Что такое водяной клин: Что такое водяной клин на дороге?

Что такое водяной клин на дороге?

Водяной клин на дороге (аквапланирование) – это эффект, при котором покрышки автомобиля полностью теряют сцепление с дорожным покрытием из-за образовавшейся под ними водяной плёнки.

То есть, двигаясь на определённой скорости при въезде на поверхность, покрытую водой, образуется гидродинамический клин, который слегка отрывает колёса машины от дороги. Автомобиль становится максимально неуправляемым.

Также не стоит путать такое явление со скольжением. Поведение машины и правильные действия водителя в этих ситуациях кардинально отличаются. Это является следствием того, что коэффициенты сцепления покрышек при скольжении и глиссировании (аквапланировании) заметно отличаются. Если принять за 1 движение по сухому асфальту, то уровень сцепления на снегу или грязи будет равен 0,5, а при аквапланинге он вообще равен 0.

Чем опасен эффект глиссирования

Главная опасность состоит в том, что водитель практически беспомощен в такой ситуации. Пятно контакта шин с дорогой исчезает, поворот руля становятся не только бесполезным, но даже вредоносным решением. Поэтому неправильные действия водителей (новичков) могут привести к развороту либо, что ещё хуже, заносу с последующим вылетом на большой скорости на встречную полосу или в кювет.

Условия возникновения водяного клина

Водяной клин, отрывающий колеса автомобиля от покрытия, может наступить при наличии нескольких (необязательно всех перечисленных) ключевых факторов:

• Критическая скорость
• Дорожное покрытие
• Погодные условия
• Рельеф протектора
• Давление воздуха в покрышках
• Изношенность амортизаторов

Разберём подробнее каждый:

Скорость движения

Критическая скорость возникновения аквапланирования варьируется от 70 до 100 км/ч. Но при усилении или ослаблении влияния других факторов, перечисленных выше, скорость может существенно отличаться, как в большую, так и в меньшую сторону. Не исключено, что ваш автомобиль начнёт глиссировать даже на 40 км/ч.

Дорожное покрытие

Следующей немаловажной причиной являются качество и вид дорожного покрытия. Например, дорога, покрытая крупнозернистым асфальтом более устойчива к образованию водной плёнки, чем гладкое покрытие современных автобанов.

Большую роль играет не только зернистость, но и равномерное распределение материала. Неправильная укладка асфальтобетона на начальном этапе и отсутствие ремонтных работ в будущем приводят к быстрому образованию колейности и ям, где скапливается вода.

Помимо покрытия дорога должна иметь правильную дренажную систему, включающую принцип поперечного уклона. Он составляет >4%, то есть 4 сантиметра на один метр полотна. Такой уклон способствует эффективному отводу воды.

Погода, толщина водяной плёнки

Угроза возникновения аквапланирования автомобиля зависит от слоя воды на поверхности, по которой движется авто. Однако не существует определённой величины такого слоя, так как степень влияния этого параметра сильно зависит от двух других: скорости вхождения в лужу и глубины протектора шин.

Однозначно можно лишь утверждать, что двигаясь свыше 100 км/ч в сильный ливень, вероятность «поймать водяной клин» максимально высока, так как толщина водяной плёнки в такую погоду составляет не менее 2 миллиметров.

Глубина протектора

Вот мы добрались до ещё одного важного фактора – износа шины. Остаточная глубина протектора установленных шин по правилам дорожного движения должна быть для транспортных средств категорий:

Следовательно, для легковых автомобилей резину с высотой протектора меньше 1,6 мм можно смело называть «лысой». Шина, изношенная до глубины протектора 1 мм, сохраняет лишь 11% площади, задействованной при нормальных условиях.

Попасть в аквапланирование на таких колёсах можно даже на незначительной скорости, так как канавки протектора не будут успевать отводить воду из пятна контакта шины с дорогой. Из-за этого перед шиной образуется водяной вал, который сразу же преобразуется в «клин» и слегка приподнимает авто над землёй (начинается аквапланирование автомобиля).

