Slingra sig

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 9 mars 2022; kontroller kräver 7 redigeringar .

Meander - en krök (böj) av flodkanalen, på grund av frigörande av stenar eller rådande vindar [1] .

Beskrivning

Meanderns konkava (yttre) bank är vanligtvis brantare, medan den konvexa (inre) är plattare [2] .

Ibland rätar floden ut sitt lopp, och då bildas en oxbow på platsen för den tidigare kanalen .

Den typ av kanalprocesser , som består i den naturliga utvecklingen av en flodkanal med slingrar, kallas slingring . Halvön, som är omgiven av flodens lopp, och belägen innanför meandern, kallas sporre . Den smala delen mellan intilliggande krökar är slingans hals . Beroende på bankernas natur och graden av deras fixering delas slingrarna in i fria, inskurna och forcerade [3] .

Zonen där en slingrande bäck periodiskt ändrar sin bana kallas ett slingrande bälte . Den är 15 till 18 gånger kanalens bredd. Med tiden rör sig meandrar nedströms, ibland på så kort tid att de skapar problem för anläggningar och lokala kommuner att underhålla vägar och broar. [4] [5] En bäcks sinuositet är förhållandet mellan kanalens längd och avståndet i en rak linje nedför dalen. Bäckar eller floder med en enda kanal och en sinusitet på 1,5 eller mer definieras som slingrande bäckar eller floder. [4] [5]

Historiskt sett

Historiskt sett är en meander (från grekiskan Μαίανδρος  är det gamla namnet på den slingrande floden Stora Menderes i Mindre Asien, nu Turkiets territorium ). Som ett resultat, även i det klassiska Grekland (och i senare grekisk konst), blev flodens namn ett känt namn, vilket betyder allt slingrande och slingrande, som tal, dekorativa mönster , såväl som geomorfologiska drag i grottor. [6]

Meandergeometri

Den tekniska beskrivningen av ett slingrande vattendrag kallas meandergeometri eller meandergeometri i planet [7] Den karakteriseras som en oregelbunden vågform. Idealiska vågformer, som en sinusvåg , är en linje tjock, men vid ett flöde måste bredden beaktas. Helbankens bredd är avståndet över kanalen i medeltvärsnittet vid nivån för fullt flöde, vanligtvis uppskattat från linjen för den lägsta vegetationen.

Som en vågform följer det slingrande flödet dalens axel, en rät linje anpassad till kurvan så att summan av alla amplituder mätt från den är noll. Denna axel representerar den allmänna flödesriktningen.

I vilket tvärsnitt som helst följer flödet slingans axel, den abstrakta mittlinjen. Två på varandra följande skärningspunkter mellan den centrala axeln och kanalens axel bildar en meanderslinga. En meander är två på varandra följande slingor riktade i motsatta tvärgående riktningar. Avståndet för en meander längs mittlinjen är meanderns längd. Det maximala avståndet från mittlinjen till slingans brytpunkt är meanderns bredd eller amplitud.

Till skillnad från sinusvågor är slingrande flödesslingor närmare cirkulära. Krökningen ändras från ett maximum vid spetsen till noll vid skärningspunkten (rät linje), även kallad kink, eftersom krökningen ändrar riktning i dessa områden. Konturradien är en rät linje vinkelrät mot mittlinjen. Eftersom slingan inte är perfekt behövs mer information för att karakterisera den. Orienteringsvinkeln är vinkeln mellan meanderslingans axel och centrumlinjeaxeln.

Slingan i toppen har en yttre eller konkav bank och en inre eller konvex bank. Meanderbältet definieras av meanderns medelbredd, mätt från ytterbank till ytterbank, inte mittlinje till centrumlinje. Om det finns en översvämningsslätt går den bortom slingrande bälte. Sedan säger de att meandern är fri – den kan hittas var som helst i översvämningsslätten. Om det inte finns någon översvämningsslätt fixas meandrar.

Olika matematiska formler relaterar meandergeometrivariabler. Det visar sig att du kan ställa in några numeriska parametrar som visas i formlerna. Vågformen beror ytterst på flödets egenskaper, men parametrarna är oberoende av det och verkar vara orsakade av geologiska faktorer. Vanligtvis är slingans längd 10-14 gånger, i genomsnitt 11 gånger bredden på kanalen för hela kusten och 3-5 gånger, i genomsnitt 4,7 gånger, krökningsradien på toppen. Denna radie är 2-3 gånger kanalens bredd [8] . Slingan har också djup. Övergångarna är markerade av sprickor eller grunda lager, och på topparna av bassänger. I poolen är flödesriktningen nedåt, vilket urholkar materialskiktet. Huvudvolymen flyter dock långsammare längs krökens inre del, där sediment på grund av den minskade hastigheten avsätts. [9] Linjen för maximalt djup eller kanal är thalweg- eller thalweg-linjen. Det kallas vanligtvis för en gräns när floder används som politiska gränser. Thalwegen kramar om de yttre bankerna och återvänder till mitten över sprickorna. Meanderbågens längd är avståndet längs thalweg per meander. Längden på en flod är längden längs mittlinjen. [9]

