ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 463
Скачиваний: 6
в соответствующую строку под профилем; масштаб скоростей на всех эпюрах принимается одинаковым;
5)вычисляют элементарные расходы для всех вертикалей, ско ростных и промерных, для этого значения средних скоростей умно жают на глубины; полученные величины элементарных расходов вписывают в соответствующую строку под профилем;
6)строят эпюру элементарных расходов, для этого полученные значения элементарных расходов откладывают вверх от линии уровня на каждой вертикали и по полученным точкам проводят плавную линию;
7)вычисляют расход воды, для этого измеряют площадь эпю ры элементарных расходов планиметром или палеткой.
Рис. 13.24. Схема к вычислению расхода воды по изотахам.
После вычисления расхода на чертеже составляют таблицу при нятых данных.
Для наглядного представления о распределении скоростей в жи вом сечении на профиле вычерчивают изотахи.
Способ вычисления расхода воды по изотахам. Этот способ ос нован на использовании формулы (12.6) с заменой интегрирования суммированием конечного числа элементов, на которые разделя
ется модель расхода |
(рис. 13.24). Объем всей модели |
расхода, или |
|
расход воды, |
равен |
|
|
Q = ы ° + ы ' |
fl+ |
М ' ^ Ю 2 а + . . . + " " - V ^ " a - f |
QK , (13.22) |
где coo — площадь живого сечения; соi, сог,- •. — площади, ограни ченные первой, второй изотахой и т. д.; а — интервал скорости ме жду изотахами; QK — объем концевого отсека, равный
QK = 4 " ш « |
(13.23) |
В формуле (13.23) соп — площадь, ограниченная последней изо тахой; ыМакс — наибольшая скорость; ип — скорость, соответствую щая последней нзотахе.
197
Изотахи проводят через равные интервалы скоростей, поэтому формула (13.22) может быть упрощена
д |
= а ( ^ + ш1 + |
а) 2 + . . . + ^ ) + |
QK . |
(13.24) |
Вычисление |
расхода производится в такой |
последовательности: |
||
1) на листе миллиметровки |
вычерчивают профиль |
поперечного |
сечения реки;
2)на том же листе вычерчивают эпюры скоростей на вертика лях в том же вертикальном масштабе;
3)на профиле поперечного сечения реки вычерчивают изотахи
вколичестве 6—10;
4)измеряют площади, ограниченные изотахамн, применяя для этого планиметр или палетку;
5)вычисляют расход воды, для этого используют формулу
(13.24); вычисления делают в табличной форме.
и
и макс
Рис. 13.25. Тахиграфическая кривая.
В заключение укажем, что вычислять расход можно с помощью тахиграфической кривой, для построения которой по осп абсцисс откладывают площади, ограниченные изотахамн, по оси ординат — соответствующие им величины скоростей; по полученным точкам проводят плавную кривую, которая и.называется тахиграфической (рис. 13.25). Площадь, заключенная между кривой и осями коор динат, в масштабе чертежа равна расходу воды. Так, для элемен тарной площадки udoz площадь, ограниченная тахиграфической кривой и осями координат, может быть представлена формулой
Q = f и с/ш,
которая, как известно из предыдущего, выражает расход воды. Можно расположить элементарную площадку в перпендикуляр ном предыдущему направлении, тогда ее площадь будет codu, а вся площадь тахиграфической кривой может быть представлена
198
формулой
"макс |
|
Q = j |
и da, |
которая также выражает величинуо |
расхода воды. |
Практически величина расхода воды определяется путем пла ниметрирования площади тахиграфической кривой.
13.8. Измерение расходов воды на малых реках и водотоках
На малых реках в период межени нередко встречаются затруд нения при измерении расхода воды вертушкой вследствие малых скоростей течения и глубин. В таких случаях необходимо улуч шить условия протекания воды в русле, что может быть достиг нуто различными способами.
Для успешного измерения расхода воды вертушкой требуется, чтобы глубина потока была не менее диаметра лопастного винта, а скорости течения воды были не менее удвоенной величины на чальной скорости вертушки (см. табл. 11.1), так как при меньших скоростях возрастают погрешности измерения. При проведении ме роприятии по улучшению протекания воды в русле надо обращать внимание на то, чтобы при этом не происходил размыв дна потока,
атакже чтобы створ не находился в зоне переменного подпора.