Стоит учесть, что смена грязевого участка дороги на участок, покрытый водой, тоже не сулит ничего хорошего, так как канавки протектора кратковременно забиты грязью. Это равносильно езде на изношенной резине. В таблице показана площадь контакта шины с сухой дорогой в зависимости от остаточной глубины протектора:

Давление воздуха в покрышках

Теперь рассмотрим второстепенные условия, при которых возникает эффект аквапланирования. Одно из них – это давление в шинах. Низкое давление существенно снижает площадь пятна контакта. Это происходит вследствие того, что потоку воды гораздо проще пробиться через середину покрышки, промяв её, чем быть выдавленной в стороны по водоотводящим канавкам.

Изношенность амортизаторов

В результате множества исследований доказано, что амортизаторы, износ которых составляет 40% — 60%, оказывают гораздо большее влияние на попадание в гидропланирование, чем новые амортизаторы, при прочих равных условиях.

Другие факторы

Чуть менее значимый «вклад» в появление аквапланирования вносят:

• Состояние механизма руля
• Параметры развала – схождения
• Состояние подвески автомашины
• Общий вес транспортного средства
• Распределение нагрузки по осям
• Наличие/отсутствие спойлера

Что происходит при аквапланировании

В принципе из выше сказанного уже можно понять, что происходит во время аквапланирования. Остаётся лишь зарезюмировать. Итак, во время движения колесо машины съезжает с относительно сухой поверхности на поверхность, покрытую тонким слоем воды.

Перед покрышкой образуется водяной вал. Водоотводящие канавки протектора не успевают полностью справиться с гидроударом, большая часть воды попадает под покрышку, образуется своего рода «водяной клин». Грубо говоря, автомобиль «всплывает». Пятно контакта шины с дорогой практически исчезает, машина становиться неуправляемой.

Процессы на переднем приводе

Существуют небольшие отличия в поведении транспортных средств в зависимости от ведущих колёс. Если автомобиль переднеприводный, то задние покрышки больше склоны к планированию по воде. Это не означает, что передние не подвержены такому эффекту. Всё зависит от глубины водной преграды. Водитель может даже не почувствовать, что автомобиль начал глиссировать, а задние колёса уже давно будут оторваны от земли.

На заднем приводе

На заднеприводных автомобилях, наоборот, первыми всплывают передние колёса. Водитель сразу почувствует, что руль стал «мягким». При этом время на принятие правильного решения немного больше, так как пятно контакта задних покрышек всё ещё остаётся значительным. Однако это длится лишь до того момента, пока скорость не будет снижена.

Как избежать аквапланирования

Для того чтобы избежать аквапланирования автомобиля, нужно соблюдать 10 основных правил:

1. 1. В первую очередь, это соблюдение скоростного режима. Причём в дождливую погоду двигаться лучше на 20-30% медленнее, чем в сухую. Всё просто – чем меньше скорость автомобиля, тем в большей безопасности вы находитесь. Здесь вполне уместно было бы вспомнить одно из высказываний Михаила Жванецкого:

«Не водите машину быстрее, чем летает Ваш ангел-хранитель»

1. Правильный выбор покрышек. Лучше отдать предпочтение узким шинам, с узором «ёлочка» и маркировкой «aqua», «water» или «rain». Однако надо понимать, что такие колёса не лучшим образом ведут себя в других условиях.
2. Контроль над состоянием протектора шин. Протектор, изношенный на половину, снижает сопротивляемость эффекту аквапланирования на 70%. «Лысая» резина снижает критическую скорость начала глиссирования почти до 40 км/ч. Не пренебрегайте этим фактором.
3. Не стоит забывать о постоянном
   контроле правильного давления воздуха в покрышках.
4. Также лучше вовремя менять резину в зависимости от сезона. Летнюю на зимнюю, и наоборот.
5. Немаловажную роль играет состояние амортизаторов и подвески в целом.
6. Во время движения внимательно следите за качеством и состоянием дороги. Удивительно, но ровные хорошие дороги более склонны к аквапланированию, так как вода на них распределена равномерно на больших площадях. Не менее опасны дороги с глубокой колейностью.
7. Перевозя грузы в дождь, стоит помнить, что нагрузка на все оси должна быть распределена равномерно. По возможности лучше избежать большого давления на одну сторону.
8. Лужи на дороге надо проезжать без резких манёвров по прямой.
9. Тормозить нужно до водной преграды , а не в ней! Обязательно до въезда в лужу стоит успеть включить дворники, если они не были включены.

Что делать при возникновении гидропланирования

Соблюдение перечисленных выше пунктов практически полностью исключают попадания на водяной клин. Что делать, если аквапланирования избежать не удалось? Для этого желательно следовать следующим эффективным советам.

