Zatížení dna

Termín zatížení dna popisuje částice v proudící tekutině (obvykle vodě), které jsou transportovány po dně toku. Zatížení dna doplňuje suspendované a vymývací zatížení.

Zatížení dna sedimentem v korytě potoka Campbell Creek na Aljašce.

Zatížení dna se pohybuje valením, klouzáním a/nebo solením (přeskakováním).

Zpravidla bude zatížení dna po proudu menší a zaoblenější než zatížení dna proti proudu (proces známý jako zjemňování po proudu). To je částečně způsobeno úbytkem a abrazí, které vznikají v důsledku nárazů kamenů mezi sebou a o říční koryto, čímž se odstraňuje hrubá struktura (zaoblení) a zmenšuje velikost částic. V souvislosti se zjemňováním po proudu však hraje roli také selektivní transport sedimentů: menší než průměrné částice jsou snadněji unášeny než částice větší než průměrné, protože smykové napětí potřebné k unášení zrn je lineárně úměrné průměru zrn. Míra velikostní selektivity je však omezena efektem skrývání, který popsali Parker a Klingeman (1982), kdy větší částice vyčnívají z lože, zatímco malé částice jsou stíněny a skryty většími částicemi, což má za následek, že téměř všechny velikosti zrn jsou unášeny při téměř stejném smykovém napětí.

Experimentální pozorování naznačují, že rovnoměrné proudění s volnou hladinou nad rovinným dnem bez soudržnosti není schopno unášet sedimenty pod kritickou hodnotu τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}}. poměru mezi mírou hydrodynamických (destabilizujících) a gravitačních (stabilizujících) sil působících na částice sedimentu, takzvaného Shieldsova napětí τ ∗ {\displaystyle \tau _{*}}. . Tato veličina zní:

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

kde u ∗ {\displaystyle u_{*}} je rychlost tření, s je relativní hustota částic, d je efektivní průměr částic, které jsou unášeny prouděním, a g je gravitace. Meyer-Peter-Müllerův vzorec pro kapacitu zatížení dna za podmínek rovnováhy a rovnoměrného proudění říká, že velikost toku zatížení dna q s {\displaystyle q_{s}} pro jednotku šířky je úměrná přebytku smykového napětí vzhledem ke kritickému τ ∗ c {\displaystyle \tau _{*c}}. . Konkrétně q s {\displaystyle q_{s}}. je monotónně rostoucí nelineární funkce přebytečného Štítného napětí ϕ ( τ ∗ – τ ∗ c ) {\displaystyle \phi (\tau _{*}-\tau _{*c})}. , obvykle vyjádřený ve formě mocninného zákona. .