ÚTVARY VE DNĚ

1. ÚTVARY VE DNĚ Interakce proudu a pohybu splavenin vede ke vzniku útvarů ve dně, jako např. vrásy, duny, antiduny, splaveninové lavice. Tyto útvary mohou zpětně působit na proud a tím ovlivňovat množství materiálu v pohybu. Duny na North Loup River. Nebraska, USA.

2. postup vrásy proud POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: Vrásy Vrásyjsou charakteristické a) velmi nízkou intenzitou pohybu splavenin b) vznikem na tocích s velikostí částic D < 0.6 mm. Charakteristická vlnová délka  je řádu 101 cm a vlnová výška  je řádu 100 cm. Vrásyse přesouvají v průběhu času směrem po proudu. Mají charakteristický nesymetrický trojúhelníkový tvar v podélném profilu, s mírně skloněným hřbetem a strmým čelem. Neovlivňují tvar hladiny. Pohled na řeku Rum. Minnesota, USA Vrásy na řece Rum. Minnesota, USA.Stav při velmi nízkém průtoku; ~ 10 - 20 cm.

3. postup duny proudění POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: Duny Dunesjsou nejrozšířenější útvar na dně na tocích s písčitým dnem; mohou se ale vyskytnout i na štěrkových tocích. Vlnová délka je řáduaž 102m, vlnová výška  může na velkých tocích přesáhnout i 5 m. Dunyjsou nesymetrického tvaru, s mírným hřbetem a strmým čelem vlny. Charakteristické proudění je říční (Fr<< 1).Duny se přesouvají po dně ve směru proudu. Slabě ovlivňují tvar hladiny, proud se zrychluje nad vrcholem duny, kde dochází k snížení úrovně hladiny. (Tvar hladiny a dna není sfázován!) Duny na North Loup River. Nebraska, USA. Osoby v kroužcích udávají měřítko snímku.

4. POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: Postup dun Dvakrát kliknina obrázekpro zhlédnutí videa. rte-bookmohrigloup.mpg: pro spuštění bez přesměrování odkazu, stáhni soubor do stejného adresáře jako prezentaci v PowerPointu.

5. postup antiduny proud POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: Antiduny Antidunyvyskytují se na tocích s dostatečně vysokým Fr (nikoliv však nutně >1).Vyskytují se jak v písčitých, tak štěrkovitých tocích. Nejběžnější druhantidunpostupuje proti proudu a vyznačuje se jen mírnou asymetrií. Hladina je výrazně sfázována se dnem.Výskyt symetrických vln na hladině obvykle indikuje přítomnost antidun v toku. Výskyt vln na hladiněindikujepřítomnost antidun v korytědivočícího toku.

6. vodní skok proud POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: periodické prahy (pěřeje a tůně) Periodické prahyse vyskytují na velmi strmých tocích s bystřinným prouděnímFr>1. Ačkoliv mají velkou vlnovou délku podobají se antidunám. Prahy jsou vymezeny vodními skoky (bezprostředně pod nimi je proudění lokálně říční). Prahy postupují proti proudu. Demonstrace výskytu periodických prahů v laboratorním žlab. Z obrázku je zřejmý výskyt dvou vodních skoků.

7. POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: periodické prahy (pokračování) Periodické prahy se vyskytují v podmínkách strmého toku s bystřinným prouděním a přebytkem splavenin. jumps proud Výskyt periodických prahů v místě vyústění toku na písčitém pobřeží. Calais, Francie.

8. POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ:Střídavé (pohyblivé) lavice Střídavé lavicevyskytují se vystřídaně podél obou břehů na tocích s dostatečně velkým (> ~ 12), nikoliv však přespříliš velkým poměremšířky k hloubce B/H. Střídavé lavicepostupují po proudua často mají relativně strmé čelo. Jejich výskyt často předznamenává tendenci toku k meandrování. Střídavé lavicese mohou vyskytovat společně s dunami a/nebo antidunami. Výskyt střídavých lavicna uměle napřímeném toku Naka, Japonsko.

9. POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ:víceřadésplaveninové jazyky Víceřadé lavice (na sebe naskládané splaveninové jazyky ) vyskytují se když poměršířky k hloubce B/H je větší než je tomu v případěstřídavých lavic. Tyto útvary postupují po proudu. Mohou se vyskytovat společně s dunami nebo antidunami. . Půdorysný pohled -na sebe naskládané splaveninové jazykya duny v toku North Loup, Nebraska USA.