Den fysiska principen för utbildning

Meander är resultatet av växelverkan mellan vatten som strömmar genom en krökt kanal med flodbäddens botten och stränder. Detta skapar ett spiralformigt flöde där vatten rör sig från den yttre stranden till den inre stranden längs botten av flodbädden och sedan rinner tillbaka till den yttre stranden vid flodens yta. Detta ökar i sin tur sedimenttransporten från ytterbanken till innerbanken så att sedimenten sköljs bort från ytterbanken och åter deponeras på den inre stranden av nästa meander nedströms. [tio]

När vätska införs i en initialt rak kanal som sedan kröker, skapar sidoväggarna en tryckgradient som tvingar vätskan att ändra riktning och följa kurvan. Detta ger upphov till två motsatta processer: (1) laminärt (irroterande) flöde och (2) turbulent flöde. För att en flod ska slingra sig måste turbulent flöde råda.

(1) Enligt Bernoullis ekvationer leder högt tryck till låg hastighet. Därför, i frånvaro av turbulent flöde, förväntar vi oss låg vätskehastighet på det yttre benet och hög vätskehastighet på det inre benet. Resultatet av klassisk vätskemekanik är laminärt flöde i armbågen. I samband med slingrar har dess effekter företräde framför effekterna av turbulent flöde.

(2) Det finns en balans av krafter mellan tryckkrafter som verkar på flodens inre krök och centrifugalkrafter som verkar på flodens yttre krök. I slingrande floder finns gränsen i ett tunt lager av vätska som interagerar med flodbädden. Inuti detta skikt, enligt den klassiska teorin, är hastigheten för vätskegränsskiktet faktiskt noll. Centrifugalkraften, som beror på hastigheten, är också i praktiken noll. Gränsskiktet påverkar dock inte tryckkraften. Följaktligen råder tryckkraften inuti gränsskiktet, och vätskan rör sig längs flodens botten från den yttre kröken till den inre kröken. Detta skapar ett spiralformigt flöde: längs flodbädden följer vätskan ungefär kanalens krök, men går också mot kröken inåt; Bort från flodbädden följer vätskan också ungefär kanalens kurva, men tvingas till viss del från insidan till utsidan.

Högre hastigheter vid den yttre kröken leder till högre skjuvspänningar och följaktligen till en ökning av erosionsprocesserna. På samma sätt orsakar lägre hastigheter på den inre böjningen mindre skjuvspänningar, vilket resulterar i sedimentering av det suspenderade materialet. Således undergräver meandern krökens yttre sida, vilket resulterar i att flodbädden blir mer och mer slingrande (tills trycket på meanderhalsen överstiger tröskeln och ett genombrott inträffar). Avsättningarna på den inre kröken är bildade på ett sådant sätt att för de flesta naturligt slingrande floder förblir flodens bredd nästan konstant, även när floden slingrar sig.

I ett tal inför den preussiska vetenskapsakademin 1926 föreslog Albert Einstein att eftersom jordens Corioliskraft kunde orsaka en liten obalans i fördelningen av hastigheter, kunde hastigheten på ena stranden vara högre än på den andra, orsaka erosion på en bank och avsättning av sediment på den andra, vilket skapar meandrar, förutsatt ett samband mellan utvecklingen av meandrar och Corioliskraften. [11] Emellertid är Corioliskrafterna förmodligen försumbara jämfört med andra krafter som verkar på flodens slingrande. [12]

Formation

Så snart kanalen börjar följa en sinusformad bana ökar slingornas amplitud och konkavitet dramatiskt. Detta beror på en spiralflödeseffekt som flyttar tätt eroderat material mot insidan av kröken och lämnar krökens utsida exponerad och känslig för accelererad erosion. Detta skapar positiv feedback.

Enligt Elizabeth A. Wood [13] :

"... Den här processen att skapa meandrar verkar vara en självförstärkande process... där mer krökning resulterar i mer bankerosion, vilket resulterar i mer krökning..."

På grund av bevarandet av rörelsemängd är hastigheten på det inre knäet högre än på det yttre [14] .

Det faktum att det turbulenta flödet av en flod bär tätt eroderat material från utsidan av en krök inåt, vilket gör att floden slingrar sig mer och mer med tiden, är mycket likt tebladsparadoxen [15] . Det finns ett antal teorier om varför strömmar av vilken storlek som helst blir slingrande, inte nödvändigtvis ömsesidigt uteslutande.

Stokastisk teori

Den stokastiska teorin kan ta formuleringar, men ett av de mest generella påståendena är Scheideggers: "slingring anses vara resultatet av slumpmässiga fluktuationer i flödesriktningen på grund av slumpmässigt förekommande hinder i flodkanalen som ändrar riktning. [16]

På en plan, slät, sluttande konstgjord yta flyter nederbörd jämnt av den, men även i detta fall skapar vidhäftningen av vatten till ytan och vidhäftningen av droppar slumpmässiga strömmar. Naturliga ytor är grova och eroderade i varierande grad. Resultatet av alla fysiska faktorers slumpmässiga verkan är slingrande kanaler, som sedan gradvis blir slingrande. Även kanaler som ser ut att vara raka har en slingrande thalweg , vilket så småningom leder till slingring av flodbädden.

