ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 470
Скачиваний: 6
В гидравлическом отношении работа гидрометрического лотка подобна работе водослива с широким порогом. Поднятие порога над дном делается незначительным, а в отдельных случаях вообще отсутствует; при этом перепад уровня воды получается за счет су жения потока боковыми стенками лотка. Для измерения расхода используется зависимость между величиной напора и расходом воды.
Более точное определение расхода возможно в случае незатопленного режима истечения, при этом расход определяется в зави
симости |
от высоты уровня |
|
|
|
|
|||||||
воды |
в |
верхнем |
бьефе, |
0,9 |
О, в |
|
||||||
т. |
е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2/3L |
|
|
|
|
< г = / ( Я ) , |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где Н — напор |
над |
поро |
|
|
|
|
||||||
гом |
водослива |
|
со |
сто |
ж |
|
[Н |
|
||||
роны |
|
верхнего |
|
бьефа |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
(рис. |
16.1). |
|
|
|
|
'•ft |
|
|
|
|||
|
При |
затопленном ре |
J |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||
жиме |
истечения |
точность |
|
|
|
|
||||||
измерения |
расхода |
пони |
|
План |
|
|||||||
жается, |
при |
этом |
расход |
|
|
|
|
|||||
зависит |
|
от |
положения |
|
|
|
|
|||||
уровня |
воды |
в |
верхнем |
|
|
|
|
|||||
и |
нижнем |
'бьефах |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Q = |
/ ( t f , |
А), |
|
|
|
|
|
|||
где h — превышение |
уров |
|
|
|
|
|||||||
ня |
нижнего |
бьефа |
над |
|
|
|
|
|||||
порогом, или глубина под |
Рис. 16.1. |
Схем-а гидрометрического лотка |
||||||||||
топления. |
|
определения |
|
стандартного типа. |
|
|||||||
|
Точность |
|
|
|
|
|||||||
расходов |
воды |
гидромет |
|
|
|
|
||||||
рическими |
лотками |
несколько меньше, чем мерными водосли |
||||||||||
вами, однако они имеют ряд преимуществ, |
к числу которых |
отно |
||||||||||
сятся: во-первых, |
свободный пропуск |
донных наносов, в |
связи |
|||||||||
с чем лотки применяют преимущественно на |
реках, водотоках |
и ка |
||||||||||
налах с большим содержанием донных наносов; во вторых, незна
чительный подпор воды в верхнем |
бьефе, |
благодаря чему |
лотки |
не нарушают естественного режима |
стока |
и установившегося соот |
|
ношения между расходами поверхностного |
и подруслового |
(аллю |
|
виального) потоков. |
|
|
|
Гидрометрические лотки устанавливают иа прямолинейном уча стке водотока длиной, равной примерно шести—восьмикратной ши рине.
Для измерения расходов воды обычно применяют гидрометриче ские лотки стандартного типа, состоящие из трех основных частей: приемного раструба /, горловины // и отводящего раструба / / /
217
(см. рис. 16.1). Размеры стандартных лотков определяются шири ной горловины В:
Длина приемного |
раструба по |
|
|
продольной оси |
L = |
0,5В 4- 1,2 м |
|
Ширина |
входа |
В, = |
1,2В + 0,48 м |
Ширина |
выхода |
В., = |
В-f-0,30 м |
Длина горловины и отводящего раструба принимается |
|
одина |
|||||||||||||||
ковой для стандартных |
лотков |
всех |
размеров: |
длина |
горловины |
||||||||||||
0,6 м, длина |
отводящего |
раструба 0,9 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Боковые стенки лотков делают вертикальными высотой обычно |
|||||||||||||||||
не более 1 м над дном приемного |
раструба. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Стандартные лотки рассчитаны на измерение расхода воды от |
|||||||||||||||||
0,006 до 6,990 м3 /с; для этой цели сделаны |
12 типовых лотков, дан |
||||||||||||||||
ные по которым |
имеются в «Инструкции |
по учету водозабора |
оро |
||||||||||||||
сительными |
и обводнительными |
каналами |
из |
источников |
ороше |
||||||||||||
ния», ч. I |
[31]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Дно лотка в пределах приемного |
раструба |
делается |
горизон |
||||||||||||||
тальным, дно горловины — с уклоном |
3:8 |
в сторону |
течения |
|
воды, |
||||||||||||
а дну отводящего раструба придается |
обратный |
уклон |
1 :6. |
|
|
||||||||||||
Лотки |
небольших |
размеров |
изготовляют |
из листовой |
стали, |
||||||||||||
более |
крупные |
делают |
из дерева, а |
большие |
лотки — из |
железо |
|||||||||||
бетона. |
При устройстве |
лотка |
должны |
строго |
соблюдаться |
раз |
|||||||||||
меры, указанные в Инструкции. Внутренние поверхности |
|
стенок |
|||||||||||||||
должны быть гладкими. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Уровень воды в приемном раструбе измеряют на расстоянии, |
|||||||||||||||||
равном 2/зЬ |
от начала |
горловины. В этом |
месте |
устраивают |
|
коло |
|||||||||||
дец, оборудуемый самописцем уровня пли крючковой |
рейкой. Допу |
||||||||||||||||
скается |
определять уровень по |
рейке, |
укрепленной |
па |
боковой |
||||||||||||
стенке лотка, при условии, что она не выступает за пределы |
|
внеш |
|||||||||||||||
ней поверхности |
стенки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Величина |
расхода |
воды для стандартных |
лотков |
определяется |
|||||||||||||
по таблицам, приведенным в указанной выше Инструкции. При этом необходимо учитывать характер гидравлического режима протека ния воды. Режим свободного истечения в стандартных лотках имеет место при соотношении А<0,7Я . При h ^ 0 , 7 И режим исте чения будет затопленным. При затопленном истечении необходимо регистрировать положение уровней как в верхнем, так и в нижнем бьефах; нули обеих реек в этом случае располагают на отметке дна приемного раструба. Регистрация уровня в нижнем бьефе произво дится в начале отводящего раструба.