10. SPLAVENINOVÉ ÚTVARYV LABORATOŘI A V TERÉNU: Duny Dunyna exponované pevné lavicimeandrujícího toku Fly, Papua New Guinea Duny v laboratorním žlabu.

11. SPLAVENINOVÉ ÚTVARYV LABORATOŘI A V TERÉNU: Střídavé lavice Střídavé lavice v laboratorním žlabu. Střídavé lavice v na toku horního Rýna meziŠvýcarskem aLichtenštejnskem.

12. BEDFORMS IN THE LABORATORY AND FIELD: MULTIPLE-ROW (LINGUOID) BARS Linguoid bars in a flume in Tsukuba University, Japan: flow turned off. Image courtesy H. Ikeda. Linguoid bars in the Fuefuki River, Japan. Image courtesy S. Ikeda.

13. Ohau River, New Zealand WHEN THE FLOW IS INSUFFICIENT TO COVER THE BED, THE RIVER MAY DISPLAY A BRAIDED PLANFORM Braiding in a flume in Tsukuba University, Japan: flow turned low. Image courtesy H. Ikeda. Braiding in the Ohau River, New Zealand. Image courtesy P. Mosley.

14. RIPPLES Ripples are small-scale bedforms that migrate downstream and show a characteristic asymmetry, with a gentle stoss face and a steep lee face. Ripples require the existence of a reasonably well-defined viscous sublayer in order to form. In rivers, a viscous sublayer can exist only when the flow is very slow and well below flood conditions. Because of the viscous sublayer, ripples do not interact with the water surface. Engelund and Hansen (1967) have suggested the following condition for ripple formation: D  v, where v = 11.6 /u* denotes the thickness of the viscous sublayer (Chapter 6). This relation can be rearranged to yield the threshold condition where The above relation can be solved with the modified Brownlie relation of Chapter 6 to yield a maximum value of Rep for ripple formation. The value so obtained is 91, corresponding to a grain size of 0.8 mm with  = 0.01 cm2/s and R = 1.65. In practice, ripples are observed only for D < 0.6 mm. Ripples can coexist with dunes.

15. SHIELDS DIAGRAM WITH CRITERION FOR RIPPLES

16. DEFINITION OF DUNES AND ANTIDUNES Dunes are 1D (or quasi-1D) bedforms for which the water surface fluctuations are approximately out of phase with the bed fluctuations. That is, the water surface is high where the bed is low and vice versa. As is shown below dunes migrate downstream. Antidunes are 1D (or quasi-1D) bedforms for which the water surface fluctuations are approximately in phase with the bed fluctuations. That is, the water surface is high where the bed is high and vice versa. As shown below, most antidunes migrate upstream, but there is a regime within which they can migrate downstream.

17. RESPONSE OF FLOW TO BED UNDULATIONS: INVISCID SHALLOW-WATER FORMULATION FOR 1D BEDFORMS Steady, uniform flow over a flat erodible bed (base flow; no bedforms) has flow depth Ho and flow velocity Uo = qw/Ho. Unperturbed bed elevation is at  = 0. The bed is then given a slight wavy perturbation of the form where ’ << Ho denotes the amplitude of the perturbation and  denotes the wavelength of the perturbation. How does the flow and water surface respond to such a perturbation?

18. RESPONSE OF FLOW TO BED UNDULATIONS: INVISCID SHALLOW-WATER FORMULATION FOR 1D BEDFORMS contd. Consider inviscid (frictionless) steady 1D shallow water flow over an undulating bed. The St. Venant shallow water equations simplify as follows: The equation in the box can be made dimensionless using the depth Ho of the base flow:

19. RESPONSE OF FLOW TO BED UNDULATIONS: LINEAR INVISCID SHALLOW-WATER FORMULATION FOR 1D BEDFORMS Solving for the variation in flow depth, The variation in water surface elevation is given as Now the bed perturbation can be represented in dimensionless form as follows: Here denotes the dimensionless amplitude of the bed perturbation and k denotes the dimensionless wavenumber of the bed perturbation. We further write the response of the depth and water surface elevation to the perturbation as where denotes the dimensionless amplitude of the response of depth to the bed perturbation, and denotes the corresponding dimensionless response in water surface elevation.

20. RESPONSE OF FLOW TO BED UNDULATIONS: LINEAR INVISCID SHALLOW-WATER FORMULATION FOR 1D BEDFORMS contd. Now as long as << 1, With this approximation, substituting into gives the results and