Lane, 1953)

Dup Zamarin [Hncu et al, 1985], se pot folosi relaiile:

(41)

unde:vsed viteza de sedimentare (m/s); t turbiditatea medie a curentului (kg/m3); w mrimea hidraulic a particulei (m/s); S0 panta terenului (m/m); R raza hidraulic (m).

Chow a determinat pe baza experimentelor, [Chow, 1959], c viteza de sedimentare se plaseaz ntre limitele:

(42)

corespunznd particulelor foarte fine i nisipului mai grosier.

21

_1293880999.unknown

_1293887518.unknown

_1293889683.unknown

_1293890844.unknown

_1293891341.unknown

_1293893338.unknown

_1293893371.unknown

_1293891729.unknown

_1293891807.unknown

_1293892231.unknown

_1293891633.unknown

_1293891080.unknown

_1293891325.unknown

_1293890940.unknown

_1293890290.unknown

_1293890586.unknown

_1293889942.unknown

_1293888360.unknown

_1293889298.unknown

_1293889569.unknown

_1293889576.unknown

_1293889593.unknown

_1293889573.unknown

_1293889372.unknown

_1293889207.unknown

_1293887939.unknown

_1293888111.unknown

_1293887657.unknown

_1293886839.unknown

_1293887422.unknown

_1293887466.unknown

_1293887249.unknown

_1293887310.unknown

_1293886681.unknown

_1293886714.unknown

_1293886543.unknown

_1190639809.unknown

_1190816940.dwg

_1293878994.unknown

_1293879131.unknown

_1293462296.unknown

_1193832665.dwg

_1190641946.unknown

_1190642328.unknown

_1190644791.dwg

_1190649112.unknown

_1190642054.unknown

_1190641833.unknown

_1190134574.bin

_1190134611.bin

_1190486013.dwg

_1190487996.dwg

_1190134622.bin

_1190134589.bin

_1190134535.bin

_1190134549.bin

_1189952645.bin