Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 467

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

склянку с притертой пробкой объемом 20—30 мл. Затем приготов­ ленный раствор выливают в реку. Для лучшего перемешивания это делают на середине реки.

На измерительном створе в удобном месте размещают на бе­ регу измерительный мостик, к нему подсоединяют шнур от элек­ тродной ячейки, предварительно закрепленной в воде на середине реки.

После пуска в реку раствора по шкале реохорда измеритель­ ного мостика производят отсчеты относительной электропровод­ ности воды через каждые 15 секунд и записывают в «Книжку для записи измерений расхода воды по способу ионного паводка» стан­ дартного образца. По полученным данным строят график ионного паводка (рис. 18.6).

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

.

i

1

1 i

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

1 i

1

1

ч .

i

и Спр зелено

 

 

 

 

1

 

 

 

1 •

\

па 6 5 % 0

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

I

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II'30"

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IГ

 

 

2

 

 

4

 

б

 

 

 

10

II

 

1

3

 

 

7

8

9

12

13 t *

 

 

 

Рис.

18.6. График ионного

паводка.

 

 

 

Для вычисления расхода воды необходимо знать расчетную

электропроводность

раствора индикатора. Для

этого

из

взятой

пробы раствора пипеткой берут 1 мл

и разбавляют

в

10 000 мл

речной воды в баке. Затем

туда погружают электродную

ячейку

и берут

отсчет

по

шкале

реохорда — величину

относительной

электропроводности

разбавленного

в

10 000 раз

исходного

рас­

твора.

Расчетную

электропроводность

раствора

индикатора

Р р

получают умножением полученной величины на

10 000.

 

 

 

Вычисление расхода воды производят по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VP

 

 

 

 

 

 

(18.9)

 

 

 

 

Q = ~T-,

 

 

 

 

 

 

где V — объем раствора индикатора,

вылитого

в реку, в м3 ; Рр

расчетная

электропроводность раствора индикатора в %о; F — пло­

щадь

графика ионного паводка, определяемая

по

формуле

F =

= AtHP%-c

(At — интервал

времени,

равный

15 с,

SP — сумма

ординат графика ионного паводка).

 

 

 

 

 

 

 

 

237


цепочных

электродов с катушкой и запасным шнуром, мерного

бака

емкостью

10 л, шприца емкостью 1 мл,

ведра,

стеклянной

банки

для проб. Дополнительно необходимо

иметь

один-два бака для

разведения раствора.

 

 

 

Измеритель электропроводности воды (ИЭВ) собран по схеме измерительного моста, в одну диагональ которого включен микро­ амперметр, имеющий шкалу, разделенную на 100 делений, по ко­ торой производят отсчет электропроводности воды в условных еди­ ницах. В другую диагональ моста подается напряжение от генера­

тора звуковой частоты.

Цепочные электроды

включены в

одно

из плеч измерительного

моста; таким путем

в это плечо

моста

включается сопротивление речной воды.

 

 

Цепочные электроды представляют собой шнур из двух изоли­ рованных проводов, один конец которого имеет вилку для подклю­ чения к измерителю электропроводности воды, другой конец изоли­ рован. В средней части шнура на расстоянии 15 см друг от друга расположены пары электродов, представляющие собой оголенные

участки

на

обоих проводах;

в каждой паре

электроды

распола­

гаются

на

расстоянии 8—10

мм друг от друга.

Оголения

изоляции

делаются площадью не более 1 мм2 . Общее

число пар

электро­

дов должно быть 50—70.

 

 

 

Участок реки для измерения расхода должен отвечать указан­

ным ранее требованиям.

Пусковой створ желательно располагать

на суженном

участке, а

измерительный — в месте с более спокой­

ным течением

и равномерными глубинами.

Перед измерением расхода воды на пусковом створе приготов­

ляют

раствор.

Концентрация

его принимается из расчета 0,1 кг по­

варенной соли

на 1 л воды,

а объем — из расчета 0,1—0,8 кг соли

на 1

м3 /с измеряемого расхода воды. После полного

растворения

соли

отбирают

пробу в стеклянную банку, а в раствор

добавляют

такое же количество воды. Одновременно с этим на измерительном створе через реку перебрасывают шнур цепочных электродов с та­ ким расчетом, чтобы он не выходил из воды и не ложился на дно. Изолированный конец его закрепляют на противоположном берегу, а вилку подключают к измерителю электропроводности воды, рас­ полагаемому на берегу в удобном месте.

Раствор индикатора вводят в поток в зоне наибольших скоро­ стей течения путем опрокидывания сосуда или с некоторой за­ держкой. Вслед за этим на измерительном створе приступают к измерению электропроводности воды, для чего берут отсчеты по шкале измерителя электропроводности £г- через каждые 5 секунд и записывают в «Книжку измерения расхода воды электролитиче­ ским способом» [68].

Запись отсчетов прекращают после прохождения ионного об­ лака.

