Kanyarog

Meander - a folyócsatorna kanyarulata (kanyarulata) a sziklák felszabadulása vagy az uralkodó szelek miatt [1] .

Leírás

A kanyarulat homorú (külső) partja általában meredekebb, míg a domború (belső) laposabb [2] .

A folyó olykor kiegyenesíti folyását, majd az egykori meder helyén holtág alakul ki .

A mederfolyamatok azon típusát , amely egy kanyargós meder természetes kifejlődéséből áll, meanderezésnek nevezzük . A folyó által körülvett, a kanyarulaton belül elhelyezkedő félszigetet sarkantyúnak nevezik . A szomszédos ívek közötti keskeny rész a meander nyaka . A partok jellege és rögzítési foka szerint a meandereket szabadra, bekarcoltra és kényszerítettre osztják [3] .

Az a zóna, amelyben a kanyargó patak időszakosan változtatja az irányát, kanyargós sávnak nevezik . Ez a csatorna szélességének 15-18-szorosa. Idővel a kanyarok lefelé haladnak, néha olyan rövid idő alatt, hogy problémákat okoznak az építőmérnököknek és a helyi önkormányzatoknak az utak és hidak karbantartásában. [4] [5] A patak kanyarulata a meder hosszának és a völgyben lefelé eső egyenes távolságának aránya. Az egycsatornás, 1,5 vagy annál nagyobb kanyarulatú patakokat vagy folyókat kanyargós patakoknak vagy folyóknak nevezzük. [4] [5]

Történelmileg

Történelmileg kanyarulat (a görög Μαίανδρος  a kanyargós Nagy-Menderes folyó ősi neve Kisázsiában, ma Törökország területén ). Ennek eredményeként még a klasszikus Görögországban (és a későbbi görög művészetben is) a folyó neve köznévvé vált, ami minden kanyargós és kanyargós dolgot jelent, mint a beszéd, a dekoratív minták , valamint a barlangok geomorfológiai jellemzői. [6]

Meander geometria

A kanyargós vízfolyás műszaki leírását meander geometriának vagy meandergeometriának nevezik a síkban [7] Szabálytalan hullámformaként jellemzik. Az ideális hullámformák, például a szinuszhullám egy vonal vastagságúak, de áramlás esetén a szélességet figyelembe kell venni. A teljes part szélessége az átlagos keresztmetszetben a meder szélessége a teljes áramlás szintjén, általában a legalacsonyabb növényzet vonalából becsülve.

Hullámformaként a kanyargó áramlás a völgy tengelyét követi, a görbére illesztett egyenest úgy, hogy az abból mért összes amplitúdó összege nulla. Ez a tengely az áramlás általános irányát jelenti.

Bármely keresztmetszetben az áramlás a meander tengelyét, az absztrakt középvonalat követi. A középső tengely és a csatorna tengelyének két egymást követő metszéspontja kanyargó hurkot képez. A meander két egymást követő hurok, amelyek egymással ellentétes keresztirányban vannak irányítva. Egy meander távolsága a középvonal mentén megegyezik a meander hossza. A középvonal és a hurok inflexiós pontja közötti maximális távolság a meander szélessége vagy amplitúdója.

A szinuszhullámokkal ellentétben a kanyargós áramlási hurkok közelebb állnak a kör alakúhoz. A görbület a csúcson lévő maximumról nullára változik a metszéspontban (egyenes), amit kink-nek is neveznek, mivel a görbület irányt változtat ezeken a környékeken. A kontúrsugár a középvonalra merőleges egyenes. Mivel a hurok nem tökéletes, több információra van szükség a jellemzéséhez. A tájolási szög a meander hurok tengelye és a középvonal tengelye közötti szög.

A tetején lévő huroknak van egy külső vagy homorú partja és egy belső vagy domború partja. A meandersávot a meander átlagos szélessége határozza meg, a külső parttól a külső partig mérve, nem a középvonaltól a középvonalig. Ha van ártér, az túlmegy a kanyarulaton. Aztán azt mondják, hogy szabad a meander – az ártéren bárhol megtalálható. Ha nincs ártér, kanyarulatokat rögzítenek.

