Încărcătură de pat

Termenul încărcătură de pat sau încărcătură de pat descrie particulele dintr-un fluid curgător (de obicei apă) care sunt transportate de-a lungul albiei. Încărcătura de albie este complementară încărcăturii în suspensie și încărcăturii de spălare.

Sedimentele din încărcătura de albie în thalweg-ul pârâului Campbell Creek din Alaska.

Încărcătura de albie se deplasează prin rostogolire, alunecare și/sau săritură (hopping).

În general, încărcătura de albie din aval va fi mai mică și mai rotunjită decât încărcătura de albie din amonte (un proces cunoscut sub numele de finețe în aval). Acest lucru se datorează în parte uzurii și abraziunii care rezultă din ciocnirea pietrelor între ele și de canalul râului, eliminând astfel textura aspră (rotunjire) și reducând dimensiunea particulelor. Cu toate acestea, transportul selectiv al sedimentelor joacă, de asemenea, un rol în ceea ce privește afânarea în aval: particulele mai mici decât cele medii sunt mai ușor de antrenat decât cele mai mari decât cele medii, deoarece tensiunea de forfecare necesară pentru a antrena un grăunte este liniar proporțională cu diametrul acestuia. Cu toate acestea, gradul de selectivitate dimensională este limitat de efectul de ascundere descris de Parker și Klingeman (1982), în care particulele mai mari ies în afară din pat, în timp ce particulele mici sunt protejate și ascunse de particulele mai mari, ceea ce face ca aproape toate dimensiunile de granule să fie antrenate la aproape aceeași tensiune de forfecare.

Observațiile experimentale sugerează că un curgere uniformă la suprafață liberă peste un pat plan fără coeziune nu este capabil să antreneze sedimentele sub o valoare critică τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}}. a raportului dintre măsurile forțelor hidrodinamice (destabilizatoare) și gravitaționale (stabilizatoare) care acționează asupra particulelor de sedimente, așa-numita tensiune Shields τ ∗ {\displaystyle \tau _{*}}}. . Această mărime se citește astfel:

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

unde u ∗ {\displaystyle u_{*}} este viteza de frecare, s este densitatea relativă a particulelor, d este un diametru efectiv al particulelor care sunt antrenate de curgere, iar g este gravitația. Formula Meyer-Peter-Müller pentru capacitatea de încărcare a patului în condiții de echilibru și de curgere uniformă afirmă că mărimea fluxului de încărcare a patului q s {\displaystyle q_{s}} pentru unitatea de lățime este proporțională cu excesul de tensiune de forfecare în raport cu una critică τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}} . În mod specific, q s {\displaystyle q_{s}} este o funcție neliniară cu creștere monotonă a tensiunii excesive Shields ϕ ( τ ∗ – τ ∗ c ) {\displaystyle \phi (\tau _{*}-\tau _{*c})} , exprimată de obicei sub forma unei legi de putere. .