CC BY
18
УДК 631.4
РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТИРУЕМЫХ ПОЧВЕННЫХ ЧАСТИЦ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕЕ ПРИМЕНЕНИЯ1
В.Я. Григорьев, М.С. Кузнецов, Д.Р. Абдулханова
(кафедра эрозии почв)
В настоящее время для разработки моделей (уравнений) размыва и смыва почв широко используется ряд структурных формул, основанных на разных теоретических представлениях. Для калибровки и верификации многих из них необходимы количественные характеристики крупности и фракционного состава отрываемых и перемещаемых потоком частиц. Сложность экспериментального и расчетного определения этих характеристик, особенно для почв, связана со сложностью процессов отрыва и переноса почвенных частиц (агрегатов) при непрерывном их разрушении в специфических гидравлических условиях потоков малой глубины. Очевидно, по этим причинам указанная проблема крайне скудно освещена в научной литературе. В настоящей работе использованы результаты в основном собственных исследований ручейковой эрозии почв и некоторые данные других исследователей [2, 7, 8, 10—12].
По результатам натурных исследований ручейковой эрозии при поливах по бороздам было установлено, что средневзвешенные величины диаметров отрываемых (йот) и транспортируемых (йтр) почвенных частиц зависят от донной скорости потока (уд), донной размывающей скорости (удр), водопрочности почвенных агрегатов и в значительной степени от разрушаемости отрывающихся агрегатов в процессе их движения в потоке [5]. Наблюдения также показали, что на слабоструктурных типичных сероземах при малых скоростях отрываются и переносятся более мелкие водопрочные микроагрегаты. Обычно они имеют высокую водопрочность и механическую прочность и поэтому практически не разрушаются в потоке. Следовательно, размер отрываемых частиц в этом случае близок диаметру перемещаемых (транспортируемых) потоком частиц. С увеличением скорости потока размер отрывающихся и транспортируемых агрегатов повышается с одинаковой закономерностью, но с увеличивающейся между ними разницей до максимальных их значений. Максимальный размер транспортируемых (йтртах) почвенных частиц может в зависимости от длины их транзитного движения и гидравлических условий потока значительно отличаться от максимальной крупности отрываемых агрегатов (йот). Установлено также, что уравнения зависимостей относительных величин отрываемых (¿от/О и транспортируемых (¿^Мр^) почвенных частиц потоком от соотношения донной скорости (уд)
и донной размывающей скорости (у'др) для русла потока имеют общий логистический вид [5, 6]. Величина у'др для русла часто отличается от величины удр для исходной несвязной почвы, например, при наличии на дне потока рыхлого слоя наносов (у'др<удр) или при наличии уплотненного слоя наносов (у'др>удр).
Одинаковый характер изменения размера транспортируемых (йтр) и отрываемых (йот) частиц (агрегатов) позволяет записать общее уравнение для расчетного их определения в следующем виде:
й = крй /(1 + 10й"6ср¥ д д
(1)
где й — крупность отрываемых (йот) или транспортируемых (й ) почвенных частиц; кр — коэффициент, равный отношению наибольших значений Зт и йот « й; й — диаметр водопрочных агрегатов почвы; ср — коэффициент, равный
Коэффициент кр показывает влияние степени разрушения в потоке отрываемых агрегатов (йот) на диаметр транспортируемых частиц (йтр). Коэффициент (ср) служит для учета влияния изменений донной размывающей скорости (у'др) потока для русла и крупности движущихся наносов на й, а также для описания общим уравнением зависимости йтр и йот от у /у .
д др
Ранее было установлено, что любая скорость потока (уд) в области уд<удр для почвы в целом является размывающей (удр) для соответствующих ей величин крупности отрываемых агрегатов и сцепления между ними [3]. Следовательно, величина отношения удр/удр зависит от гидравлической крупности отрываемых агрегатов и определяется по соотношению
V др /Удр = ^^ /W0T1 =7¿02 (1 - Ра)/(1 - Ра)/ йот1 , (2)
где йот, йо , ^от, wоTl и ра, ра — размер, гидравлическая крупность и порозность агрегатов, отрываемых потоком, соответственно при скоростях уд и уд = удр.
