Sænkebelastning

Begrebet sænkebelastning beskriver partikler i en strømmende væske (normalt vand), der transporteres langs vandløbsbunden. Sængebelastning er et supplement til suspenderet belastning og vaskebelastning.

Sængebelastningssediment i Campbell Creek’s thalweg i Alaska.

Sængebelastning bevæger sig ved at rulle, glide og/eller saltere (hoppe).

Generelt vil sængebelastning nedstrøms være mindre og mere afrundet end sængebelastning opstrøms (en proces, der kaldes downstream fining). Dette skyldes til dels den afrivning og slid, som skyldes, at stenene støder mod hinanden og mod flodkanalen, hvorved den ru tekstur fjernes (afrunding) og partiklernes størrelse reduceres. Selektiv transport af sedimenter spiller imidlertid også en rolle i forbindelse med fining nedstrøms: partikler, der er mindre end gennemsnittet, bliver lettere medtaget end partikler, der er større end gennemsnittet, da den forskydningsspænding, der kræves for at medtage et korn, er lineært proportional med kornets diameter. Graden af størrelsesselektivitet begrænses imidlertid af den skjulte effekt, der er beskrevet af Parker og Klingeman (1982), hvor større partikler stikker ud af sengen, mens små partikler er afskærmet og skjult af større partikler, med det resultat, at næsten alle kornstørrelser bliver medtaget ved næsten den samme forskydningsspænding.

Eksperimentelle observationer tyder på, at en ensartet fri overfladestrømning over en kohæsionsløs plan bund ikke er i stand til at medtage sedimenter under en kritisk værdi τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} af forholdet mellem målene for de hydrodynamiske (destabiliserende) og gravitationelle (stabiliserende) kræfter, der virker på sedimentpartiklerne, den såkaldte Shields stress τ ∗ {\displaystyle \tau _{*}}} . Denne størrelse lyder som:

τ ∗ = u ∗ 2 ( s – 1 ) g d {\displaystyle \tau _{*}}={\frac {u_{*}^{2}}}{(s-1)gd}}}} ,

hvor u ∗ {\displaystyle u_{*}} er friktionshastigheden, s er den relative partikeldensitet, d er en effektiv partikeldiameter, som medbringes af strømmen, og g er tyngdekraften. Meyer-Peter-Müller-formlen for sengestuvningskapaciteten under ligevægts- og ensartede strømningsforhold siger, at størrelsen af sengestuvningsstrømmen q s {\displaystyle q_{s}}} for en breddeenhed er proportional med forskellen mellem forskydningsspændingen og en kritisk τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} . Mere specifikt er q s {\displaystyle q_{s}}} er en monotont stigende ikke-lineær funktion af den overskydende Shields-spænding ϕ ( τ ∗ – τ ∗ c ) {\displaystyle \phi (\tau _{*}-\tau _{*c})} , typisk udtrykt i form af en potenslov. .