Különféle matematikai képletek kötik a meander geometriai változókat. Kiderült, hogy beállíthat néhány numerikus paramétert, amelyek a képletekben jelennek meg. A hullámforma végső soron az áramlás jellemzőitől függ, de a paraméterek ettől függetlenek, és úgy tűnik, hogy geológiai tényezők okozzák őket. A kanyarulat hossza általában 10-14-szerese, átlagosan a teljes part csatornaszélességének 11-szerese, és a felső görbületi sugara 3-5-szöröse, átlagosan 4,7-szerese. Ez a sugár a csatorna szélességének 2-3-szorosa [8] . A meandernek is van mélysége. Az átmeneteket hasadékok vagy sekély rétegek, a tetején pedig medencék jelzik. A medencében az áramlás iránya lefelé halad, erodálva az anyagréteget. A fő térfogat azonban lassabban folyik a kanyar belső részén, ahol a lecsökkent sebesség miatt üledék rakódik le. [9] A legnagyobb mélység vagy csatorna vonala a thalweg vagy thalweg vonal. Általában határnak nevezik, amikor a folyókat politikai határként használják. A thalweg átöleli a külső partokat, és a hasadékokon át visszatér középre. A meander ív hossza a thalweg menti kanyarulatonkénti távolság. A folyó hossza a középvonal menti hossz. [9]

A nevelés fizikai elve

A meanderek az íves csatornán átfolyó víz és a meder fenekével és partjaival való kölcsönhatás eredménye. Ez spirál alakú áramlást hoz létre , amelyben a víz a külső partról a belső part felé halad a meder fenekén, majd a folyó felszínén visszafolyik a külső partra. Ez viszont növeli az üledék szállítását a külső parttól a belső part felé, így az üledékek lemosódnak a külső partról, és újra lerakódnak a következő kanyarulat belső partjára. [tíz]

Amikor a folyadékot egy kezdetben egyenes csatornába vezetik be, amely aztán görbül, az oldalfalak nyomásgradienst hoznak létre, amely a folyadékot irányváltoztatásra és a görbe követésére kényszeríti. Ez két ellentétes folyamatot eredményez: (1) lamináris (irrotációs) áramlás és (2) turbulens áramlás. Ahhoz, hogy egy folyó kanyarodjon, turbulens áramlásnak kell uralkodnia.

(1) A Bernoulli-egyenletek szerint a nagy nyomás alacsony sebességhez vezet. Ezért turbulens áramlás hiányában a külső száron alacsony, a belső száron pedig nagy folyadéksebességre számítunk. A klasszikus folyadékmechanika eredménye lamináris áramlás a könyökben. A kanyarulatok összefüggésében hatásai érvényesülnek a turbulens áramlás hatásaival szemben.

(2) A folyó belső kanyarulatára ható nyomóerők és a folyó külső kanyarulatára ható centrifugális erők között erőegyensúly van. A kanyargós folyókban a határ egy vékony folyadékrétegben van, amely kölcsönhatásba lép a folyó medrével. Ezen a rétegen belül a klasszikus elmélet szerint a folyadékhatárréteg sebessége valójában nulla. A fordulatszámtól függő centrifugális erő is gyakorlatilag nulla. A határréteg azonban nem befolyásolja a nyomóerőt. Következésképpen a nyomáserő a határrétegen belül érvényesül, és a folyadék a folyófenék mentén a külső kanyartól a belső kanyar felé halad. Ez spirálszerű áramlást hoz létre: a meder mentén a folyadék nagyjából követi a csatorna kanyarulatát, de a befelé irányuló kanyar felé is irányul; A medertől távolabb a folyadék is nagyjából követi a meder ívét, de bizonyos fokig belülről kifelé kényszerül.

A nagyobb sebesség a külső hajlításnál nagyobb nyírófeszültségekhez vezet, és ennek következtében az eróziós folyamatok fokozódásához. Hasonlóképpen, a belső ívben a kisebb sebességek kisebb nyírófeszültséget okoznak, ami a lebegő anyag ülepedését eredményezi. Így a meander aláássa a kanyar külső oldalát, aminek következtében a meder egyre kanyargósabb lesz (amíg a meander nyakára nehezedő nyomás túllépi a küszöböt és áttörés nem következik be). A belső kanyarulaton a lerakódások úgy alakulnak ki, hogy a legtöbb természetes kanyargós folyónál a folyó szélessége szinte állandó marad, még kanyargós folyó esetén is.

