Cheat sheet - Причината за образуването на кривина е криволиченето на реки и други естествени потоци
Статията предлага нестандартен опит за обяснение на общата причина за образуването на "извивката" на естествените потоци, преди всичко меандрирането на реките. Твърди се, че видовете речни канали се определят от различното съотношение на "живата" сила на потока и масата на пренасяното вещество.
Защо реките криволичат? Съществуващите на Земята реки могат да се разделят на три качествено различни по външен вид вида:
прави, разклонени и криволичещи (меандриращи). В момента се конкурират около 30 обяснения на причините за меандрирането на реката: обща денудация на земната повърхност, неотектоника, геология, ускорение на Кориолис, наличие на случайни препятствия, принцип на минимално разсейване на енергия, концепция за ентропия, структурна турбулентност, напречна циркулация, блуждаене на динамичната ос на потока, „свойството на потока да меандрира“ и др. Нито едно от тези хипотези са напълно потвърдени.
Хидроморфологичната теория на русловия процес, която се занимава с изучаването на речните деформации [I], е въоръжена със систематичен подход. Една от неговите разпоредби гласи: законите на развитието на системата не са сбор от закони, действащи на по-ниско ниво; системата се развива по свои собствени закони, независими от законите на развитие на нейните съставни части (принцип на възникване). Например, знаейки законите на развитие на пясъчни хребети, които се движат по дъното на реката, е невъзможно да се предвиди развитието (деформацията) на завоя.
Следователно, за да се търси причината за образуването на меандри, е необходимо да се разгледат не само меандрите, но и всички реки. Оставайки в рамките на едно меандриране, човек може да научи всичко за него, с изключение на причините за неговото образуване. Нивото, на което е положена причината за образуването на различни канали,е отгоре. Необходимо е да се вземат предвид всички реки и тогава можете да намерите причината за криволиченето.
Дефиниции. Реката е нещо повече от поток от вода. Повечето реки пренасят наноси по дъното си. Преносът на седименти се проявява в локални наноси и ерозия на канала.
Дебит на седимент - количеството на седимент, носен от потока за единица време. Транспортният капацитет на потока е максималният дебит на седимента, който потокът може да транспортира.
От тези определения може да се види, че седиментният поток не винаги е равен на транспортния капацитет на потока. Последният се определя от хидравличните характеристики на потока в разглеждания участък на реката и не зависи от количеството на постъпващите утайки от разположения по-горе участък.
Необходимо е ясно да се разделят три понятия: потокът от утайки в реката от мястото, разположено по-горе; транспортния капацитет на потока (колко седименти може да премести потокът); седиментен поток, който е резултантната стойност на вложените седименти и носещата способност на потока.
Ново обяснение на причината за меандрирането на реките. Предлага се нова обосновка за образуването на различни видове реки. Това е относителната транспортна способност на потока, т.е. съотношението на носещия капацитет на потока към количеството седимент, навлизащ в реката, съотношението на това, което една река може да транспортира към това, което се предлага да транспортира.
Причинно-следствената верига на формирането на меандриране е следната: транспортният капацитет на потока е голям в сравнение с доставката на седимент - - > излишна енергия - > деформация на брега —> образуването на меандриране - "> намаляване на наклона на водната повърхност - - > намаляване на транспортния капацитет - -> балансиране на транспортаседиментен капацитет и входове —> криволичие на реката при динамично равновесие.
Причинно-следствената верига при образуването на многоразклонения канал е следната: притокът на седимент надвишава транспортния капацитет на потока - > няма достатъчно енергия за транспортиране на всички утайки -> образуването на средни центрове от "допълнителни" седименти -> разпространение на канала -> увеличаване на фронта за транспортиране на седимент —> увеличаване на транспортния капацитет —> балансиране на транспортния капацитет и приема на седимент —> канал и среден канал многоразклонени при динамично равновесие.
Лентово-гребенният тип на каналния процес (праволинеен) съответства на първоначалния баланс на доставката на седименти и транспортния капацитет. Няма предвидена трансформация на канала, той остава прав, т.е. претоварени с наноси реки - с вътрешнорусални острови, равновесни реки - праволинейни, недонатоварени реки - меандриращи.
Например, r. Зея в долното си течение, която преди е криволичила, приближавайки планините Бели пясъчници на десния бряг, започнала да ги разяжда. Реката беше претоварена с наноси. Типът канален процес се промени в продължение на десетки километри, каналът се изправи и в него се появиха много острови. С увеличаване на транспортния капацитет, например с увеличаване на потреблението на вода по време на обработката на оттока, е възможно да се предвиди ерозията на брега и появата на кривина на реката.
Конкретна формулировка: Морфологичният вид на една река е нейният отговор на разликата между това, което реката може да транспортира, и това, което й се предлага от водосборния басейн за транспортиране.
Прилагане на модели към други области.
Забележителната статия [2] изброява общите закони на развитие, конкретните закони на организацията и начините за проверканамерени модели. Параграф 4.9 в него гласи: „Определяне на начините за използване (прилагане) на изследваното явление и границите на неговата приложимост в науката, технологиите и социологията”, т.е. прилагане на модела в други области.
Нека се опитаме да формулираме обща формулировка. Външното проявление на обекта е реакция на разликата между това, което той е в състояние да "направи" и това, което е помолен (или принуден) да направи.