Определение значений йот для неоднородных несвязных и особенно для связных почв проводится в зависимости от принятых понятий и методов экспериментального и расчетного определения удр. Согласно уравнению для расчета удр, применяемого для почв, величина й равна й [5, 8].
Эмпирические коэффициенты (а, Ь) уравнения (1) устанавливаются по агрегатному составу каждой конкретной почвы с учетом уровня пульсаций донных скоростей потока (п'). Для этой цели определяют
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 05—05—64902).
весовую долю агрегатов почвы (рс), которые имеют наибольшую вероятность отрыва и переноса при данной донной скорости потока (уд).
Уровень пульсаций количественно оценивается величиной квадрата отношения донной максимальной пульсационной скорости у. к осредненной у. в
-^шах ^
точке потока, именуемой коэффициентом перегрузки (П) [10]:
; тах
п = у; /уд = 1 + ё/(0,00005 + 0,3ё). (3)
Уровень пульсаций (П) определяет наибольший диаметр отрываемых агрегатов (йн), для которого удшах является размывающей скоростью. С увеличением донной скорости потока (уд) величина йн увеличивается до максимального его значения для наиболее крупных агрегатов, составляющих 5% от массы всей почвы. Приближенные значения йн при известной расчетной величине и' и заданном отношении уд/удр определяются по следующей формуле [6]:
йн = П й(уд/удр)2. (4)
С уменьшением размера агрегатов йот, йтр уменьшается их порозность. Порозность отдельных фракций мелких почвенных частиц определяется по следующей эмпирической зависимости [9]:
~ра = ¿„¿/(0,00015 + й),
(5)
где ра — порозность отрываемых или транспортируемых агрегатов, %; ра — порозность агрегатов почвы размером 2—3 мм, %; й — размер отрываемых или транспортируемых агрегатов, м.
Дальнейшая процедура определения рс и других характеристик следующая. Для известного значения средневзвешенного размера водопрочных агрегатов (й) почвы и заданного отношения уд/удр по формуле (3) устанавливается значение коэффициента перегрузки (П) и затем по уравнению (4) определяется приближенный размер наиболее крупных отрываемых частиц (йн). Далее, по данным структурного анализа почвы устанавливается искомая доля отрываемых агрегатов (рс), размер которых не превышает расчетных максимальных их величин йн при заданном значении уд. Каждой величине рс соответствует одна или несколько фракций отрываемых агрегатов, для которых можно рассчитать процентное их содержание и средневзвешенное значение диаметра (йот). При этом используются установленные по агрегатному составу почвы графические и аналитические зависимости искомых характеристик от наибольшего размера отрываемых агрегатов (йн).
Для расчетных (йот/й) и заданных (уд/удр) относительных величин подбирается уравнение логистического вида (1) при £р = 1 и определяются эмпирические его коэффициенты а, Ь. Например, для исследуемых типичных сероземов Таджикистана а = 1,5; Ь = 2,5. В итоге расчетным путем устанавливаются количественные характеристики сплошности отрыва (рс), фракционного состава и крупности отрываемых потоком агрегатов почвы (йот).
Величина кр, равная отношению максимальных значений средневзвешенных диаметров транспортируемых (йтртш) и отрываемых (йот ) почвенных частиц, устанавливается по результатам экспериментального их определения при скоростях потока уд>>удр. Значение йотшах для почвы примерно равно расчетной величине срешдахневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов (й) по результатам структурного анализа по методу Саввинова [1].
Приближенные значения й определяются в лабораторных условиях по резульштахатам физического моделирования разрушения (истирания) агрегатов почвы в зависимости от длины транзитного их движения в циркуляционных гидравлических лотках [12].
Более точные значения й устанавливаются путем прямого определения фршаахкционного состава наносов в пробах твердого стока, взятых в разных учетных створах при конкретных гидравлических параметрах потока [11]. По экспериментальным данным находятся эмпирические уравнения для расчетного определения характеристик транспортируемых потоком наносов.
