Pohjakuorma

Käsitteellä pohjakuorma tai pohjakuorma kuvataan virtaavan nesteen (yleensä veden) sisältämiä hiukkasia, jotka kulkeutuvat virran pohjaa pitkin. Petokuormitus täydentää suspendoitunutta kuormitusta ja huuhtoutunutta kuormitusta.

Petokuormitussedimentti Campbell Creekin uomassa Alaskassa.

Petokuormitus liikkuu vierimällä, liu’uttamalla ja/tai suolaantumalla (hyppäämällä).

Yleensäkin virtaussuunnassa petokuormitus on pienempää ja pyöristyneempää kuin virtaussuunnassa virtaussuunnassa ylävirtaan kulkeva petokuormitus (prosessia kutsutaan nimellä virtaussuunnan alapuolinen hienontuminen). Tämä johtuu osittain hiertymisestä ja hankauksesta, joka johtuu kivien törmäämisestä toisiinsa ja jokiuomaan, jolloin karkea rakenne poistuu (pyöristyy) ja hiukkasten koko pienenee. Myös sedimenttien valikoivalla kulkeutumisella on kuitenkin merkitystä alajuoksulla tapahtuvaan hienontumiseen: keskimääräistä pienemmät hiukkaset kulkeutuvat helpommin kuin keskimääräistä suuremmat hiukkaset, koska jyvän kulkeutumiseen tarvittava leikkausjännitys on lineaarisesti verrannollinen jyvän halkaisijaan. Kokoselektiivisyyttä rajoittaa kuitenkin Parkerin ja Klingemanin (1982) kuvaama kätkeytymisvaikutus, jossa suuremmat hiukkaset työntyvät ulos sängystä, kun taas pienet hiukkaset jäävät suurempien hiukkasten suojiin ja kätkeytyvät niiden alle, mikä johtaa siihen, että lähes kaikki raekokoluokat vetäytyvät lähes samalla leikkausjännityksellä.

Kokeelliset havainnot viittaavat siihen, että yhtenäinen vapaan pinnan virtaus koheesiota vailla olevan tasopohjan yli ei kykene vetämään sedimenttejä mukaansa alle kriittisen arvon τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} sedimenttihiukkasiin vaikuttavien hydrodynaamisten (destabiloivien) ja gravitaatiovoimien (stabiloivien) välisen suhteen, niin sanotun Shieldsin jännityksen τ ∗ {\displaystyle \tau _{*}} . Tämä suure kuuluu seuraavasti:

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

missä u ∗ {\displaystyle u_{*}} on kitkanopeus, s on hiukkasten suhteellinen tiheys, d on virtauksen mukana kulkeutuvan hiukkasen tehollinen halkaisija ja g on painovoima. Meyer-Peter-Müllerin kaava vuodekuormituskapasiteetille tasapaino- ja tasaisissa virtausolosuhteissa sanoo, että vuodekuormitusvirran suuruus q s {\displaystyle q_{s}} yksikköleveydelle on verrannollinen leikkausjännityksen ylitykseen suhteessa kriittiseen τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} . Erityisesti q s {\displaystyle q_{s}} on monotonisesti kasvava epälineaarinen funktio Shieldsin ylijännityksen ϕ ( τ ∗ – τ ∗ c ) {\displaystyle \phi (\tau _{*}-\tau _{*c})} epälineaarinen funktio. , tyypillisesti potenssilakina ilmaistuna. .