1. Гълфстрийм. Това течение е криволичещ поток. Неговите "меандри" непрекъснато се развиват, отделят се "старици", които след това умират и течението отива по нов "канал". Това е външно проявление на разликата между това, което водите на Атлантическия океан могат да носят, и количеството вода, което трябва да получи от Мексиканския залив. Разликата в нивата в Атлантическия океан и Мексиканския залив достига метри! Обратен експеримент: може да има слаби течения, при които носещият капацитет на околните океански води е по-голям от предложеното количество течение (или замърсяване); тогава могат да възникнат прекъсвания в транспортирания примес. На макро ниво - дупки, на микро ниво - разреждане.
2. Дим от комина. Представете си дим с плътност, равна на тази на околния въздух. Такъв дим ще се разпространява само хоризонтално. Ако транспортният капацитет на вятъра е по-голям от количеството на входящия дим, ще се появят димни паузи или разреждане. Ако вятърът е по-слаб от входящия дим, ще се образуват облаци дим.
3. Кръвоносни съдове. Пример предлага валеологът B.C. Бобков. Ако транспортната способност (енергия) на кръвта спрямо постъпващите нечистотии е малка, се получават запушвания на съдовете. Ако енергията на кръвта е достатъчна за транспортиранецялото замърсяване, няма промяна. Ако енергията на кръвния поток е прекомерна, това може да доведе до изкривяване на вените и например до тяхното "изпъкване" в краката.
4. Човекът в обществото. Човек има някаква дейност (колкото може). Възпиращите фактори са законите и етикетът (колкото му е позволено). Различието между тях води до различни прояви на човешкото поведение. Ако е твърде активен (по отношение на ограничаващите фактори), жизненият му път става криволичещ; относително пасивен човек има житейски път с „редкости“.
5. Транспортиране на тъкани. Пример беше предложен от предприемача P.B. Хуршудов. Платът се подава към движещия се конвейер. В зависимост от съотношението на скоростите на подаване на тъканта и движението на конвейера, тъканта или ще се разкъса, или ще се събере в бръчки.
Възможно е този подход да обясни съществуването на два режима на флуиден поток: ламинарен и турбулентен.
За всеки пример можете да формулирате своя собствена формулировка на модела (както за различните реки в параграф 3).
Извън общото правило. В. В. Митрофанов формулира постулата за различие (дисиметрия) [3]: „Ако има разлика в нещо и е осигурено взаимодействие между части с тези различия, тогава трябва да има някакъв ефект.“ Това вече е общ израз. Във връзка с него общата формулировка в ал.4 е частна. Тук говорим за някаква разлика, но имаше разлика между това какво може нещо и с какво е заредено.
Разликата е условие за извършване на нещо.
Примери: огъване на плоча при разлика в повърхностното напрежение с различни повърхностни обработки; електрически ток поради потенциална разлика; дървото цъфти поради появата на поток от сокове с положителентемпературна разлика между короната и корените; всяко движение през диафрагмата под действието на разлика в налягането; работата на двигателя под въздействието на разликата в налягането в различните цилиндри.
Нашият малък пример, разгледан в първите параграфи, поражда много различни различия. Разликите могат да бъдат между количества материя (например мащаби), количества енергия, количества време, между скорости, сили, моменти, дори желания.
Спецификата на примера за причините за образуването на различни форми на канали. Причината за образуването на различни форми на речните канали е формулирана по-горе: прави, разклонени и меандриращи. Това е разликата между транспортния капацитет на потока и утайката, постъпваща в канала. Положителните или отрицателните различия водят до качествено различни прояви на промени в морфологията на канала. Когато каналът е претоварен със седименти, от излишъка на последния се образуват острови. При недотоварване реката намалява транспортната си способност поради удължаването си, което води до развитие на меандриране. Разликата между това, което системата може да направи и това, което се иска от нея, води в зависимост от знака до различни прояви.
Общата формулировка на различието като цяло води до общ ефект. За мембраната няма значение от коя страна налягането е по-високо и от коя по-ниско. Когато налягането е по-малко, там ще се появи дифузия. Ако знакът на разликата в налягането се промени, тогава посоката на движение също ще се промени. Проявлението на действието на разликата за различните знаци ще бъде същото.
Спецификата на разглежданата разлика като причина за образуването на меандриращи и многоклонови канали дава основание да се говори за възможността за неизвестна специфика на други различия (по време, енергия и др.).
Изводи. Търсенето на причините за образуването на меандриране доведе домодели на формиране на всички видове канали. Морфологията на една река е нейният отговор на разликата между това, което реката може да транспортира и това, което водосборът й предлага за транспорт.
Прехвърлянето на тази закономерност към други обекти позволи да се формулира по-обща формулировка на тази закономерност. Външното проявление на обекта е реакция на разликата между това, което той е в състояние да "направи" и това, което е помолен (или принуден) да направи.
Обща формулировка: ако има разлика в нещо и е осигурено взаимодействие между части с тези различия, тогава трябва да има някакъв ефект. Разликата е движещата сила.
1. Н. Е. Кондратиев, И. В. Попов… Б. Ф. Снищенко. Основи на хидроморфологичната теория на русловия процес. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 272 с.
2. Лимаренко А.В. Алгоритъм за търсене и решаване на проблеми с откриването // Journal of TRIZ. 1997. № 1. С. 36-42.
3. Митрофанов В.В. От технологичен брак до научно откритие. 1998 г.