Так, например, для разработки аналогичного расчетного метода были привлечены результаты физического моделирования в натурных условиях эрозии почв при поливах по бороздам на типичных сероземах Таджикистана. Поливы проводили при заданных величинах расхода воды 0,02^0,06 л/с в начале поливных борозд длиной 25^75 м с уклонами их дна 0,06^0,08. Количественные характеристики гидравлики потоков, противоэрозионных свойств исходной почвы и дна русла потока, а также фракционного состава наносов определяли по методикам, изложенным ранее [5].
Установлено, что в естественных потоках малой глубины влекомые агрегаты часто не совершают транзитного движения. Высокая неравномерность течения потоков и неоднородность противоэрози-онных свойств почв обусловливают закономерное образование и чередование во времени и по длине русла участков размыва почвы и транспорта наносов, локальных отложений наносов и местных размывов русла. Эти образования нарушают транзитное движение наносов, изменяют их крупность и фракционный состав. По этой причине достаточно сложно в натурных условиях установить зависимости крупности отрываемых (йот) и транспортируемых (йтр) почвенных агрегатов (частиц) от длины транзитного их движения или скорости (у) потока.
Экспериментальной количественной оценке в этих случаях поддаются наименьшая и наибольшая степени разрушения отрываемых агрегатов. Предельные их значения устанавливаются на основе анализа огибающих кривых поля точек зависимости йтр/й от уд/удр или йтр от уд/удр, соответствующих наибольшим и наименьшим величинам йтр в исследованном диапазоне гидравлических условий потока.
Например, для определения максимального значения йтр и кр экспериментальные данные были
Рис. 1. Зависимость размера отрываемых и транспортируемых почвенных частиц (д) от соотношения уд/удр
нанесены на график в координатах дтр/д и Уд/Удр. В результате статистического выравнивания рядов данных для разных длин борозд равных 25, 50, 75 м, на графике выявляются верхняя огибающая кривая (1) и три частных случая для разных L (2, 3, 4) зависимости дтр/д от уд/удр с соответствующими им величинами кр 1,05; 0,89; 0,58; 0,37 и значениями дтртах, соответственно равными 0,20; 0,17; 0,11; 0,07 мм при размере водопрочных агрегатов почвы (д), равном 0,19 мм (рис. 1).
Полученные значения коэффициента кр были использованы, чтобы найти эмпирическое уравнение для расчетного определения кр в зависимости от величин пути транзитного движения в потоке почвенных агрегатов, приближенно принятых равными длинам поливных борозд от 0 до 75 м. В основу искомого уравнения положена структура формулы Штернберга для оценки истирания песчаных частиц в крупных потоках [7, 11]:
G(L)/Go = ехр(-к^),
где G(L), G0 — масса транспортируемой (в створе L) и отрываемой в начальном створе ^ ^ 0) частицы почвы; км — эмпирический коэффициент, учитывающий влияние истирания транспортируемых частиц на их массу.
Последнее уравнение после извлечения корня кубического из левой и правой его части может быть выражено через диаметр частиц:
(6)
= exp(-kaL),
где д^), д0 — диаметр частицы соответственно в створе и в начальном створе ^ ^ 0); ка — коэффициент, учитывающий влияние истирания частиц в потоке на их крупность (ка ^ км/3).
Применительно к почвам уравнение (6) можно записать в следующем виде:
дтр/дот = exp(-kaL),
где дтр/дот — средневзвешенный диаметр соответственно транспортируемых в створе и отрываемых в начальном створе ^ ^ 0) почвенных частиц. Остальные обозначения прежние.
В результате обработки данных установлено, что для дтртах/д при Уд>>Удр ка = 1,210-3 м-1. Следовательно, необходимая для проведения расчетов по уравнению (1) величина кр определяется по формуле (7) при ка = 1,210-3 м-1. При этом путь транзитного переноса частиц является заданной величиной, равной длине ручейковой сети до учетного створа. Средняя относительная ошибка расчета дтртах/д по (7) составляет 9,2%. Коэффициент корреляции связи вычисленных и измеренных величин дтртах равен 0,97.
