Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 408

Скачиваний: 6

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

Д ля этого снимки ориентируют по изображениям урезов воды пра­ вого и левого берегов, что позволяет обойтись без наземных гео­ дезических работ. Сначала определяют величину продольного параллакса точки на урезе воды, затем — величину продольного параллакса поплавка и их разность. Это проделывают для каж-

 

 

 

Рпс. 33.2.

Продольный

параллакс.

 

 

 

У\

н

!Л> — координаты точки А

на

первом п

втором

 

 

 

снимках; р=У2

— у\

продольный параллакс .

 

дого поплавка.

 

Величины

поверхностных

скоростей

находят

по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Ар— разность

продольных

параллаксов;

— интервал вре­

мени между снимками; т—-знаменатель

численного масштаба.

 

Направления

скоростей

определяют

по направлениям

скорост­

ных векторов, получаемых по нанесенным на план последователь­ ным положениям поплавков.

Стереоскопический способ отличается более высокой точностью

по

сравнению со способом одиночных снимков. По имеющимся

данным, погрешность

измерения скоростей составляет 0,05—

0,06

м/с.

 

 

33.2.

Измерение расходов воды

Наиболее целесообразно производить измерения расходов воды аэрометодами на больших реках. Наибольшие преимущества аэро­ методов выявляются при необходимости производить измерения в отдаленных и труднодоступных районах. Благодаря большой

413


скорости выполнения работ измерения расходов воды с самолета с успехом применяют в экспедиционных условиях при исследова­ ниях длинных участков рек. На постоянных гидростворах на боль­ ших реках применение описываемых методов эффективно в пе­ риоды половодий и крупных паводков, а также при ледоходах,

когда

обычные

измерения расходов затруднительны

или

невоз­

можны.

 

 

 

 

 

 

 

 

Применяют два способа измерения расходов

воды

аэромето­

дом:

1)

с предварительным

промером

глубин

на гидростворе,

2) без промеров

глубин.

 

 

 

 

 

П е р в ы й

с п о с о б можно применять, если

река

на

участке

измерений

имеет

достаточно

устойчивое,

неразмываемое

русло.

В таком случае поперечный профиль створа может быть составлен заблаговременно при низком уровне воды; в дальнейшем он ис­ пользуется для вычисления расхода воды по поверхностным ско­ ростям течения, определяемым аэрометодом. Если же русло реки неустойчивое, то рассматриваемый способ может применяться при условии, что съемка поперечного профиля реки по створу произ­ водится одновременно с измерением скоростей течения; это не всегда возможно из-за ледохода, больших скоростей и пр. В по­

добных

случаях для промеров используют эхолот с

самописцем,

установленный на специально оборудованном судне.

 

Для

определения

поверхностных

скоростей

течения делают

аэрофотосъемку

поплавков

о д и н о ч н ы м и

с н и м к а м и при

двух залетах, как

это

было

описано

в предыдущем

параграфе.

На местности линия створа должна быть обозначена хорошо опо­

знаваемыми на снимках знаками. Кроме того, на местности

должны

иметься

хорошо

опознаваемые,

привязанные к геодезической

основе

ориентиры,

необходимые

для трансформирования

снимков.

При производстве аэрофотосъемки необходимо, чтобы на пер­ вом снимке плывущие по воде поплавки были бы выше створа, а на втором — ниже створа, что имеет значение для последующей обработки — определения скоростей и расходов воды.

Полученные аэрофотоснимки трансформируют — приводят к од­ ному масштабу, затем на чертежной бумаге вычерчивают план участка, проводят линию створа и переносят со снимков положе­ ния поплавков, как это показано на рис. 33.3.

Соединяя точки двух последовательных положений каждого поплавка, получают векторы путей поплавков. Для вычисления расхода воды необходимо определить величины проекций поверх­ ностных скоростей на нормаль к гидроствору. Для этого делают графические построения с соблюдением необходимой точности.

Из конечных точек

векторов путей поплавков проводят линии пер­

пендикулярно створу, а из начальных точек

этих векторов — ли­

нии, параллельные

створу (см. рис. 33.3). В

каждом полученном

таким путем треугольнике определяют длину катета, перпендику­ лярного створу. Разделив полученную величину на продолжитель­ ность интервала времени между снимками, получают величину поверхностной скорости течения по нормали к створу. Положение

414


скоростных вертикалей находят, проектируя на линию створа точки, лежащие на серединах векторов путей поплавков. При ветре

вводят поправки

в

величины

скоростей

по

формуле

(33.1).

 

Расход воды

вычисляют

аналитическим

способом,

так же как

и при

измерении

расхода

поверхностными

поплавками

(см.