Взависимости от местных условий и технических возможностей расходы воды в малых водотоках можно измерять в естественных упорядоченных и канализированных руслах или искусственных кон трольных сечениях.
Измерение расходов в естественном русле. Для обеспечения удобства и требуемой точности измерения расхода естественное русло упорядочивается на длине не менее десятикратной ширины. Работы производят в меженный период при низком уровне воды.
Упорядочение русла достигается следующими мероприятиями:
1)спрямлением русла;
2)планировкой береговых откосов и приданием им однообраз
ного |
уклона, соответствующего углу естественного откоса грунта; |
3) |
закреплением берегов. При скоростях течения до 1 м/с при |
меняют одерновку откосов или засевание их травой. Если берега сложены легко размываемыми грунтами, то целесообразнее делать каменную отмостку;
4) расчисткой русла — уборкой камней и карчей, засыпкой ям и неровностей, при этом не должен быть нарушен естественный ук лон дна;
5) канализацией русла, которая заключается в том, что на уча стке упорядоченного русла прокладывают канал прямолинейного направления с откосами, соответствующими углу естественного от коса грунта; канализацию русла обычно предпринимают при не больших расходах, не более 0,2 м3 /с.
199
Расходы воды в упорядоченном естественном русле измеряют гидрометрической вертушкой обычным способом.
Измерение расходов в искусственных контрольных сечениях. Искусственные контрольные сечения устраивают в случаях, когда оказывается невозможным измерять расходы в естественном русле.
Необходимость устройства искусственного контрольного сечения может возникнуть в следующих случаях:
Самописец
~/4У °/
По а-а
|
|
"7 У- |
— |
— |
|
|
|
|
|
* у |
1 |
" ° V'/-у |
/ У^~у~^ |
|
о,г-о.5 |
s |
. |
|
|
|
О |
" |
|
|
|
1 |
- {л/1' |
° - • ° |
|
Рис. 13.26. Донный контроль.
1) при неустойчивости речного русла как на самом гидромет рическом створе, так и ниже него;
2)при недостаточных скоростях -течения, близких к начальной скорости вертушки;
3)при больших скоростях течения, но слишком малых глуби нах, меньших, чем диаметр лопастного винта вертушки.
Искусственные контрольные сечения бывают двух типов: дон
ный контроль и порог-контроль. Как тот, так и другой |
представля |
ют собой инженерные сооружения стационарного типа. |
|
Д о н н ы й к о н т р о л ь (рис. 13.26) устраивается |
преимущест |
венно на горных реках с большим уклоном и скальным руслом, за полненным крупным аллювием. Особенно удобно применять дон ный контроль в местах резкого перелома у к л о н а — н а порогах, перепадах, водопадах.
200
Донный контроль представляет собой полосу бетонированного дна на протяжении 0,1—0,2 ширины реки, но не уже 2 м, возвыша ющуюся над естественным дном на 0,2—0,5 м. Впоследствии реч ное русло выравнивается заподлицо с порогом в результате отло жения наносов. Порогу придается несколько увеличенный попереч ный уклон, чтобы при малых расходах вода собиралась в узкой и глубокой части русла под одним берегом, что способствует более
|
Рис. 13.27. Порог-контроль. |
||
точному измерению расхода |
воды, а |
также транзиту наносов |
|
за порог. |
|
|
|
Глубина |
заложения порога |
в дно реки |
принимается при скаль |
ном дне 0,5 |
м, а при рыхлом аллювиальном слое до 2 м. |
Для регистрации колебаний уровня створ оборудуют самопис цем, устанавливаемым, как показано на рис. 13.26. Нулевое деле ние рейки контрольного водомерного поста должно быть на одной отметке с наиболее пониженной частью порога.
Расходы воды измеряют вертушкой обычным способом.
П о р о г - к о н т р о л ь |
(рис. 13.27) применяется |
обычно |
на рав |
нинных реках с малым |
уклоном дна. Устройство |
порога- |
контроля |
201
на реке устраняет возможность деформаций дна от размывов, а также исключает влияние переменного подпора от нижележащего участка реки.