Как вести себя водителю

Самое главное не паниковать. Впервые ощутив всю «прелесть» въезда в лужу на большой скорости, неопытный водитель зачастую поддаётся панике. В результате ошибочных действий он только усугубляет ситуацию. Поэтому обязательно надо проявлять хладнокровие.

Как только вы почувствовали, что руль стал «мягким» или «пустым», сразу выкиньте из головы мысль о том, что автомобиль находится под вашим контролем. К сожалению, это не так. Всё что возможно сделать — дать машине выехать из водного препятствия без заноса.

Въехав в лужу, крепко двумя руками (в положении «10 и 2 часа») держите руль, с направленными прямо колёсами. Любая попытка повернуть их в сторону в самой луже не даст никакого результата. А на выезде, когда колёса вновь получат сцепление с дорожным покрытием, автомобиль сразу сорвётся в занос.

С рулевым колесом разобрались. Теперь, что касается педалей. В самом начале статьи было упомянуто, что аквапланирование – это не скольжение, поэтому нажатие на педаль газа не помогает, а, наоборот, делает ситуацию хуже. Если ведущим является задний привод, как только автомобиль попал в аквапланирование, следует отпустить педаль газа и начать плавно притормаживать. Если автомобиль переднеприводный, нужно просто отпустить педаль акселератора, не прибегая к нажатию на педаль тормоза. В обоих случаях рекомендуется дополнительно применять торможение двигателем.

Основные ошибки

Существуют три самые распространённые ошибки, присущие, в основном, неопытным водителям:

1. Попытки выкрутить руль.
2. Нажатие на педаль тормоза (на ведущем переднем приводе).
3. Нажатие на педаль газа.

Внимание! Перечисленные 3 действия при аквапланировании автомобиля значительно ухудшат ситуацию, поэтому прибегать к ним не стоит!

Аквапланирование или водяной клин

Двигаясь за рулем своего автомобиля в сырую погоду, многие из нас сталкивались с кратковременной потерей управляемости и резким рывком рулевого колеса в сторону.

Это аквапланирование — образование под колесами гидродинамического вала (водяной клин), на котором машина попросту всплывает.

Подобное явление чаще происходит при проезде луж на высокой, не менее 60-70 км/ч, скорости.

Опытные водители утверждают, что водяной клин под колесами может образовываться и на меньших скоростях, однако эти утверждения не имеют научных обоснований.

По утверждениям исследователей, скорость, на которой будет образовываться клин, зависит от:

• Глубины водяной пленки;
• Остаточной глубины протектора;
• Влажности воздуха;
• Типа привода автомобиля;
• Гладкости дорожного покрытия.

Стоит заметить, что хорошее качество дороги здесь скорее минус, чем плюс. На шероховатом покрытии, имеющем ямки и мелкие выбоины, для возникновения АП требуется большая скорость, чем на идеально гладком асфальте.

При грамотном поведении водителя в момент столкновения с водной преградой, образующийся водяной клин редко приводит к аварии. В основном подобное происходит, если колеса немного вывернуты, а глубина лужи неравномерна (автомобиль разворачивает). Также к полной потере управляемости приводит выбивание руля при его слабом придерживании руками. Это особенно актуально в отношении машин без ГУРа.

Содержание

1. Как определить начало аквапланирования
2. Как победить аквапланирование, учитывая привод
3. Наиболее частые ошибки
4. Профилактика

Как определить начало аквапланирования

Для того, чтобы под колесами образовался водяной клин, требуется совпадение двух основных факторов: лужа на дороге и достаточно высокая скорость автомобиля. Все остальное вторично. В момент всплытия водитель ощущает резкий удар в руль, после чего рулевое колесо становится «пустым» — управление теряется.

В некоторых случаях всплывают не передние, а задние колеса. Такое обычно происходит на переднеприводных машинах. Тяжелая передняя часть достаточно сильно прижимает колеса к дороге, что не позволяет им приподняться над ее поверхностью.

А вот более легкий багажник не способен оказать аналогичное действие. Задние колеса всплывают. Автомобиль начинает слегка «вилять» задней частью. Малоопытные водители не всегда придают значение этому опасному признаку и узнают о неприятностях только тогда, когда развивается занос.