Для вычисления расхода воды необходимо измерить электро­

проводность вводимого в поток раствора. Эта операция

в данном

способе носит

название тарирования электродов

и выполняется

так. В мерный

бак наливают речную воду в объеме

У в ^

1 0 000 мл,

239


туда погружают намотанные на катушку электроды и берут отсчет по шкале измерителя электропроводности в). После этого в мер­ ный бак с помощью шприца вводят из взятой пробы примерно 1 мл раствора (Ур ) и после перемешивания берут отсчет по шкале прибора р). Расход воды вычисляют по формуле

 

 

 

V

V (£р

Ев)

J

_

 

 

(18.11)

 

 

Q =

J _ ! L . _ _ A J !

 

'

t

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

где VB — объем речной воды в мерном баке при тарировке

электро­

дов;

Vp

— объем электролита, введенного

в мерный

бак при тари­

ровке;

V — объем раствора,

введенного в поток; Ер

и Ев-—отсчеты

при

тарировке электродов

(см. выше);

Ei — отсчет

по шкале при­

бора

при измерении электропроводности

воды

в

реке

во время

прохождения ионного

паводка; Е0 — отсчет по шкале прибора при

измерении естественной электропроводности

речной

воды; At — ин­

тервал времени (5 секунд).

 

 

 

 

 

 

 

 

Следует отметить,

что самой трудоемкой

операцией,

в значи­

тельной мере определяющей точность результатов измерений, яв­

ляется полевая тарировка

электродов, выполняемая при

каждом

измерении расхода воды. Н. В. Пикушем [43] разработан

прием,

позволяющий упразднить

полевую тарировку. Для этого

каждый

комплект ЭИРВ предварительно тарируют при определенных раз­

бавлениях раствора

и всевозможных сочетаниях параметров, влияю­

щих

на показания

прибора (температуры, числа

пар электродов

и т.

п.). При этом

для разбавления употребляют

н а с ы щ е н н ы й

раствор поваренной соли. По данным тарировки определяют при­ ращение электропроводности разбавленного раствора при разных

температурах и различном

количестве

пар электродов. Расход

вычисляют по формуле

 

 

 

 

 

 

Q =

,

7 1 / 8

Ь

 

,

(18.12)

 

V

( £

,

- Е о

) М

 

 

о

 

 

 

 

 

где т) — коэффициент разбавления

 

насыщенного

раствора; Уэ

объем насыщенного раствора, введенного в поток; Д£—-прираще­ ние электропроводности, полученное при тарировке. Остальные обозначения прежние.

Точность измерения расхода воды способом ускоренного пуска раствора индикатора вообще ниже, чем способом длительного пуска. Однако при правильно выбранном участке и при тщатель­ ном выполнении измерений получается удовлетворительная точ­ ность. По имеющимся данным, отклонение величины расхода, измеренного ЭИРВ, от измеренного вертушкой или взятого с кри­ вой расходов в большинстве случаев не превышает 10%.

240


Глава 19

О П Р Е Д Е Л Е Н ИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ НА ГИДРОУЗЛАХ

19.1. Изменения условий протекания воды, вносимые гидроузлами

Быстрое развитие народного хозяйства СССР сопровождается осуществлением ряда крупных водохозяйственных мероприятий по водоснабжению, водному транспорту, гидроэнергетике, орошению земель и пр. В результате этого режим стока крупных рек СССР

значительно преобразован. Изменяется режим стока и ряда малых и средних рек юга европейской части СССР в связи с массовым строительством прудов и водохранилищ.

Количество

рек с искусственно измененным режимом стока

в дальнейшем

будет все более и более возрастать.

Учет стока зарегулированных рек и, в частности, измерение рас­ ходов воды обычными методами гидрометрии, изложенными выше, становится затруднительным, а во многих случаях невозможным.

Если гидрометрический створ после постройки на реке плотины оказался в верхнем бьефе, т. е. в зоне подпора, то на нем значи­ тельно увеличивается ширина, глубина и площадь живого сече­ ния и в то же время уменьшаются скорости течения, обычно на­ столько, что их не улавливает гидрометрическая вертушка. Изме­ рение расходов в верхних бьефах гидроузлов осложняется явле­ ниями переменного подпора.

Если гидрометрический створ окажется в нижнем бьефе, то из­ мерение расходов воды осложняется резко выраженным неустано­ вившимся движением воды. При этом точность измерения расходов снижается.

В отдельных случаях возможен перенос гидрометрического створа выше зоны подпора или ниже гидроузла, где неустановив­ шееся движение воды менее выражено. Однако следует иметь

в виду, что в этих случаях

площадь водосбора нового створа бу­

дет иной, чем

первоначального.

В случае

постройки на

реке каскада гидроузлов, когда подпор

от нижерасположенного гидроузла распространяется до вышеле­ жащего, перенос гидрометрического створа становится невозмож­ ным и обычные гидрометрические методы измерения расходов ока­ зываются неприменимыми. В таких случаях наиболее целесооб­ разно учитывать сток на гидроузлах, используя для измерения расходов воды турбинные тракты ГЭС, водопропускные отверстия плотин, судоходные шлюзы, а также водопропускные отверстия

специального назначения — шугосбросы, промывные

устройства

и пр. При этом необходимо учитывать расход воды на

фильтрацию

под сооружениями и в обход их, а также расход утечек воды через

неплотности затворов гидротехнических

сооружений.

 

Опыт

определения

расходов воды

на гидроузлах

показывает,

что при

этом точность

измерений не

ниже, чем при

применении

16

Гидрометрия

241