Obciążenie łoża

Termin obciążenie łoża lub obciążenie łoża opisuje cząstki w przepływającej cieczy (zwykle wodzie), które są transportowane wzdłuż koryta strumienia. Ładunek łóżkowy jest uzupełnieniem ładunku zawieszonego i ładunku wymywanego.

Ładunek łóżkowy w cieku Campbell Creek na Alasce.

Ładunek łóżkowy przemieszcza się przez toczenie, przesuwanie, i/lub saltację (przeskakiwanie).

Generalnie, ładunek łóżkowy w dół strumienia będzie mniejszy i bardziej zaokrąglony niż ładunek łóżkowy w górę strumienia (proces znany jako oczyszczanie w dół strumienia). Jest to spowodowane częściowo ścieraniem i abrazją, które wynikają ze zderzania się kamieni ze sobą i z korytem rzeki, co powoduje usunięcie szorstkiej tekstury (zaokrąglenie) i zmniejszenie rozmiaru cząstek. Jednakże selektywny transport osadów również odgrywa rolę w odniesieniu do oczyszczania: cząstki mniejsze niż średnie są łatwiej porywane niż cząstki większe niż średnie, ponieważ naprężenie ścinające wymagane do porywania ziaren jest liniowo proporcjonalne do ich średnicy. Jednakże stopień selektywności wielkości jest ograniczony przez efekt ukrywania opisany przez Parkera i Klingemana (1982), gdzie większe cząstki wystają ze złoża, podczas gdy małe cząstki są osłonięte i ukryte przez większe cząstki, w wyniku czego prawie wszystkie wielkości ziaren zostają porwane przy prawie takim samym naprężeniu ścinającym.

Obserwacje eksperymentalne sugerują, że równomierny przepływ swobodny po powierzchni płaskiego złoża pozbawionego kohezji nie jest w stanie porwać osadów poniżej wartości krytycznej τ ∗ c {{displaystyle \a_tau _{*c}} stosunku miar sił hydrodynamicznych (destabilizujących) i grawitacyjnych (stabilizujących) działających na cząstki osadów, tzw. naprężenia Shieldsa τ ∗ {displaystyle \tau _{*} . Wielkość tę odczytujemy jako:

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

gdzie u ∗ {displaystyle u_{*}} jest prędkością tarcia, s jest względną gęstością cząstek, d jest efektywną średnicą cząstek porywanych przez przepływ, a g jest grawitacją. Wzór Meyera-Petera-Müllera na nośność złoża w warunkach równowagi i jednolitego przepływu mówi, że wielkość strumienia obciążenia złoża q s {{s}} dla jednostki szerokości jest proporcjonalna do nadwyżki naprężeń ścinających w stosunku do krytycznej wartości τ ∗ c {displaystyle Δtau _{*c}} tau _{*c}}. W szczególności, q s {displaystyle q_{s}} jest monotonicznie rosnącą nieliniową funkcją nadwyżki naprężeń Shieldsa ϕ ( τ ∗ – τ ∗ c ) {displaystyle \phi (\tau _{*}- \tau _{*c}})} , zwykle wyrażona w postaci prawa potęgowego. .