A Porosz Tudományos Akadémia előtt 1926-ban tartott beszédében Albert Einstein azt javasolta, hogy mivel a Föld Coriolis-ereje enyhe egyensúlyhiányt okozhat a sebességek eloszlásában, az egyik parton nagyobb sebesség, mint a másik parton, eróziót okozhat. az egyik part és az üledéklerakódás, a másikon kanyarulatokat hoz létre, feltételezve a kanyarulatok kialakulása és a Coriolis-erő közötti kapcsolatot. [11] A Coriolis-erők azonban valószínűleg elhanyagolhatóak a folyó kanyarulatában ható többi erőhöz képest. [12]

Formáció

Amint a csatorna szinuszos pályát kezd követni, a hurkok amplitúdója és homorúsága drámaian megnő. Ez egy spirális áramlási hatásnak köszönhető, amely a sűrű erodált anyagot a kanyar belseje felé mozgatja, és a kanyar külsejét szabadon hagyja, és ki van téve a gyorsuló eróziónak. Ez pozitív visszacsatolást eredményez.

Elizabeth A. Wood [13] szerint :

„… A meanderek létrehozásának ez a folyamata önerősítő folyamatnak tűnik… amelyben a nagyobb görbület több parteróziót eredményez, ami több görbületet eredményez…”

A szögimpulzus megőrzése miatt a belső térdnél nagyobb a sebesség, mint a külsőn [14] .

Az a tény, hogy a folyó turbulens áramlása egy kanyarulaton kívülről sűrű erodált anyagot visz befelé, így a folyó idővel egyre kanyargósabbá válik, nagyon hasonlít a tealevél paradoxonhoz [15] . Számos elmélet létezik arra vonatkozóan, hogy a tetszőleges méretű patakok miért válnak kanyargóssá, nem feltétlenül zárják ki egymást.

Sztochasztikus elmélet

A sztochasztikus elmélet fogalmazhat, de az egyik legáltalánosabb állítás Scheideggeré: "a kanyarodást a mederben véletlenszerűen előforduló, irányváltoztató akadályok következtében fellépő véletlenszerű áramlási irányingadozások eredményének tekintik. [16]

Sík, sima, lejtős mesterséges felületen egyenletesen folyik le róla a csapadék, de a víz felszínhez tapadása és a cseppek tapadása ilyenkor is véletlenszerű patakokat hoz létre. A természetes felületek érdesek és különböző mértékben erodálódnak. Az összes fizikai tényező véletlenszerű működésének eredményeként kanyargós csatornák jönnek létre, amelyek később fokozatosan kanyargóssá válnak. Még az egyenesnek tűnő csatornákon is kanyargós thalweg van , ami végül a meder kanyarulatához vezet.

Egyensúlyelmélet

Az egyensúlyelméletben a meanderek addig csökkentik az áramlási gradienst, amíg el nem érik az egyensúlyt a terep erodálhatósága és az áramlás szállítóképessége között. [17] A leereszkedő víztömegnek potenciális energiát kell leadnia , amely ugyanolyan sebességgel az ejtés végén, mint az elején, a meder eróziós anyagával való kölcsönhatás során elveszik. A legrövidebb távolság, vagyis az egyenes csatorna adja a legtöbb energiát egységnyi hosszonként, jobban tönkreteszi a partokat, több üledék keletkezik és növeli az áramlást. A kanyarulatok jelenléte lehetővé teszi az áramlás számára, hogy hosszát az egységnyi hosszra eső egyensúlyi energiához igazítsa, amelynél az áramlás elviszi az általa termelt összes hordalékot.

Geomorf és morfotektonikai elmélet

A geomorfizmus a domborzat felszíni szerkezetére utal, például egy terepforma gyűrődésére. Morfotektonikus a litoszféra lemez mélyebb szerkezetét jelenti . Az ezekben a kategóriákban szereplő tényezők nem véletlenszerűek, és tektonikusan meghatározott pályák mentén közvetlen áramlások. Például az áramlás egy törésvonalra irányulhat (morfotektonikus).

