Серию экспериментов, позволившую установить зависимость интенсивности размыва грунта от угла наклона падающей струи воды, провели сотрудники лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ, 31 июля сообщает пресс-служба университета.

Струи воды способны разрушать почву, дороги, гражданские и промышленные сооружения, линии связи, ускоряя перенос загрязняющих веществ в реки, а также могут вызывать возникновение оврагов.

Ученые провели анализ сил падающей струи воды, которые воздействуют на отдельную частицу грунта. Он показал, что максимальное воздействие вода оказывает при угле атаки, составляющем 41 градус.

Поскольку сток воды в руслах оврагов происходит эпизодически, полученные результаты относятся к начальному периоду размыва почвы — до образования так называемой воронки размыва.

Лабораторные эксперименты по размыву модельных образцов почвы показали, что интенсивность смыва изменяется в зависимости от угла атаки потока в диапазоне от 0,5 до 90 градусов. При этом в начале процесса интенсивность размыва достигает максимальных значений при угле атаки потока около 40 градусов, а затем падает.

Ученые провели серию экспериментов на специально разработанной струйной установке, чтобы изучить механизм и интенсивность размыва грунта в начальной стадии формирования вершин оврагов.

Научный сотрудник лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ Андрей Горобец рассказал о проведенном исследовании:

«Наша струйная установка позволяет изменять угол атаки струи от 0,5 до 90 градусов при скоростях истечения до 6 м/с. Мы установили, что интенсивность размыва грунта растет при увеличении угла атаки струи в диапазоне от нуля до 40 градусов. При более высоких значениях — в диапазоне углов от 50 до 90 градусов — интенсивность последовательно снижается. Наиболее низкие абсолютные значения интенсивности размыва наблюдаются при угле атаки 90 градусов».

Такое изменение интенсивности размыва грунта, считают ученые, происходит в результате действия двух причин — гидратационной и гидромеханической. Гидратационная вызывает ослабление и разрушение межагрегатных связей из-за проникающей в грунт воды.

Гидромеханическая причина изменения интенсивности размыва грунта кроется в сочетании направления сил гидродинамического напора и сил, удерживающих частицу (агрегат) на месте.

Результаты проделанной работы исследователи представили в статье «Экспериментальная оценка механизма размыва в начальной стадии формирования оврага», опубликованной в журнале «Геоморфология и палеогеография» № 2 (2023).