Как победить аквапланирование, учитывая привод

Аквапланирование передней оси практически полностью лишает водителя возможности управлять автомобилем. Попытки работать рулем не приведут ни к чему, кроме заноса при выезде на асфальт. Поэтому единственным решением в данной ситуации является плавный сброс «газа». На автомобилях с задним приводом допустимо плавное торможение.

При ослаблении усилия на педаль акселератора, автомобиль начинает активно тормозить двигателем. В сочетании с сопротивлением, которое оказывает водяной клин, это позволяет быстро сбросить скорость до показателей, находящихся ниже пределов начала аквапланирования.

Дополнительное торможение с использованием рабочей тормозной системы на переднем приводе может спровоцировать снос передней оси или блокировку колес с последующим выключением двигателя.

Наиболее частые ошибки

Частой ошибкой неопытных водителей при аквапланировании является паническое экстренное торможение. Как правило, это заканчивается заносом. Автомобиль скользит по мокрой поверхности, окончательно теряя управляемость.

Аналогично заканчиваются и попытки активно крутить рулем. Видимого эффекта это не приносит, зато при выезде из лужи аквапланирование автомобиля быстро переходит в занос. Задняя ось, обладающая избыточной поворачиваемостью, в условиях пониженного сцепления с дорогой уходит в сторону.

Профилактика

Основой профилактики аквапланирования является адекватный скоростной режим в дождливую погоду.

Обычная скорость движения должна быть снижена на 30-50%. Однако, учитывая высокие средние скорости не только на трассе, но и в городе, этого недостаточно. Двигаясь быстрее 30-40 км/ч, необходимо избегать проезда глубоких луж.

Если водяной клин все же образовался, необходимо с силой удерживать руль в прямом положении. Также держать его необходимо при проезде глубоких луж, если нет возможности их объехать. Жителям дождливых регионов рекомендуется использовать дождевую резину. Она имеет особый рисунок протектора и активно отводит воду из-под колес даже на относительно высоких скоростях.

Эстуарии соляных клиньев — Coastal Wiki

Проникновение морской воды в эстуарий в виде клиновидного придонного слоя, практически не смешивающегося с вышележащим слоем пресной воды. Соляные клинья встречаются в эстуариях, где приливно-отливное движение очень слабое или отсутствует. Это общепринятое определение соляного клина, другие определения можно обсудить в статье .

Содержимое

• 1 Введение
• 2 Процесс проникновения морской воды
• 3 Длина проникновения морской воды
• 4 Сравнение с наблюдениями
• 5 Приложение 1: Аналитическая модель призматического эстуария
• 6 Приложение 2: Параметры нескольких эстуариев соляных жил
• 7 Статьи по теме
• 8 Каталожные номера

Введение

В эстуариях, где приливо-отливное движение очень слабое или отсутствует, морская вода вторгается в виде клина вдоль дна вследствие более высокой плотности морской воды по сравнению с пресной. Длина интрузии существенно зависит от двух параметров: скорости течения реки [math]v[/math] и глубины воды [math]h[/math]. В данной статье рассматриваются гидродинамические балансы, определяющие соляной клин, проиллюстрированный моделью призматического эстуария (равномерной глубины и ширины). Мы следуем выводу, впервые данному Шейфом и Шёнфельдом в 1953 ^[1] .

В большинстве эстуариев проникновение морской воды сильно зависит от приливов и отливов (см. Эстуарная циркуляция). Даже в микроприливных эстуариях это влияние часто бывает значительным ^[2] . В некоторых случаях, особенно в Средиземном море, приливы настолько малы, что их влияние на проникновение морской воды незначительно. Эта статья посвящена таким ситуациям; мы предполагаем, что соляной клин не претерпевает существенных изменений при незначительном приливном движении вверх и вниз по эстуарию.

Процесс интрузии морской воды

Рисунок 1: Продольный разрез реки с фиктивным волнистым наклонным дном. Граница моря находится в точке [math]x=0[/math]. Речной сток очень мал; верхняя граница соляного клина почти горизонтальна. Длина соляной интрузии [math]L[/math] соответствует месту, где уровень русла реки равен уровню моря.

Сначала рассмотрим случай с очень небольшим речным стоком, так что нагрузка, которую он оказывает на соляной клин, незначительна. Отсутствие сил приводит к равновесной ситуации, когда наклон соляного клина равен нулю. Уровень русла реки повышается вглубь суши; в какой-то точке внутри страны уровень равен уровню моря. Морская вода может проникнуть в реку так далеко. Длина соляной интрузии определяется пересечением уровня моря с руслом реки, см. рис. 1.

