Bed load

Il termine bed load o bedload descrive le particelle in un fluido che scorre (di solito acqua) che sono trasportate lungo il letto della corrente. Il carico del letto è complementare al carico sospeso e al carico di lavaggio.

Sedimento di carico del letto nel canale di Campbell Creek in Alaska.

Il carico del letto si muove rotolando, scivolando, e/o salando (saltando).

Generalmente, il carico del letto a valle sarà più piccolo e più arrotondato del carico del letto a monte (un processo noto come downstream fining). Questo è dovuto in parte all’attrito e all’abrasione che risulta dalle pietre che si scontrano tra loro e contro il canale del fiume, rimuovendo così la struttura ruvida (arrotondamento) e riducendo la dimensione delle particelle. Tuttavia, il trasporto selettivo dei sedimenti gioca anche un ruolo in relazione al finissaggio a valle: le particelle più piccole della media sono più facilmente trascinate delle particelle più grandi della media, poiché lo sforzo di taglio richiesto per trascinare un grano è linearmente proporzionale al diametro del grano. Tuttavia, il grado di selettività delle dimensioni è limitato dall’effetto di occultamento descritto da Parker e Klingeman (1982), in cui le particelle più grandi sporgono dal letto mentre le particelle piccole sono schermate e nascoste dalle particelle più grandi, con il risultato che quasi tutte le dimensioni dei grani vengono trascinate quasi allo stesso sforzo di taglio.

Le osservazioni sperimentali suggeriscono che un flusso uniforme a superficie libera su un letto piano senza coesione non è in grado di trascinare i sedimenti al di sotto di un valore critico τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} del rapporto tra le misure delle forze idrodinamiche (destabilizzanti) e gravitazionali (stabilizzanti) che agiscono sulle particelle di sedimento, il cosiddetto stress di Shields τ ∗ {\displaystyle \tau _{*}} . Questa quantità si legge come:

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

dove u ∗ {displaystyle u_{*}} è la velocità di attrito, s è la densità relativa delle particelle, d è un diametro effettivo delle particelle trascinate dal flusso, e g è la gravità. La formula di Meyer-Peter-Müller per la capacità di carico del letto in condizioni di equilibrio e di flusso uniforme afferma che la grandezza del flusso di carico del letto q s {displaystyle q_{s}} per una larghezza unitaria è proporzionale all’eccesso di sforzo di taglio rispetto a quello critico τ ∗ c {displaystyle \tau _{*c}} . In particolare, q s {displaystyle q_{s} è una funzione non lineare monotonamente crescente dell’eccesso di tensione di Shields ϕ ( τ ∗ – τ ∗ c ) {displaystyle \phi (\tau _{*}-\tau _{*c})} , tipicamente espresso sotto forma di legge di potenza. .