Jämviktsteori

I jämviktsteorin minskar meandrar flödesgradienten tills en jämvikt uppnås mellan terrängens eroderbarhet och flödets transportkapacitet. [17] Den sjunkande vattenmassan måste avge potentiell energi , som i samma hastighet vid slutet av droppen som i början går förlorad när den interagerar med flodbäddens erosiva material. Det kortaste avståndet, det vill säga en rak kanal, ger mest energi per längdenhet, förstör bankarna mer, skapar mer sediment och ökar flödet. Närvaron av meandrar gör att flödet kan anpassa sin längd till en jämviktsenergi per längdenhet vid vilken flödet bär bort allt sediment det producerar.

Geomorf och morfotektonisk teori

Geomorfism hänvisar till ytstrukturen i en terräng, såsom vikningen av en landform. Morphotectonic betyder den djupare strukturen av den litosfäriska plattan . Faktorerna som ingår i dessa kategorier är inte slumpmässiga och direkta flöden längs tektoniskt bestämda banor. Till exempel kan flödet riktas till en förkastningslinje (morfotektonisk).

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Komp. S.T. Izmailova. Encyclopedia for Children: Geografi . - M. : Avanta, 1994. - T. 3. - S. 452. - 640 sid. — ISBN 5-86529-015-2 .
  2. ↑ Orsaker till bildandet av slingrar i flodbäddar och den så kallade Baers lag Arkivexemplar av 12 juli 2014 på Wayback Machine // Uspekhi fizicheskikh nauk, 1956.
  3. ↑ Makkaveev, 1969 , sid. 10-11.
  4. ↑ 1 2 Neuendorf, KKE, JP Mehl Jr. och JA Jackson, JA, red. (2005) Ordlista för geologi (5:e upplagan). Alexandria, Virginia, American Geological Institute. 779 sid. ISBN 0-922152-76-4
  5. ↑ 1 2 Charlton, R., 2007. Fundamentals of fluvial geomorphology. Routledge, New York, New York. 234 sid. ISBN 0-415-33453-5
  6. ↑ Meander . Online etymologi ordbok. Hämtad 12 juli 2012. Arkiverad från originalet 6 juni 2014.
  7. ^ De tekniska definitionerna av detta delar upp rely tungt på Julien, Pierre Y. River Mechanics . - Cambridge University press, 2002. -  S. 179-184 . - ISBN 0-521-52970-0 .
  8. ↑ Leopold, L.B.; Langbein, WB (1966). "floden slingrar sig" . Scientific American . 214 (6): 60-73. JSTOR  24930965 .
  9. ↑ 1 2 Leopold, Luna; Wolman, M. Gordon (1957). "Flodkanalmönster: flätade, slingrande och raka" . Professionellt papper 282-B. United States Geological Survey: 50. Arkiverad från originalet 2021-11-26 . Hämtad 2021-11-26 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp )
  10. ↑ Callander, RA (januari 1978). "flodens slingrande". Årlig översyn av vätskemekanik . 10 (1): 129-158. doi : 10.1146/annurev.fl.10.010178.001021 .
  11. ↑ Albert Einstein, flodslingrande, Hans Einstein, sedimenttransport, Victor Miguel Ponce . Arkiverad från originalet den 19 november 2017.
  12. ↑ Martinez, Alberto A. (mars 2014). "De tvivelaktiga uppfinningarna av den smarte Dr. Einstein: József Illy: Den praktiska Einstein: Experiment, patent, uppfinningar. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2012, xiv+202pp, $60,00 HB.” metavetenskap . 23 (1): 49-55. DOI : 10.1007/s11016-013-9819-x .
  13. ↑ Wood, Elizabeth A. Vetenskap från ditt flygplansfönster: 2:a reviderade upplagan . - New York: Courier Dover Publications, 1975. - S.  45 . - ISBN 0-486-23205-0 .
  14. ↑ Hickin, 2003 , sid. 432. "I frånvaro av turbulent flöde tenderar det krökta flödet att bevara vinkelmomentet så att det kan matcha momentet av fri rotation med högre hastighet på den mindre radien av den inre banken och lägre hastighet på den yttre banken där den radiella accelerationen är lägre"
  15. ↑ Bowker, Kent A. (1988). Albert Einstein och Meandering Rivers . Geovetenskap Historia . 1 (1). Arkiverad från originalet 2010-02-24 . Hämtad 2016-07-01 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp )
  16. ↑ Scheidegger, Adrien E. Morphotectonics. - Berlin, New York: Springer, 2004. - S. 113. - ISBN 3-540-20017-7 .
  17. ↑ Riley, Ann L. Återställande av strömmar i städer: En guide för planerare, beslutsfattare och medborgare. - Washington DC : Island Press, 1998. - S. 137. - ISBN 1-55963-042-6 .

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Huvudtyper av kanalprocesser