Вообще нельзя пренебрегать напряжением сдвига, оказываемым рекой на вторгающуюся морскую воду. Мы рассматриваем ситуацию без прилива или с очень небольшим приливом (скорости приливного течения намного меньше скорости течения за счет речного стока) и постоянным речным стоком. Затем у нас есть стационарный соляной клин, также называемый «задержанным соляным клином». За исключением экстремальных речных стоков, скорость, с которой речная вода течет над клином морской воды, недостаточна для полного перемешивания водной толщи. Однако скорость течения реки достаточно высока, чтобы образовался тонкий слой смешения. Через этот слой смешения речная вода оказывает касательное напряжение на клин морской воды. Таким образом, поверхность клина морской воды наклонена (пикноклин), так что гидростатическая сила (из-за наклонов соляного клина и поверхности воды) уравновешивает напряжение сдвига, см. рис. 2. Тонкий слой смешения обычно турбулентный. ; таким образом, напряжение сдвига пропорционально квадрату разности скоростей в слое смешения, и предполагается, что оно может быть параметризовано как произведение квадрата скорости речного потока и коэффициента напряжения сдвига [math] C_i [/math]. Теоретически этот коэффициент должен иметь некоторое фиксированное значение, но экспериментальные наблюдения дают различные значения.

Рисунок 2: Продольный разрез соляного клина в призматическом эстуарии. Граница моря находится в точке [math]x[/math]=0. Форма соляного клина, показанная на рисунке, соответствует теоретической кривой (решение уравнения (1)) для глубины воды 8 м, скорости течения реки 0,3 м/с, плотности соляного слоя 1020 кг/м3 (внутреннее речное число Фруда [math]F_i[/math]=0,24) и коэффициент межфазного напряжения сдвига [math]C_i[/math]=0,00025.

Причина в том, что идеальная ситуация с неподвижным соляным клином практически не встречается. Расход реки неодинаков, приливы не пренебрежимо малы, дополнительная турбулентность вызвана неравномерной геометрией реки, волнением, ветром и судоходством. Численные модели могут частично дать количественную оценку этих влияний, но трудно точно предсказать длину соляной интрузии.

Длина вторжения морской воды

Если прилив оказывает значительное влияние на процесс вторжения морской воды, создается эстуарная циркуляция; эта ситуация обсуждается в статье Эстуарная циркуляция. Здесь мы предполагаем более простой случай, когда влиянием прилива можно пренебречь. В частном случае, когда к геометрии реки можно приблизиться призматическим руслом (равномерная глубина и ширина, отсутствие уклона дна). Тогда относительная глубина верхнего слоя пресной воды [math]y=h_1/h[/math] удовлетворяет дифференциальному уравнению (см. Приложение) 9{-1/2} , \qquad (2)[/math]

[math]Q[/math]= расход реки, [math]h[/math]= глубина реки, [math]b[/math]= ширина реки и [math]\epsilon=\large \frac{\ Дельта \rho}{\rho} \normalsize [/math]= разность относительной плотности морской и речной воды. Дифференциальное уравнение (1) легко интегрируется, если известны условия на обеих границах соляного клина.

Условия на вершине соляного клина очевидны: [math]y=1[/math] при [math]x=L [/math].

Состояние на границе с морем более сложное. Глубина верхнего слоя не может быть нулевой, так как пресная вода не может быть сброшена в море. Когда в процессе внедрения морской воды глубина верхнего слоя на границе моря уменьшается, скорость истечения [math]v_1[/math] увеличивается. Однако процесс внедрения прекращается, когда скорость оттока становится равной критической скорости [math]v_c[/math]. Это связано с тем, что дальнейшее смещение границы раздела в море вверх не может распространиться вверх по течению в реку. Критическая скорость распространения возмущения вверх по потоку на границе определяется выражением 9{-2}) . \qquad (5)[/математика]

В этом выражении длина интрузии соли обратно пропорциональна коэффициенту межфазного напряжения сдвига [math]C_i[/math]. Значение этого коэффициента не может быть определено с помощью модели и поэтому должно определяться независимо.