главу

14). Для

перехода от

фиктивного

расхода к

действитель­

ному

применяют

переходный

коэффициент

ku

определяемый,

как

указано

в главе

14.

 

 

 

 

 

 

 

 

В т о р о й

 

с п о с о б , не

 

 

 

 

 

 

требующий

промеров

глу­

 

 

 

 

 

 

бин, разработан Б. К. Ма-

 

 

 

 

 

 

лявским

[39].

Этот

способ

 

 

 

 

 

 

основан

на

применении

по­

 

 

 

 

 

 

плавков-интеграторов.

Тео­

 

 

 

 

 

 

рия

поплавка-интегратора

 

 

 

 

 

 

•была

 

изложена

 

в

раз­

 

 

 

 

 

 

деле

11.3, где выведена

фор­

 

 

 

 

 

 

мула

(11.25)

 

 

 

 

 

 

 

 

///

 

 

 

 

 

 

vji,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где I — расстояние

от ско­

ростной вертикали

до

точки

всплытия

поплавка;

V\ —

скорость

вертикального

подъема

поплавка,

 

прини­

маемая при выводе формулы

за постоянную;

vB

— средняя

скорость

течения

на

вер­

тикали;

h — глубина па вер­

тикали.

 

 

 

 

Так как vji

= q— элемен­

тарный

расход воды,

то из

предыдущей

формулы

по­

лучаем

q =

vxl.

 

(33.4)

 

 

IV

^ 4

Рис. 33.3. Графическое построение для опре­ деления поверхностных скоростей течения.

1—5 — поплавки; I—Vскоростные вертикали.

Величина полного

расхода воды

 

может

быть

выражена

фор­

мулой

 

Q = j "

 

 

 

 

 

 

 

q

dx,

 

 

(33.5)

где В — ширина

реки;

х— координата

расстояния

вдоль створа.

 

в

 

 

 

 

 

 

Выражение

\ qdx

определяет

собой

также

величину

пло-

 

6

 

 

 

 

 

 

щади эпюры элементарных расходов. Следовательно, расход воды можно определить, измерив площадь эпюры элементарных расхо­ дов (как это делается при графическом вычислении расхода воды).

415



Если принимать величину v\ за постоянную, то эпюру элементар­ ных расходов можно заменить эпюрой величин /, которые мы бу­ дем называть расходными отрезками. Тогда расход воды можно

выразить формулой

I

 

Q =

vlml,

(33.6)

 

 

 

где со; — площадь

эпюры

 

расходных

отрезков

 

(рис.

33.4).

 

 

 

Из последней формулы

 

х видно,

что

задача

сво­

 

дится

к определению ве­

 

личин расходных отрезков

Рис. 33.4. Эпюра расходных отрезков.

на

гндростворе.

Это

 

делается

аэрометодами.

В качестве поплавков-интеграторов

используют масляные

капли

(смесь машинного масла с керосином), выпускаемые из специаль­ ных сосудов на дне. Капли всплывают на поверхность и растека­

ются в пятна, хорошо заметные на

снимках. При

измерении рас­

хода

воды

подготовленные

сосуды

сбрасывают с самолета

при по­

лете

вдоль

линии створа (рис. 33.5). Одновременно

делают

съемку

с минимальными

интерва-

 

 

 

 

лами

между

отдельными

 

N

 

 

снимками

для

определе­

 

 

 

ния

по всплескам

мест

 

\

 

 

падения сосудов. В даль­

 

 

 

 

нейшем

эти

точки

опо­

 

1*>

 

 

знают

на

снимках

и от

 

 

 

них производят измерения

\

 

 

 

длин

расходных

отрезков.

\

Аэрофотосъемка

 

 

Масло

выливается

из

 

 

 

сосудов в течение 7—8 ми­

 

 

 

 

нут. За

это

время

само­

 

 

 

 

лет

успевает

сделать

не

 

 

 

 

менее двух заходов и вы­

 

 

 

 

полнить

основную

аэро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фотосъемку. На

снимках

 

 

 

 

фиксируются

река,

 

оба

 

 

 

 

берега

с

опознаватель­

 

 

 

 

ными знаками

направле­

Рис. 33.5. Схема полетов

для измерения

ния

гидроствора

и

места

 

расхода воды.

 

выхода

масляных

пятен

 

 

 

 

на поверхность

воды.

 

 

 

 

 

Аэрофотоснимки, сделанные при сбрасывании сосудов (вспомо­ гательные) и при всплытии масла на поверхность воды (основ­ ные), подвергают обработке с целью определения длин расходных отрезков. На основных снимках проводят линию створа, пользуясь для этого береговыми ориентирами. С вспомогательных снимков

416