Файл: Быков В.Д. Гидрометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 403

Скачиваний: 6

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

иа основные переносят точки падения сосудов. Длины расходных отрезков определяют по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

li

= l'i±Mi,

 

 

 

 

 

(33.7)

где

U — расстояние

от

линии

створа

до

точки

выхода

масла;

Д/i — расстояние

 

от

линии

створа

до точки

падения

сосуда

(рис.

33.6);

 

знак

плюс —

 

 

 

 

 

 

 

 

когда

 

точка

падения

вы­

 

 

 

 

 

 

 

 

ше

створа,

 

минус — ниже

 

 

 

 

 

 

 

 

створа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

основных снимках из­

 

 

 

 

 

 

 

 

меряют

также расстояния 5

 

 

 

 

 

 

 

 

от постоянного

начала

или

 

 

 

 

 

 

 

 

от уреза воды до вертика­

 

 

 

 

 

 

 

 

лей,

за

которые

 

принимают

 

 

 

 

 

 

 

 

проекции точек

падения

со­

 

 

 

 

 

 

 

 

судов

на

линию

створа.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

вычисления

расхода

 

 

 

 

 

 

 

 

воды

формула

 

(33.6)

не

 

 

 

 

 

 

 

 

употребляется,

 

так

как

 

 

 

 

 

 

 

 

в нее

входит

величина

ско­

 

 

 

 

 

 

 

 

рости

всплывания

поплав­

 

 

 

 

 

 

 

 

ка,

которая

в

 

турбулент­

 

 

 

 

 

 

 

 

ных

потоках

ввиду

наличия

 

 

 

 

 

 

 

 

восходящих

 

и

нисходящих

 

 

 

 

 

 

 

 

токов

воды

 

не

 

строго

по­

Рис. 33.6. Схема

к определению расходных

стоянна,

как

в

 

спокойной

 

 

 

 

отрезков.

 

 

воде.

Для

учета

этого

об­

Ц и ф р а м и

показаны

места п а д е н и я

с о с у д о в (вспле­

стоятельства

 

 

предложена

 

 

 

 

ски).

 

 

 

эмпирическая

 

зависимость

 

 

 

 

 

 

 

 

[39],

 

полученная

 

по данным натурных исследований на раз­

личных

реках, согласно

которой с достаточной степенью точ­

ности

элементарный

расход

на

вертикали

определяется

по фор­

муле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7 =

0,135/,

 

 

 

(33.8)

где / — расходный

отрезок.

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользуясь

этой

формулой, можно,

зная величины

расходных

отрезков и расстояния между вертикалями, построить эпюру рас­

пределения элементарных расходов по

гидроствору и, определив

ее площадь, получить величину расхода

воды.

Сравнительные измерения расходов воды рассмотренным

спо­

собом и гидрометрической вертушкой, выполненные

Б. К. Ма-

лявским,

показали,

что точность

данного

способа

составляет

± ( 4 — 5 ) % ,

принимая

вертушечные

измерения

за истинные.

 

27 Гидрометрия


РАЗДЕЛ IX

АВТОМАТИЗАЦИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ. МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ

Глава 34

АВТОМАТИЗАЦИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ СЕТИ

34.1. Об основной схеме комплексной автоматизации

Гидрометеорологической службы СССР

Основная схема комплексной автоматизации Гидрометслужбы

СССР предусматривает автоматизацию метеорологической и гидро­ логической сети. Схема автоматизации предусматривает также по­ лучение гидрометеорологической информации через искусственные спутники Земли. Переход от существующей в настоящее время системы гидрометеорологических наблюдений к новой, автомати­ зированной, займет более или менее продолжительный период вре­

мени. Одним

из основных вопросов при этом является

разработка

и

внедрение

чувствительных элементов (датчиков),

выбор

мето­

дов передачи

и обработки информации. Уже разработано не­

сколько вариантов

схем автоматизации

процессов

измерения

и

средств передачи

информации в центральные

пункты

сбора

и

обработки

информации. Осуществление

комплексной

автомати­

зации потребует существенной организационной перестройки Гидро­ метслужбы. Она будет состоять из следующих основных звеньев:

Гидрометцентра СССР,

региональных гидрометцентров (в Новосибирске, Ташкенте

и Хабаровске),

территориальных гидрометцентров,

зональных гидрометеорологических обсерваторий.

Поток информации в эти пункты будет поступать различными средствами, в том числе от унифицированных автоматических теле­

измерительных

гидрометеорологических

станций,

автоматических

режимных регистрирующих гидрологических постов и т. д.

 

Гидрометеорологическая

сеть будет

иметь

систему каналов

связи,

которая

должна

обеспечивать

функционирование

всех

звеньев сети и передачу информации.

 

 

 

Основными средствами получения гидрологической информации

будут

являться

автоматические режимные и оперативные

гидро-

418


логические посты, а также другие измерительные автоматы и уст­ ройства. Режимные посты предназначены для систематического сбора и накопления информации о гидрологическом режиме вод­ ных объектов, оперативные — для информации заинтересованных народнохозяйственных организаций о ходе гидрологических про­ цессов и явлений.

Эти посты будут вести наблюдения, по-видимому, по разным программам за следующими элементами: уровнем воды с точно­ стью 0,5—5,0 см в зависимости от изучаемого водного объекта и амплитуды уровнен, температурой воды с точностью ±0,2° в диа­

пазоне от 0

до 40° С,

температурой

воды

при шугообразовании

с точностью

±0,02° в

диапазоне от

0,10

до +0,10° С и др. Ре­

зультаты наблюдений будут автоматически регистрироваться на перфоленте. Наблюдения за элементами гидрологического режима, для регистрации которых пока не разработана аппаратура (дат­ чики), таких, как расходы воды, мутность, расход наносов и др., предполагается проводить разъездными гидрометрическими от­ рядами.