Lásd még

• kígyózó
• hajlít
• Staritsa
• Torkolat

Jegyzetek

1. ↑ Összeg. S.T. Izmailova. Enciklopédia gyerekeknek: Földrajz . - M. : Avanta, 1994. - T. 3. - S. 452. - 640 p. — ISBN 5-86529-015-2 . (Orosz)
2. ↑ A kanyarulatok kialakulásának okai a mederekben és az úgynevezett Baer-törvény A Wayback Machine 2014. július 12-i archív másolata // Uspekhi fizicheskikh nauk, 1956.
3. ↑ Makkaveev, 1969 , p. 10-11.
4. ↑ 1 2 Neuendorf, KKE, JP Mehl Jr. és JA Jackson, JA, szerk. (2005) Glossary of Geology (5. kiadás). Alexandria, Virginia, Amerikai Geológiai Intézet. 779 pp. ISBN 0-922152-76-4
5. ↑ 1 2 Charlton, R., 2007. A folyóvízi geomorfológia alapjai. Routledge, New York, New York. 234 pp. ISBN 0-415-33453-5
6. ↑ Meander . Online etimológiai szótár. Letöltve: 2012. július 12. Az eredetiből archiválva : 2014. június 6.. (határozatlan)
7. ^ Ennek a szakasznak a technikai meghatározásai nagymértékben támaszkodnak Julien, Pierre Y. River Mechanics -ra . - Cambridge University Press, 2002. - P.  179-184 . - ISBN 0-521-52970-0 .
8. ↑ Leopold, L.B.; Langbein, WB (1966). "A folyó kanyarog" . Tudományos amerikai . 214 (6): 60-73. JSTOR  24930965 .
9. ↑ 1 2 Leopold, Luna; Wolman, M. Gordon (1957). „Mederminták: fonott, kanyargós és egyenes” . Szakmai papír 282-B. United States Geological Survey: 50. Az eredetiből archiválva , ekkor: 2021-11-26 . Letöltve: 2021-11-26 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
10. ↑ Callander, RA (1978. január). "Folyó kanyarodása". A folyadékmechanika éves felülvizsgálata . 10 (1): 129-158. doi : 10.1146/annurev.fl.10.010178.001021 .
11. ↑ Albert Einstein, folyó kanyarodása, Hans Einstein, hordalékszállítás, Victor Miguel Ponce . Az eredetiből archiválva : 2017. november 19. (határozatlan)
12. ↑ Martinez, Alberto A. (2014. március). „Az okos dr. megkérdőjelezhető találmányai. Einstein: Illy József: A gyakorlati Einstein: Kísérletek, szabadalmak, találmányok. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2012, xiv+202pp, 60,00 USD HB.” metatudomány . 23 (1): 49-55. DOI : 10.1007/s11016-013-9819-x .
13. ↑ Wood, Elizabeth A. Tudomány a repülőgép ablakából: 2. javított kiadás . - New York: Courier Dover Publications, 1975. -  45. o . - ISBN 0-486-23205-0 .
14. ↑ Hickin, 2003 , p. 432. "Turbulens áramlás hiányában a görbülő áramlás hajlamos megőrizni a szögnyomatékot, így a szabad forgási nyomatékhoz nagyobb sebességgel a belső part kisebb sugarán, és kisebb sebességgel a külső parton, ahol a radiális gyorsulás érvényesül. alacsonyabb"
15. ↑ Bowker, Kent A. (1988). Albert Einstein és a Meandering Rivers . Földtudománytörténet . 1 (1). Archiválva az eredetiből, ekkor: 2010-02-24 . Letöltve: 2016-07-01 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
16. ↑ Scheidegger, Adrien E. Morphotectonics. - Berlin, New York: Springer, 2004. - P. 113. - ISBN 3-540-20017-7 .
17. ↑ Riley, Ann L. Áramlatok helyreállítása a városokban: Útmutató tervezőknek, politikai döntéshozóknak és polgároknak. - Washington DC: Island Press, 1998. - P. 137. - ISBN 1-55963-042-6 .

Irodalom

• Rychagov G. I. Geomorfológia: tankönyv akadémiai alapképzéshez. - M. : Yurayt Kiadó, 2018. - 396 p. — ISBN 978-5-534-05348-7 .
• Kísérleti geomorfológia / Szerk. N. I. Makkaveeva. - M . : Moszkvai Egyetem Kiadója, 1969. - 178 p.
• A világ regionális geológiájának enciklopédiája. Nyugati félteke (beleértve az Antarktiszt és Ausztráliát is) / Szerk. R. W. Fairbridge. Per. angolról. S. S. Filatova. - L .: Nedra, 1980. - 511 p.
• Chalov R.S., Zavadsky A.S., Panin A.V.  Folyó kanyarok. - Moszkvai Állami Egyetem Kiadója, 2004. - 371 p.
• Hickin, Edward J. (2003), Meandering Channels, in Middleton, Gerard V., Encyclopedia of Sediments and Sedimentary Rocks , Kluwer Academic Encyclopedia of Earth Sciences, Dordrecht; Boston: Kluwer Academic Publishers, pp. 430–434, ISBN 1-4020-0872-4 . 

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy katalán Nagy Szovjet (1 kiadás) Modern Ukrajna
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4154905-3