Для заданной длины участка до учетного створа
по формуле (7) вначале рассчитывается величина отношения дтртах/д, т.е. значение коэффициента (кр), и затем по уравнению (1) определяются абсолютные (дтр) или относительные (дтр/д) величины крупности транспортируемых почвенных частиц при заданных значениях уд/удр и L.
Комплексное влияние характеристик отрываемых и транспортируемых почвенных частиц (агрегатов) на интенсивность размыва и смыва почвы можно оценить переменными относительными величинами размера (д/д), гидравлической крупности (м/м) отрываемых и транспортируемых агрегатов или размывающей (Ур/ур) и критической транспортирующей (утр/утр) скорости потока. Эти отношения являются коэффициентами для корректировки в уравнениях размыва и смыва изменения в процессе эрозии почв роли исходных противоэрозионных их характеристик
(д, Ур, Утр).
При расчетном определении гидравлической крупности (м) отрываемых и транспортируемых почвенных частиц необходимо дополнительно учитывать режим обтекания и порозность частиц разного размера. Это делается по известным в гидравлике расчетным формулам для разных режимов обтекания (ламинарного, переходного и турбулентного), учитывающих влияние вязкости на скорость падения в воде (гидравлическую крупность) частиц разного размера и плотности [2, 7]. Влияние разного режима обтекания мелких частиц на расход транспортируемых наносов учитывается параметром 1+ф [2]. Методика расчетного его определения для отрываемых и транспортируемых почвенных частиц изложена нами ранее [3].
Первые попытки применения этих показателей сделаны в [4]. Для разработки уравнений расхода влекомых (донных) наносов в потоках малой глубины (Н) были использованы показатели (функции) 1+ф, дот/д, Удр/Удр и два показателя сплошности отрыва частиц (тс), равные соответственно весовой доле отрываемых агрегатов (рс) и произведению соотношений (уд/удр)3 и (д/Н)т3 при т3 = 0,252. В исследованном диапазоне (15<Н/д<35) величина (д/Н)тз изменяется от 0,50 до 0,40 и в среднем равна 0,45, поэтому достоверного
В работе [4] ошибочно вместо т3 = 0,25 напечатано т3 = 0,5.
ее влияния на расход наносов не выявляется. Все показатели уравнений, в том числе рс, определяли по вышеизложенной методике, но без учета разрушения агрегатов в потоке (кр). Экспериментальное или расчетное определение и применение коэффициента кр позволяет по уравнению (1) рассчитать вполне реальные характеристики транспортируемых наносов.
Например, при пробных поливах по бороздам на слабоводопрочных почвах Таджикистана экспериментально установленные значения а, Ь и кр, соответственно равные 1,5; 2,5 и 0,33, использованы для оценки влияния разрушения ёот на ¿тр, удр и утр для этих почв в бороздах длиной 75 м. Сопоставление результатов экспериментального определения и расчета размера отрываемых и транспортируемых частиц показало их хорошее соответствие (табл. 1). Средняя относительная погрешность расчета составляет 12 и 15% соответственно. Коэффициенты корреляции измеренных и вычисленных величин ¿от и ¿тр равны 0,95 и 0,78.
Таким образом, на примере слабоводопрочных почв Таджикистана предлагается комплексная методика расчетного определения крупности и фракционного состава наносов, перемещаемых малыми потоками.
Для проверки применимости методики для других почв были использованы результаты измерений
¿тр при поливах по бороздам на типичном сероземе Узбекистана и серо-коричневых почвах Дагестана, а также при размыве чернозема обыкновенного Украины [5]. Исходные характеристики почв и результаты определения наибольшего размера транспортируемых почвенных частиц (¿тртах ) приведены в табл. 2.