Порог-контроль представляет собой низконапорную глухую пло тину из бетона пли железобетона с заглублением в дно реки на 0,5—1,5 м. Превышение гребня порога над дном реки принимается порядка 0,5 м. В поперечном сечении порог должен быть закруг
ленным или укреплен стальными |
уголками, заделываемыми в бе- |
||
а) |
Тип/ |
План |
Funll |
|
|||
|
гГидростбор |
|
уГидростбор |
" 1I
Продольный профиль |
Профиль по гидростбору |
—I 1
Рис. 13.28. Контрольные сечения временного типа.
а — в руслах с малыми скоростями течения; б — в руслах с не
достаточными глубинами .
гон заподлицо с поверхностью порога. В средней части русла реки порогу придается плавное очертание в соответствии с естественным профилем русла, а сопряжение с берегами делается в виде верти кальных или наклонных стенок.
Гидрометрический створ для измерения расхода воды вертуш кой оборудуется мостиком. Водомерный пост обычно размещают в 2—5 м выше порога, в пределах подпора, и оснащают самопис цем уровня.
Если с помощью порога-контроля необходимо измерять как ма лые расходы воды, до нескольких литров в секунду, так и относи тельно большие расходы, до нескольких кубических метров в се кунду, то он должен быть дополнительно оборудован мерным во досливом.
202
|
К о н т р о л ь н ы е |
с е ч е н и я в р е м е н н о г о |
т и п а |
применяют |
|||
в |
случае, если |
невозможно |
построить капитальное |
сооружение. |
|||
Их |
устраивают |
при слишком |
малых |
скоростях |
течения или при |
||
недостаточных |
глубинах. |
|
|
|
|
||
|
Для увеличения |
скоростей |
течения |
делают сужение |
потока, при |
этом надо иметь в виду, что слишком сильное сужение может выз вать размыв русла, чего надо избегать. Сужение русла достигается устройством продольных ряжевых или шпунтовых стенок, примы
кающих к берегам |
(рис. 13.28 а): пространство между стенками и |
|||
берегами засыпают грунтом и утрамбовывают. |
|
|||
Для |
увеличения |
глубин контрольные |
сечения можно |
делать |
двух типов. |
|
|
|
|
Первый представляет собой искусственно канализированный |
||||
участок |
реки (рис. 13.28 6, левый). Длину |
суженной части |
прини |
мают равной четырехкратной ширине. Гидрометрический створ и самописец уровня располагают на расстоянии 0,6—0,8 длины ка нала от входной части.
Второй представляет собой фильтрующую перемычку из камня (рис. 13.28б, правый), которая создает подпор воды, чем и дости гается увеличение глубин. Применяется на реках с незначительным содержанием наносов. Гидрометрический створ и самописец уровня располагают в зоне подпора.
В обоих типах при увеличении глубины должно быть обеспе чено условие, чтобы скорости течения были бы не менее предельно допустимых для применяемой вертушки.
Измерение расходов в контрольных сечениях временного типа выполняют обычными способами.
13.9. О точности измерения расходов воды гидрометрической вертушкой
При измерении |
расхода |
воды гидрометрической |
вертушкой, как |
и при всяких измерениях, |
неизбежно возникают погрешности. Рас |
||
ход, определенный |
методом «скорость—площадь» |
с применением |
в качестве измерителя скорости гидрометрической вертушки, отли чается от действительного расхода воды на какую-то величину &Q, которая включает в себя погрешности всех измерений при опреде лении расхода. Можно записать, что
Q H S M = Q * ± A Q - |
(13.25) |
|||
где Q,|3M — измеренный |
расход; |
<3Д — действительный |
расход; |
|
AQ — погрешность измерения |
(абсолютная). |
|
||
Погрешность измерения |
расхода |
выражают в процентах от дей |
||
ствительного расхода |
|
|
|
|
A Q = |
9 " з » - 9 д ю о . |
(13.26) |
||
|
|
Уд |
|
|
Рассмотрим источники погрешностей в определении расхода воды и оценим их величины. На точность измерения расхода ока зывают влияние:
203