Безразмерная длина соляного клина [math]C_i L / h[/math] как функция числа Фруда внутренней реки [math]F_i[/math] показана на рис. 3. Состояние на границе моря играет решающую роль для длины соляного клина. Глубина слоя стока реки [math]h_1(0)[/math] пропорциональна расходу реки в степени 2/3 согласно уравнениям (2) и (4). Поэтому глубина слоя соляной жилы в устье, [math]h_2(0)[/math], становится очень малой при высоком расходе реки.

Интегрирование уравнения. (1) также дает форму клина морской воды, показанную на рис. 2, для конкретных значений глубины реки, речного расхода и коэффициента касательного напряжения [math] C_i [/math].

Как правило, аналитическая модель не может быть использована для прогнозирования интрузии солей при малом стоке реки. Это важное ограничение, потому что именно эта информация часто наиболее актуальна на практике. Проблема в том, что аналитического решения уравнений в случае наклонного русла реки нет. При малом речном стоке морская вода проникает настолько далеко, что влиянием уклона дна нельзя пренебречь. В этом случае уравнения, описывающие проникновение морской воды, необходимо решать численно. Для рек с сильно наклонным руслом первая оценка длины солевой интрузии при малом стоке реки получается по пересечению уровня морской воды с дном реки, как показано на рис. 1.

Дополнительное смешение речной и морской воды может происходить вследствие местных сужений рек, крутых речных излучин и высоких порогов дна. В этих случаях аналитическое решение также менее надежно, и лучше использовать численную модель для определения проникновения морской воды.

Сравнение с наблюдениями

(5) для призматического эстуария и наблюдаемых длин соляных клиньев в Роне, Эбро ^[3] и эстуарии Миссисипи ^[4] с разным стоком (соответствующим разным внутренним речным числам Фруда [math]F_i[/math]). Для всех эстуариев используется одно и то же значение коэффициента межфазного напряжения сдвига, [math]C_i[/math]=0,00025. Другие параметры указаны в табл. 1.

Рона (Франция) и Эбро (Испания) являются примерами эстуариев с почти полным отсутствием приливно-отливных движений (оба расположены на побережье Средиземного моря, амплитуда приливов в среднем порядка 0,1 м). Амплитуда прилива для Миссисипи на побережье Мексиканского залива составляет в среднем порядка 0,25 м; скорости приливных течений малы, но ненамного меньше скоростей речного стока для рассматриваемых в сравнении малых расходов. Тем не менее, для всех эстуариев используется один и тот же коэффициент межфазного напряжения сдвига. На рис. 3 показаны наблюдаемые безразмерные длины соляных клиньев [math]C_i L / h[/math] в этих эстуариях для различных внутренних речных чисел Фруда [math]F_i[/math]. Наблюдаемые длины сравниваются с теоретическим результатом для призматического эстуария (уравнение (5)). Для очень малого речного стока модельные длины намного больше, чем наблюдаемые длины интрузий. Это связано, в частности, с наличием высоких порогов в верхней части эстуария Роны (в 35 км от устья) и эстуария Эбро (в 32 км от устья). Другие, менее выраженные пороги, расположенные ниже по течению, также имеют тенденцию останавливать солевой клин в определенном диапазоне расходов реки; поэтому длина соляного клина [math]L[/math] не увеличивается непрерывно в зависимости от [math]F_i[/math], как это было бы в случае истинного призматического канала. Разумное соответствие между наблюдаемой и расчетной длинами интрузии солей для речных стоков от низкого до среднего не означает, что значение коэффициента межфазного напряжения сдвига, [math]C_i=0,00025[/math], должно соблюдаться в целом. В настоящем сравнении этот коэффициент включает в себя влияние нескольких факторов, из-за которых аналитическая модель отклоняется от реальных эстуариев, таких как отклонения от призматической геометрии (уклон дна, пороги и т. д.) и влияние приливов.

Приложение 1: Аналитическая модель призматического эстуария

Ниже приводится простое двухуровневое описание интрузии морской воды в микроприливно-призматическом (однородной по ширине и глубине) эстуарии. Солевой клин представлен отдельным слоем толщиной [math]h_2[/math] вдоль дна эстуария, см. рис. 2. Общая глубина воды [math]h[/math] равна сумме толщин придонного слоя [math]h_2[/math] и толщина верхнего поверхностного слоя [math]h_1[/math]. Боковые вариации глубины, плотности (солености) и скорости не учитываются. Скорость обозначается [math]v[/math], а плотность — [math]\rho[/math]. Нижние индексы 1 и 2 обозначают поверхностный слой и нижний слой соответственно.