Сопоставление экспериментальных ¿тр и расчетных ¿тр значений ¿тр показало удовлетворительное их соответствие (рис. 2). Средняя относительная ошибка для 36 сопоставляемых пар составляет 21%. Коэффициент корреляции равен 0,98. Следовательно, уравнение (1) с эмпирическими параметрами (а, Ь), установленными для почв Таджикистана, можно с погрешностью в 21% использовать для приближенной оценки характеристик наносов при ручейковой эрозии других почв. Очевидно, более точная оценка по уравнению (1) может быть проведена при а и Ь, установленных по агрегатному составу каждой конкретной почвы.
В заключение для наглядной иллюстрации последовательности расчетной оценки характеристик отрываемых и транспортируемых почвенных частиц, а также их влияния на значения других аргументов уравнений размыва и смыва почв приведем пример расчета. Исходными данными для расчетного определения характеристик движущихся в потоке наносов
Таблица 1
Размер отрываемых и транспортируемых частиц
Уд/Удр Размер отрываемых агрегатов (ё от) Относительная погрешность (Р), % Размер транспортируемых агрегатов (ётр) Относительная погрешность (Р), %
измеренный вычисленный измеренный вычисленный
0,4 0,07 0,05 28,6 - 0,02 -
0,5 0,07 0,06 14,3 - 0,02 -
0,6 0,08 0,09 -12,5 0,03 0,03 0,0
0,7 0,11 0,12 -9,5 0,03 0,04 -33,3
0,8 0,11 0,14 -27,3 0,04 0,05 -25,0
0,9 0,14 0,15 -7,1 0,05 0,05 0,0
1,0 0,16 0,16 0 0,06 0,05 16,7
1,1 0,16 0,16 0 0,06 0,05 16,7
Средняя относительная погрешность (|Р|), % 12,4 Средняя относительная погрешность (|Р|), % 15,3
Таблица 2
Исходные характеристики почв и влекомых наносов
Почва р*, т/м3 Ра, % ё, мм V м/с ё тр кР
Типичный серозем среднесуглинистый 2,62 39,7 0,27 0,05 0,25 0,93
Луговато-серо-коричневая среднесуглинистая 2,68 37,5 0,56 0,08 0,15 0,27
Серо-коричневая обыкновенная тяжелосуглинистая 2,70 39,3 0,84 0,09 0,25 0,30
Чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый 2,55 41,8 1,61 0,12 0,80 0,50
* Плотность твердой фазы почвы. Остальные обозначения прежние.
Таблица 3
№ Размер фракций агрегатов (?ф), мм Средний размер фракций мм Содержание фракций (А), % рЛ
1 3,0 - 0,5 1,75 3,6 6,3
2 0,5 - 0,25 0,375 4,0 1,5
3 <0,25 0,125 92,4 11,6
X р = 100% X р? = 19,4
Рис. 2. Сопоставление величин измеренных (4р ) и вычисленных (?р ) диаметров почвенных частиц, транспортируемых потоками малой глубины на почвах: 1 — луговато-серо-коричневой средне-суглинистой; 2 — серо-коричневой тяжелосуглинистой; 3 —сероземе типичном; 4 — черноземе обыкновенном
служат результаты экспериментального определения порозности (ра) агрегатов и агрегатного состава почвы, а также заданные величины отношения скоростей (уд/удр) и длины участка ручейковой сети до учетного створа Определения свойств р, ра и агрегатного состава почвы проводятся по общепринятым в физике почв методам [1]. Конкретные значения донной скорости потока (уд) и донной размывающей скорости для исходной почвы (удр) рассчитываются по известным в эрозиоведении формулам [5, 8]. Наиболее важной и динамичной исходной характеристикой являются результаты анализа водопрочности структуры почв (мокрое просеивание) по методу Саввинова [1]. Перед анализом пробы почв исходной влажности дополнительно увлажняются водой с той интенсивностью ее подачи, которая наблюдается при увлажнении поверхностного слоя почвы в период до образования стока в природных условиях.
Расчетное определение характеристик движущихся в потоке наносов проводится для отдельно заданных отношений уд/удр по результатам экспериментального определения агрегатного состава и коэффициента разрушения (кр) для конкретной почвы или при известных эмпирических параметрах (а, Ь, ка) уравнений (1), (7).
