Файл: гдрлг.docx

при измерении в одной точке:

Другой важной характеристикой для вычисления расхода является площадь живого сечения. Площадь живого сечения определяется в результате промеров глубин русла реки по поперечному сечению (Рис. 4). На рис 4 приведены схемы к вычислению площади живого сечения. Данные промеров глубин используются также для вычисления и других морфометрических характеристик (ширина, глубина, гидравлический радиус и др.) русла реки.

Рис. 4. Схема к вычислению площади живого сечения.

В соответствии с рис. 4, частичные площади живого сечения определяются с учетом глубин на скоростных и промерных вертикалях. Например, частичная площадь живого сечения между берегом и первой скоростной вертикалью

частичная площадь живого сечения между первой и второй скоростными вертикалями

и т.д.

2. Вычисление расхода воды поверхностными поплавками.

Измерение расхода поверхностными поплавками производят в случае отсутствия вертушки.

Для измерения расхода воды выше и ниже основного гидрометрического створа на равных расстояниях разбивают дополнительно два створа с таким расчетам, чтобы продолжительность хода поплавков между верхним и нижним створами была не менее 20 секунд.

Расстояние между верхним и нижним створами измеряют стальной лентой в два хода. В 5-10 м выше верхного створа разбивают пусковой створ, обозначая его вехами на берегах. Пусковой створ служит для запуска поплавков. На основном створе натягивают размеченный трос.Расположение створов показано на рис.5.

Определяются высоты уровня, уклона водной поверхности и глубины.

Измерение скоростей течения поплавками производят в такой последовательности :

1. поплавки на пусковом створе забрасывают в реку последовательно 15-25 поплавков. Их пускают из пяти- восьми мест по ширине реки;

Рис.5. Расположение створов для измерения расхода воды

поплавками

2. при прохождении каждого поплавка через створы наблюдатели дают сигналы. Продолжительность хода каждого поплавка от верхного до нижного створа определяется по секундомеру;

3. на основном створе в момент персечения его поплавком отмечают расстояние от постоянного начала до поплавка в створе.

Вычисление расхода воды выполняют в такой последовательности:

1. по данным промеров глубин вычесляют площадь живого сечения по основному створу;

2. строят эпюры продолжительности хода поплавков. Для построения эпюры по оси абсцисс откладывают расстояния от постоянного начала до точки пересечения поплавком линии средного створа, а по оси ординат- продолжительность хода поплавков между верхним и нижним створами (рис.6.).

3. если эпюра имеет плавное очертание, то на ней через равные расстояния назначают скоростные вертикали, совмещая их с промерными; если эпюра имеет перегибы, то назначают дополнительные вертикали в местах перегибы;

4. для каждой скоростной вертикали снимают с эпюры продолжительность хода поплавков и вычисляют поверхностную скорость течения по формуле , где t- продолжительность хода поплавка, l - расстояние между верхним и нижним створами;

1. вычисляют величины фиктивного расхода воды по формуле

Расстояние от постоянного начала до поплавков

по среднему створу

Рис. 6. Эпюра продолжительности хода поплавков

(14)

где - поверхностные скорости на скоростных вертикалях;- площади живого сечения между скоростными вертикалями; k- коэффициент, учитывающий наличие течения воды на урезе.

6. вычисляют действительный расход воды по формуле

(15)

где - переходный коэффициент от фиктивного расхода к действительному.

3. Расчетный способ определения расхода воды

Сущность этого способа заключается в том, что площадь живого сечения определяется по имеющемуся поперечному профилю створа, а средняя скорость потока вычисляется по формуле Шези; величина расхода получается умножением площади на среднюю скорость

(16)

где - площадь живого сечения; v- средняя скорость течения реки, вычисленная по формуле Шези.

Формула Шези имеет вид

(17)

где С-коэффициент Шези, имеющий размернось \с;R - гидравлический радиус; I - уклон водной поверхности.

Определение расходов воды методом смешения.

На выбранном участке в пусковом створе производят пуск в реку раствора индикатора в одной или нескольких точках с небольшим постоянным расходом. Измерительный створ располагают на таком расстоянии от пускового, чтобы произошло полное смешение индикатора с речной водой; создается установившийся режим перемешивания.

Если выбранный участок отвечает указанным ранее требованиям, то должно выполняться условие, что весовые расходы вещества индикатора на пусковом створе и на измерительном створе должны быть равны между собой. Это можно выразить равенством

(18)

где расход реки;естественная концентрация вещества индикатора в речной воде;расход раствора индикатора;концентрация раствора индикатора;- концентрация индикатора в измерительном створе.

Из формулы (18) полуается

(19)

Если в речной воде не содержится вещество-индикатор, т.е. , то

(20)

Выходящие в формулы (19) величины ивсегда бывают известны. Естественная концентрация индикатора в речной водеи концентрация индикатора в измерительном створедолжны быть определины.

Определение расхода воды объемным методом.

Объемный метод применяется обычно при расходах воды, не превышающих 5-10 л/с. Этот метод удобен для измерения расходов ключей, родников и т. п. Непосредественное измерение расходов воды дает высокую точность, что очень важно при малых расходах.

Этим способом расход определяется из отношения объема воды V, накопившейся в мерном сосуде, к числу секунд t, в течение которых он был собран.

(21)

Приборы для измерения глубин потока . Гидрометрическая штанга ( наметка)- круглый деревянный шест длиной до 7 м и диаметром 5....6 см с 10-сантиметровыми делениями. Ее можно применять при сравнительно небольших глубинах ( до 5...6 м ) и скоростях течения воды.

Акустический профилограф ( эхолот ) основан на распространении ультразвуковых волн в воде. Результаты измерения глубин автоматически записываются в виде сплошной линии на движущейся ленте из электротермической бумаги. Эхолот « Кубань « позволяет измерять глубины в диапазоне 0.2...20 м при скорости движения судна 35 км\ч.

В состав работ по измерению глубин входит и определение в плане положения вертикалей для измерения глубин. Их называют глубинными, или промерными.

Акустическими профилографами глубины измеряют по ходу судна.

Методы и приборы для измерения скоростей течения воды. Существует большое количество методов для измерения скоростей течения воды и приборов, действие которых основано на различных физических принципах. Здесь остановимся на некоторых из них.

1) Метод, основанный на регистрации числа оборотов лопастного винта (ротора). Скорость течения измеряется гидрометрическими вертушками.

2) Метод, основанный на регистрации скорости плывущего тела. Скорость течения измеряется поплавками. При этом скорость течения принимается равной скорости движения поплавка.

3) Метод, основанный на регистрации величины скоростного напора. Для измерения скорости используются гидрометрические трубки (трубка Пито).

4) Метод, основанный на регистрации величины силового воздействия потока.

5) Метод, основанный на принципе теплообмена.

6) Метод, основанный на измерении объема воды, вошедшей в прибор за время наблюдения.

7) Метод, основанный на применении ультразвука.