Abstract: Sediment transport can be defined as the movement of soil particles downstream caused by gravity and the force of moving fluid imparted. The ability of a particle to move is then related to shear stresses, frictional forces, water depth, and specific weight. These components can be classified into two general categories hydraulics and hydrology, and sediment physics.
Fundamentally, erosion of sediment from a watershed begins the process of sediment transport or through human activities. While elements such as wind and chemical reactions can cause erosion, the main proponent of erosion is water; either in a flowing stream or as precipitation falling on earth’s surface. Once a particle has been eroded, water becomes the “principal vehicle for transport of the eroded material,” (Linsley, Kohler, & Paulhus, 1975).
The effects of human interference with the sediment transport process has resulted in measureable impacts on water quality. One example of the changes to sediment loads relates to dams. Dams have served as a way of trapping sediment and therefore starving streams of their natural sediment load. The result is armoring at the head of the dam, sorting of materials, and incision and widening of the channel.
Keywords: aluviuni, modele de transport, eroziune.
INTRODUCERE
Studiul mișcării sedimentelor este important atât pentru explicarea fenomenelor de modificare a patului albiilor prin acțiune apei, cât și pentru prevenirea și combaterea unor fenomene dăunătoare bunei exploatări a construcțiilor hidrotehnice.
Mișcarea sedimentelor presupune trei faze: eroziunea, transportul și depunerea aluviunilor transportate.
Fenomenul de erozine consstă în dezagregarea solului în particule granulare, sub acțiunea apei și a altor agenți. Eroziunea reprezintă un fenomen care se produce pe întreaga suprafața a uscatului, cu intensități variabile și este deosebit de puternică pe suprafețele cu vegetație săracă și cu pante repezi.
Apa servește ca mediu fluid care antrenează aluviunile, fenomenul în sine numindu-se fenomen de transport al aluviunilor.
Sedimentarea aluviunilor transportate are loc acolo unde viteza apei este mică.
În zonele muntoase și deluroase eroziunea este puternică și predominantă, pe când sedimentarea se produce mai ales în regiunea de câmpie. Fenomenul de transport este însoțit și de fenomenul de uzură a particulelor solide antrenate, lucru ce duce la micșorarea diametrului particulelor de la munte la câmpie. Particulele cele mai fine sunt antrenate de apa fluviilor care se varsă în mare formând delte și contribuind la construirea platformelor continentale.
Fenomenele de eroziune și mai ales cele de sedimentare se produc cu precădere în preajma construcțiilor hidrotehnice în exploatare, acestea având efecte supărătoare.
Fenomenul de mișcare a sedimentelor a fost observat din cele mai vechi timpuri, astfel că la 1700 apar primele publicații, ale hidraulicianului D. Guglielmini.
Termohidraulică și ingineria mediului
Studiul științific al fenomenului de transport consideră început de L.G. du Buat, în
anul 1816. Acesta a măsurat vitezele de antrenare ale aluviunilor. În anul 1923, N.E: Jukovski
reușește să creeze teoria suspensiei sedimentelor.
Studiul mișcării sedimentelor nu constituie o problemă simplă de hidraulică, se cunosc
satisfăcător diferite aspecte ale fenomenului, astfel că în rezolvarea diferitelor studii se
folosesc, pe lângă teoriile cunoscute, numeroase formule empirice.
PROPRIETĂȚILE SEDIMENTELOR
- Curba granulometrică
Compoziția granulometrică a patului care alcătuiește albia se definește prin
caracteristicile geometrice ale particulelor solide care formează așa numitele fracțiuni
granulometrice. Se deosebesc următoarele tipuri:
- argilă cu d - 0,005 mm ; praf cu 0,005 mm - d - 0,05 mm ;
- nisip cu 0,05 mm - d - 2 mm ; pietriș cu 2 mm - d - 20 mm ;
- bolovăniș cu d 20 mm.
Variații importante ale fracțiunilor granulometrice se întâlnesc în special la râurile de
munte.
Dimensiunea particulelor cu diametrul cuprins între 0,075 mm și 0,1 mm se poate
determina prin cernere, iar pentru cele de diametre mai mici diametrul se determină cu
ajutorul mărimii hidraulice - , viteza de sedimentare corespunzătoare unei mișcări uniforme
de cădere în apă în repaus.
Pe aceeași diagramă se poate reprezenta curba granulometrică corespunzătoare
aluviunilor târâte deasupra patului albiei, curba granulometrică a patului albiei precum și cea
a patului pavat al albiei.
În curba granulometrică se pot remarca mai multe diametre reprezentative, indicele
acestora semnificând că respectivul procent din cantitatea totală de sedimente are diametrul
mai mic decât diametrul considerat. Din acest motiv, curba granulometrică este o curbă
integrală a materialului sedimentar.
- Diametrul mediu;
- Coeficientul de neuniformitate;
- Forma sedimentelor
În general, dacă forma particulei este apropiată de a unei sfere, atunci se consideră că
diametrul caracteristic al particulei este chiar diametrul sferei. Pentru particulele de forme
elipsoide și dimensiuni diferite: a, b, c, diamterul caracteristic este diametrul mediu: dm=
3 abc
- Roban, R., (2012), Curs - Sedimentologie și sisteme depoziționale, Facultatea de Geologie și Geofizică, Universitatea din București;
- NISTORAN, Daniela, ș.a., Hidraulica tehnică Editura Printech, București, 2007;
- Wu W. (2004), Depth-averaged 2-D Numerical Modeling of Unsteady Flow and Nonuniform Sediment Transport in Open Channels, Journal of Hydraulic Engineering, 130, No. 10, 1013-1024;
- *** Hydrologic Engineering Center HEC 2002a. HEC-RAS River analysis system, version 4.1 — User’s manual, Hydraulic reference manual, U.S. Army Corps of Engineers
Pentru a descărca acest document,
trebuie să te autentifici in contul tău.