При этом количество (рс) и диаметр (?от) отрываемых агрегатов, размер которых меньше размера отверстий сита с самыми малыми ячейками (в данном случае 0,25 мм), определяются по линейной интерполяции в пределах 0—0,25 мм. Крупные фракции водопрочных агрегатов с процентным содержанием меньше точности ситового метода (5%) объединяли в одну фракцию агрегатов, средний размер которых равен значению средневзвешенного их диаметра (табл. 3).
Пример расчета
Определить характеристики транспортируемых наносов и показатели их влияния на ручейковую эрозию типичного серозема при поливах по бороздам.
Исходные данные
1. Результаты анализа водопрочности структуры исходной почвы (табл. 3).
2. Заданная величина отношения донной скорости потока (уд) к донной размывающей скорости (удр) для исходной почвы уд/удр = 0,7.
3. Порозность агрегатов (ра) размером 2—3 мм равна 36,0%.
4. Длина пути транзитного движения наносов равна 75 м.
5. Эмпирические параметры уравнений (1) и (7): а = 1,5; Ь = 2,5; ка = 1,210-2 м-1.
Решение
1. Средневзвешенный размер водопрочных агрегатов (?) в целом для исходной почвы рассчитывается по формуле:
Я = Ер^^/Бр = 19,4/100 = 0,194 мм.
2. Коэффициент П определяется по уравнению (3):
П = 1 + ?/(0,00005 + 0,3?) = = 1 + 1,9*10-4/(0,00005 + 0,3-1,9-10-4) = 2,78.
3. Наибольший размер отрываемых водопрочных агрегатов (?н) рассчитывается по уравнению (4):
= п?(уд/удр)2 = 2,78-0,194-0,72 = 0,265 мм.
4. Содержание фракции отрываемых агрегатов не крупнее ?н, в данном случае равное р 2 и р3, определяется по результатам агрегатного состава почвы (табл. 3). Величина р3 равна 92,4%. Значения среднего диаметра (? 2) и содержание (р 2) фракции агрегатов при ?сн<?н<?св определяются с помощью линейной интерполяции в пределах верхнего (?св) и нижнего (?сн) размера фракции (?ф2):
?2 = (?н + ?сн)/2 = (0,250 + 0,265)/2 = 0,257 мм,
р2 = Р2(?н - ?сн)/(?св - ?сн) =
= 4,0(0,265 - 0,250)/(0,5 - 0,25) = 0,24%.
5. Диаметр отрываемых агрегатов (4от) рассчитывается по формуле
т = (Р' 24н + Р343)/(Р 2 + Р3) =
= (0,24-0,257 + 92,4-0,125)/(0,24 + 92,4) = 0,16 мм.
6. Аналогичным способом рассчитываются величины рс и 4от для других заданных значений УдДдр. По результатам расчетов для 4от/4 и Уд/удр подбирается уравнение вида (1) и устанавливаются его параметры а, Ь для конкретной почвы. В нашем случае а = 1,5; Ь = 2,5; кр = 1.
7. Коэффициент кр рассчитывается по уравнению (7):
кр = exp(-1,2•10"2•L) = ехр(-1,21-10"2-75) = 0,4.
8. Диаметры отрываемых (4от) и транспортируемых (4тр) почвенных частиц рассчитываются по формуле (1) соответственно при кр = 1 и кр = 0,4:
doт = к//(1 + =
= 1 ■ 0,194 /(1 + Ю1-5-2-5^7) = 0,124 мм,
doт = kpd /(1 + 10а~"^д /ч«!) =
= 0,4 ■ 0,194 /(1 + ю1,5-2,5^4'0,7) = 0,022 мм.
9. Порозность отрываемых агрегатов рассчитывается для среднего размера каждой их фракции (в данном случае для 43 и 4 2) по эмпирическому уравнению (5) и далее находится средневзвешенное ее значение (Ра):
Ра3 = Ра43/(0,12 + 43) =
= 36,0-0,125/(0,12 + 0,125) = 18,4% р'^ = 24,5%;
Ра = ^3^3 + Р 24 2)/(Р3 + Р 2) = = (92,4-0,125 + 0,24-0,257)/(92,4 + 0,24) « 18,4%.