На реках с большим уклоном дна (/=0,01 и более) гидрометри ческие лотки устраивают только с одним приемным раструбом (рис. 16.2), без горловины и отводящего раструба; за лотком де
лается |
перепад не менее 0,2 м, а дно за ним укрепляют |
камнем. |
||
Расход |
определяется в зависимости от уровня воды |
в |
приемном |
|
раструбе, причем зависимость Q = / ( # ) устанавливают |
тарирова |
|||
нием. |
|
|
|
|
Водомерный порог САНИИРИ |
(Среднеазиатский |
научно-иссле |
||
довательский институт ирригации) |
предназначается |
для определе- |
||
218
иия расходов воды в каналах и водотоках, находящихся в зоне переменного подпора, а также на участках с неустойчивым руслом. Основным свойством и преимуществом водомерного порога явля
ется то, что он имеет режим неза- |
|
|
|
|
||||
топлениого истечения |
при значи |
|
|
|
|
|||
тельном |
подтоплении |
с |
нижнего |
|
|
|
|
|
бьефа, |
до |
/г = 0,82 Я. |
Наличие |
|
|
|
|
|
большого количества |
донных на |
|
|
|
|
|||
носов в потоке не влияет на ра |
|
|
|
|
||||
боту порога; |
вы.полаживание дна |
|
|
|
|
|||
верхнего бьефа наносами не ска |
|
|
|
|
||||
зывается на зависимости |
Q = f(Я), |
|
|
|
|
|||
большая |
же часть наносов прохо |
|
|
|
|
|||
дит через порог. Расход воды |
|
|
|
|
||||
определяется |
в зависимости от вы |
|
|
|
|
|||
соты уровня в верхнем бьефе по |
|
|
|
|
||||
кривой Q = /(Я) или по расчетной |
|
|
|
|
||||
таблице, составленной |
по зависи |
|
|
|
|
|||
мости |
Q — f(H). |
Регистрация |
|
|
|
|
||
уровня |
производится |
в |
верхнем |
|
|
|
|
|
"бьефе в |
начале наклонной части |
Рис. 16.2. Гидрометрический лоток для |
||||||
порога. |
Конструкция |
и |
размеры |
рек с большим |
уклоном дна. |
|||
порога показаны на рис. 16.3. |
|
|
|
|
||||
Зависимость Q = /(Я) |
для водомерного порога САНИИРИ уста |
|||||||
навливается |
расчетом |
по формуле |
или путем тарирования — изме |
|||||
рения расходов вертушкой. |
|
|
|
|
||||
Водомерный порог применяется для измерения расходов от 1,5 |
||||||||
до 15—20 м 3 /с |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
^г1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
|
|
— — — |
|
|
|
j * ~ |
~ ~ |
- |
||
|
|
|
|
|||||
- |
Q. |
|
|
|
|
|||
|
|
— |
|
|
|
|
||
|
|
чЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ-:уууу'/вл9 |
;чччччччччччч1 |
|
||||
|
|
|
3-5Нк |
3,8 Р |
|
|
|
|
|
|
Рис. 16.3. Водомерный порог САН ИИРИ. |
|
|
||||
|
|
/ — будка |
дл я самописца |
уровня; |
2 — щель. |
|
|
|
16.2. Определение расходов воды с помощью водосливов
Для измерения расходов воды применяются водосливы с тон кой стенкой; вычисление расходов воды производится по формулам по величине напора. Гидрометрические водосливы должны рабо тать при незатопленном режиме.
219
Водосливами обычно измеряют расходы от 0,0005 до 10 м3 /с. Как измерительная установка водосливы очень удобны, когда тре буется частое и точное определение расхода для учета стока малых рек, распределения воды по ирригационной системе и при иссле довательских работах, связанных с изучением расхода и стока. Они также широко применяются в гидравлических лабораториях.