Градиент давления [math]d p_2 / d x[/math] в нижнем слое связан с наклоном соляного клина (относительно горизонтальной базовой плоскости) и с градиентом давления, оказываемым вышележащей пресной водой,

[математика]\Large \frac{d p_2}{d x} \normalsize = g \rho_2 ( \beta + \Large \frac{d h_2}{d x} \normalsize )+ g \rho_1 \Large \frac{d h_1}{d x} \normalsize , \qquad (A1) [/math]

где [math]\rho_1=\rho[/math] — плотность пресной воды, [math]\rho_2=\rho+ \Delta \rho[/math] — плотность морской воды и [math]\beta[/math] нижний склон. {-3} .[/math] ^[5]

Внедрение соляного клина также находится под влиянием донного трения. Однако в стационарной ситуации трение о дно не играет роли, поскольку соляной клин покоится.

Речной сток приурочен к верхнему слою, который становится тоньше вниз по течению. Результирующее пространственное ускорение речного потока создает градиент гидравлического напора, определяемый [math]\rho v_1 d v_1 / d x .[/math] Поверхностный слой далее подвергается градиенту давления, связанному с уклоном поверхности воды (относительно горизонтальная базовая плоскость),

[math]\Large \frac{d p_1}{d x} \normalsize = g \rho_1 ( \beta + \Large \frac{d h_2}{d x} + \frac{d h_1}{d x} \normalsize) , \qquad (A2) [/math]

и межфазному напряжению сдвига [math]\tau_i .[/math] Таким образом, стационарный гидродинамический баланс двух слоев задается уравнениями

[математика]\Large \frac{d p_2}{\rho_2 d x} + \frac{\tau_i}{\rho h_2} \normalsize = 0; \; \Large \frac{d p_1}{\rho_1 d x} \normalsize + v_1 \; \Large \frac{d v_1}{d x} — \frac{\tau_i}{\rho h_1} \normalsize = 0 . \qquad (A3)[/математика]

В призматическом лимане глубина [math]h[/math] и ширина [math]b[/math] не изменяются вдоль оси русла. Путем вычитания уравнений двух слоев уклон соляного клина [math]d h_2 / d x[/math] и уклон дна [math]\beta[/math] исключаются. Предполагая, что уклон дна ненамного больше уклона поверхности (глубина воды [math]h[/math] приблизительно постоянна), мы можем заменить [math]h_2 \ приблизительно h-h_1[/math]. Скорость в верхнем слое [math]v_1[/math] можно исключить из уравнений, используя условие непрерывности речного стока на единицу ширины, 9{-1/2} \normalsize .[/math]

Это эквивалентно уравнению. (1) указано выше.

Приложение 2: Параметры нескольких эстуариев соляных жил

Таблица 1. Данные наблюдаемых длин соляных жил для Роны и Эбро ^[3] и для Миссисипи ^[4] . Указанные глубины являются не средними глубинами, а наименьшими глубинами по тальвегу ниже соляного клина с учетом естественных порогов.

Рона	8	2500	500	35	53
8	2500	600	28	34
8	3000	850	20	23
8	3000	1200	9	9
Эбро	5,5	1000	80	32	177
	5,5	1000	250	18	13
	5,5	1000	400	5	3
Главный канал Миссисипи	18	14220	2830	220	296
	18	14220	4250	140	120
юго-западный перевал Миссисипи	14	6440	2550	32	35
	14	6440	2830	23	26
	12	5520	6120	1,5	0,7

Связанные статьи

Эстуарная циркуляция

Плотность морской воды

Проникновение и перемешивание морской воды в эстуариях

Ссылки

1. ↑ Schijf, JB, Schönfeld, JC (1953) Теоретические соображения о движении соленой и пресной воды. Материалы 5-го I.A.H.R. Конгресс, 321–333
2. ↑ Гейер, Р. В. и Фармер, Д. Х. (1989) Изменение динамики эстуария соляного клина, вызванное приливами. Дж. Физ. Океанография 19: 1060-1072
3. ↑ ^{3.0 3.1} Ибанез, К., Понт, Д. и Прат, Н. 1997. Характеристика эстуариев Эбры и Роны: основа для определения и классификации эстуариев солончаков. Лимнол. океаногр. 42: 89–101
4. ↑ ^{4.0 4.1} Рэттрей М. мл. и Мицуда Э. 1974. Теоретический анализ и условия в соляном клине. Эстуарии и прибрежная морская наука 2: 375-394
5. ↑ Абрахам Г., Карелсе М. и Ван Ос А.Г. (1979) О величине межфазного напряжения сдвига докритических стратифицированных течений в связи с межфазной устойчивостью. гидр. Рез. 17: 273-287