10. Порозность всех водопрочных агрегатов почвы (ра) рассчитывается аналогичным способом:
~ра = = (33,7-3,6 + 27,3-4,0 + 18,4-92,4)/
(3,6 + 4,0 + 92,4) = 19,3%.
11. Приближенная величина порозности транспортируемых (ра ) почвенных частиц (агрегатов) определяется по формуле (5) при 4 = 4тр:
ратр = РЛр/(0,120 + 4тр) = = 36,0-0,022/(0,120 + 0,022) « 5,6%.
12. Показатель сплошности отрыва (рс) определяется простым суммированием содержания отрываемых фракций агрегатов:
рс = 2дот = Р2 + Р3 = 0,24 + 92,40 = 92,64%.
13. Соотношения 4от/4 и 4тр/4 находятся простым делением:
= 0,022/0,194 = 0,11;
4от/4 = 0,130/0,194 = 0,67.
14. Величины vдр/vдр и \рДдр рассчитываются по соотношению (2) с учетом различия размера и по-розности отрываемых и транспортируемых частиц:
= л/0,13(100 -18,4)/(0,194(100 -19,3)) « 0,82 для 4от = 0,12 мм и "тр/" = 0,36 для 4тр = 0,022 мм;
%ЛДР = "от/" = 0,82; \рДДр = "ТР/" = 0,36.
15. Расчетные величины рс, 4от/4, Vдр/vдр можно использовать в уравнениях размыва, другие: 4тр, Ра , 4тр/4, Vтр/vдp — в уравнениях смыва почв и транспорта наносов.
Дальнейшее накопление результатов аналогичных исследований эрозии почв позволит также приблизиться к количественному учету различных режимов связи сопротивлений почвенных частиц на дне и в потоке со скоростью их обтекания, который вносит немалые затруднения в применение теоретических достижений механики многофазных сред для оценки ручейковой эрозии почв.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М., 1973.
2. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков. Л., 1962.
3. Григорьев В.Я. Экспериментально-теоретическое обоснование структуры упрощенного уравнения смыва почв при малых скоростях потока // Почвоведение. 1997. № 2.
4. Григорьев В.Я., Абдулханова Д.Р., Базаров О.А. Расход влекомых наносов в потоках малой глубины как мера ручейковой эрозии почв // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2007. № 1.
5. Григорьев В.Я., Краснов С.Ф., Кузнецов М.С. и др. Прогнозирование и предупреждение эрозии почв при орошении. М., 1993.
6. Григорьев В.Я., Кузнецов М.С, Абдулханова Д.Р., Базаров О.А. Расчетное определение характеристик отрываемых
и транспортируемых почвенных частиц потоками малой глубины // Сб. докл. Всерос. науч.-практ. конф. «Инновационно-технологические основы развития земледелия». Курск, 2006.
7. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. Л., 1979.
8. Кузнецов М.С. Противоэрозионная стойкость почв. М., 1981.
9. Кузнецов М.С., Григорьев В.Я., Глазунов Г.П. и др. Противоэрозионная стойкость сероземов при поливе по бороздам // Почвоведение. 1988. № 10.
10. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русел и оценка их устойчивости. М., 1967.
11. Шамов Г.И. Речные наносы. Л., 1954.
12. Швебс Г.И. Формирование водной эрозии, стока наносов и их оценка. Л., 1974.
Поступила в редакцию 04.11.07
CALCULATION ESTIMATE OF SIZES OF TRANSPORTING SOIL PARTICLES AND ITS INFLUENCE ON INTENSITY OF A BROOK EROSION
V.Ya. Grigor'ev, M.S. Kuznetsov, D.R. Abdulkhanova
Equations for calculation determination of a quality of detaching and transporting soil particles are suggested in view of inhomogeneity of soil aggregate composition, pulsation of bottom flow velocities and degree of aggregate destruction in a stream of low depth.