Рассмотрим типы водосливов, принятые для измерения расхо дов воды.
Прямоугольный водослив без бокового сжатия (рис. 16.4 а) имеет горизонтальное водосливное ребро во всю ширину канала. Такой водослив устраивается в каналах прямоугольного сечения длиной, равной семи-восьмнкратному наибольшему напору. Ребро водослива должно возвышаться над дном канала не менее чем на 0,2 м, а уровень воды в нижнем бьефе должен находиться не менее чем на 0,1 м ниже отметки ребра. Наибольший напор Я м а к с дол жен быть не более 1,00 м. Наименьший напор, обеспечивающий до статочно точное определение расхода, не должен быть менее0,05м.
Расход воды через водослив определяется по формуле |
|
|||||
|
|
Q = m0b~\:^Н*'\ |
|
|
(16.1) |
|
где т0 — коэффициент |
расхода, |
учитывающий |
скорость |
подхода, |
||
определяемый по формуле |
[1 + 0,55 •(/Д%)2 |
|
|
|||
щ |
= (0,405 |
+ Ш ^ ) |
] ; |
(16.2) |
||
Ь — ширина |
отверстия |
водослива; Н — напор |
на |
водосливе, т. е. |
||
разность отметок уровня верхнего бьефа и гребня водослива; от метка уровня верхнего бьефа определяется вне влияния кривой спада, на расстоянии не менее 2Я от ребра водослива; Р — высота порога водослива со стороны верхнего бьефа; g — ускорение силы тяжести.
Практически расходы воды через водослив определяются с по мощью таблиц в зависимости от напора, высоты порога и ширины отверстия. Подобные таблицы имеются в справочниках по гидрав лике, а также в указанной выше Инструкции [31].
Прямоугольный водослив с боковым сжатием (рис. 16.4 б) имеет ширину порога, меньшую, чем ширина подводящего канала, поэтому при переливе воды через отверстие струя водослива испы тывает сжатие со всех сторон, что вызывает некоторое уменьшение
расхода |
по |
сравнению |
с аналогичным |
водосливом |
без |
бокового |
|||
сжатия. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход воды через прямоугольный водослив с боковым |
сжатием |
||||||||
определяется |
по формуле (16.1) с той разницей, |
что |
коэффициент |
||||||
расхода |
находится по зависимости |
|
|
|
|
|
|||
|
/плг,г- I 0.0027 |
n n o f l - M f i I |
п е с J 2 |
|
и ' |
2 |
1 |
||
'Ло = |
(0,40о + |
— |
0,03 — — )[1 + |
0,55-35- |
• { Н |
+ |
/ J ) 2 |
] • |
|
где В — ширина |
|
|
|
|
|
|
(16.3) |
||
канала |
в верхнем бьефе (остальные |
|
обозначения |
||||||
те же). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
220
Место измерения напора
|
//777777777777 |
V7777777777777777777, |
|
|
Место измерения |
напора |
|
|
/ |
|
|
Подводяший |
|
|
|
канал |
макс_ |
|
|
|
|
|
|
|
5Н. |
2Н. |
|
|
макс |
макс |
\ |
|
Место подвода |
воздуха |
|
б)
''//////'/////////»!/////////1//1>>
Место измере ния напора.
2Н,
макс
а
Рис. 16.4. Схема прямоугольного водослива.
а — без бокового сжатия; б — с боковым с ж а т и е м .
Практически расход через водослив определяют с помощью таблиц. Напор на водосливе рекомендуется принимать в пределах 0,05—1,00 м.
Трапецеидальный водослив имеет водосливное отверстие в форме равнобедренной трапеции. Наиболее распространенным яв ляется трапецеидальный водослив с коэффициентом откоса боко вых стенок ш = 0,25 и шириной порога, равной (3—4)Я. Высоту по-
а) \ |
а / |
j |
j |
|
|
•с |
1 |
|
|
|
||
|
• |
|
|
|
1С) |
|
|
|
|
СГ |
|
|
|
|
в--(3 + |
|
<*)Нмакс |
|
d |
В>5Имакс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
X |
|
ч |
|
|
X |
|
* |
|
|
Рис. 16.5. Схемы трапецеидального (а) и треуголь ного (б) водосливов.
m=rf/ft=tg а.
рога со стороны верхнего |
бьефа рекомендуется принимать не ме |
|||
нее 0,5 м. Величина напора |
на водосливе должна |
быть в пределах |
||
0,05—1,0 м. |
|
|
|
|
Расход вод через такой |
водослив определяется |
по формуле |
||
|
|
Q=\,86bH4"-, |
(16.4) |
|
где b — ширина порога |
(ребра) водослива; Н — напор. |
|||
Практически расход |
вычисляют с помощью таблиц. Схема тра |
|||
пецеидального водослива |
показана на рис. 16.5 а. |
|
||
Треугольный водослив |
(рис. 16.5—16.7) устраивается с разными |
|||
углами треугольного выреза, в пределах 20—120°, в зависимости
222