Главный автор этой статьи Джоб Дронкерс Обратите внимание, что другие лица также могли редактировать содержание этой статьи. Образец цитирования: Job Drunkers (2020): Эстуарии соляных клиньев . Доступно на http://www.coastalwiki.org/wiki/Salt_wedge_estuaries [дата обращения: 29-10-2022] Другие статьи этого автора см. в разделе Категория:Статьи Джоба Дронкерса Обзор вкладов этого автора см. в Special:Contributions/Dronkers J

Великий соляной клин

Название урока: ВЕЛИКИЙ СОЛЕВОЙ КЛИН!

Тема: Уникальные свойства среде устья устья

Уровень классов/с : 10-12-й класс

Требуется время : один 45-минутный период

Scient плотнее пресной воды.

Соляной клин образуется на границе между пресной водой, такой как река, и океаном.

Форма клина является результатом того, что более плотная соленая вода погружается под пресную воду, а также постоянное встречное течение из обоих водоемов.

Эта граница образует уникальную экосистему, известную как эстуарий.

Учебные цели:

SWBAT описывает различия в плотности пресной и соленой воды.

SWBAT Сравните и сопоставьте окружающую среду в эстуарии с морской или пресноводной средой.

SWBAT определяет соляной клин.

Национальные стандарты научного образования :

Стандарт содержания A: Наука как исследование

* Способности, необходимые для проведения научного исследования

* Понимание научного исследования

Стандарт содержания C: Наука о жизни

1 * Взаимозависимость организмов * Материя, энергия и организация в живых системах

Стандарт содержания D: наука о Земле и космосе

* Геохимические циклы

Materials:

Saltwater

Freshwater

Food coloring (two colors)

Container

Digital Projector and Laptop

Whiteboard

Motivation:

THE GREAT SALT WEDGE (video)

Предварительный организатор:

Учащиеся построят диаграмму Венна, используя свои предварительные знания о различиях между пресной и морской водой. Диаграмма Венна сравнивает и противопоставляет свойства пресной и соленой воды.

Процедура:

Учащиеся начнут урок, используя свои знания, чтобы заполнить диаграмму Венна, сравнивая свойства пресной и морской воды.

Затем учитель предлагает учащимся сформировать группы по два человека и обсудить некоторые идеи о том, что происходит, когда пресная и соленая вода вступают в контакт друг с другом. Студентам будет предоставлена ​​вода разного цвета в банках, чтобы представить два типа воды. Они будут проинструктированы вместе со своим партнером смешать две цветные воды и записать результаты в свои заметки.

Затем учитель задает классу вопрос. «Что такое соляной клин?» Студент должен ответить на вопрос в своих заметках. Им будет дана минута, чтобы сделать это.

Показать видео. «БОЛЬШОЙ СОЛЯНЫЙ КЛИН»

Видео заканчивается четким изображением морского клина, образовавшегося на дне демонстрационного резервуара. Если видео проецируется на SmartBoard, вы можете обвести клин маркером и попросить учащегося переоценить свой предыдущий ответ.

Напишите на доске определение соляного клина и попросите учащихся скопировать это определение в свои заметки.

• Соляной клин образуется на границе пресной воды, такой как река, и океана. Форма клина является результатом того, что более плотная соленая вода погружается под пресную воду, а также постоянное встречное течение из обоих водоемов.

Попросите учащихся сравнить результаты, полученные ими при смешивании воды, с результатами, показанными на видео. Чем они отличались? Какой вывод вы можете сделать о больших водоемах, чего нельзя сделать, смешав в чашке два вида воды?

Объясните учащимся, что именно это и происходит, когда река впадает в океан. Эта уникальная экосистема, где встречаются пресная и соленая вода, известна как эстуарий.