В переходный период от современной, не автоматизированной, системы гидрологических наблюдении к системе комплексной авто­ матизации наряду с автоматическими постами будут существовать обычные гидрологические посты, обслуживаемые наблюдателями. Разработана система обработки наблюдений на неавтоматизиро­ ванных постах с регистрацией данных на перфоленте для после­ дующей обработки на электронных вычислительных машинах.

Комплекс гидрометеорологических наблюдений будет выпол­ няться унифицированными автоматическими телеизмерительными гидрометеорологическими станциями УАТГМС. Датчики станции располагаются на метеоплощадке и на автоматических гидрологи­ ческих постах, блок автоматики — в помещении. Максимальное удаление метеорологических датчиков от приборной стойки 300 м. Метеорологические датчики рассчитаны на регистрацию всех основных элементов: атмосферного давления, температуры и влаж­ ности воздуха, скорости и направления ветра, осадков и др. в за­ данных диапазонах. Гидрологические датчики рассчитаны на ре­ гистрацию указанных выше элементов гидрологического режима. Станция автоматически осуществляет сбор информации с датчиков, регистрацию ее на диаграммной ленте и перфоленте, а также пе­ редачу по каналам связи в вышестоящие звенья.

Зональные гидрометеорологические обсерватории создаются для оперативно-технического обслуживания сети автоматических и по­ луавтоматических станций и постов. В них будет поступать гидро­ метеорологическая информация по каналам связи с постов и стан­ ций, которая там будет проходить предварительный контроль н записываться на технический носитель (перфоленту). Зональные обсерватории будут обслуживать гидрометеорологической инфор­ мацией народнохозяйственные организации. В состав зональных обсерваторий будут входить разъездные гидрометрические отряды, которые будут обслуживать автоматические устройства и произво-

27*

419


дить измерения

и наблюдения,

не

выполняемые автоматически;

в распоряжение

отрядов будут

предоставлены необходимые при­

боры, оборудование и транспортные

средства.

Предполагается значительное расширение применения аэро­ методов для выполнения многих видов гидрологических наблюде­ ний и измерений в дополнение к наблюдениям на постах: аэро­ визуальные наблюдения за ледяными образованиями и ледоходом на участках рек и водоемов большой протяженности, измерение температуры поверхности воды в озерах и водохранилищах, изме­ рение расходов воды и т. п.

Территориальные гидрометцентры объединяют группы зональ­ ных гидрометеорологических обсерваторий. В них будет выпол­ няться контроль и обработка поступающей режимной информации на ЭВМ, в результате чего должны выдаваться готовые таблицы гидрологических ежегодников и необходимый графический мате­ риал, подлежащие в дальнейшем размножению. В территориаль­ ном гидрометцентре будут вестись научные разработки по гидро­ метеорологическому режиму территории. Территориальные гидро­ метцентры поддерживают непосредственную связь с региональными центрами и с Гидрометцентром СССР. В процессе реализации автоматизации Гидрометслужбы, вероятно, возникает необхо­ димость в уточнении схемы автоматизации, которая была рассмот­ рена в общих чертах.

34.2. Автоматический режимный регистрирующий гидрологический пост АРРГП (станция ГР-103)

Как уже указывалось, автоматические режимные регистрирую­ щие гидрологические посты в условиях комплексной автомати­ зации будут одним из основных источников информации о гидро­ логическом режиме водных объектов. Рассмотрим несколько подробнее устройство станции ГР-103, разработанной в ГГИ. Гидро­ логические датчики и аппаратура станции прошли государственные приемочные испытания в 1971 г., при этом была подтверждена пра­ вильность принятых в проекте принципиальных технических ре­ шений.

На первом этапе автоматизации гидрологической сети режим­ ные регистрирующие станции будут состоять из двух датчиков: датчика уровня и датчика температуры воды. Ведутся работы по созданию других основных гидрологических датчиков с унифици­ рованными преобразователями. Поэтому до их разработки и освое­ ния другие элементы режима будут наблюдаться применяемыми в настоящее время способами. Значения измеряемых величин запи­ сываются на перфоленте двоично-десятичным кодом.

Кроме датчиков, в состав АРРГП входят блок автоматики, обеспечивающий работу поста по заданной программе, с запоми­ нающим устройством в виде стандартного ленточного перфоратора, блок питания и другие узлы, обеспечивающие работу станции без обслуживания в течение месяца.

420


Д а т ч и к у р о в н я в о д ы У Г Д

рассчитан на измерение

уровня в диапазоне до 9 м с точностью

1—2 см. Измерение уровня

основано на гидростатическом принципе [27]. Прибор устанавли­ вают на дне на специальной бетонной плите или в затапливаемом

колодце

глубиной

до

1,5—2

м. Уровнемер снабжен изолирован­

ным

приемником

гидро­

 

 

 

 

статического

давления,

 

 

 

 

соединенным

с U-образ-

 

 

 

 

ным ртутным манометром.

 

 

 

 

Один

конец

трубки

мано­

 

 

 

 

метра

соединяется

с

при­

 

 

 

 

емником

давления.

Влия­

 

 

 

 

ние

изменчивости

атмо­

 

 

 

 

сферного

давления

на

 

Блок

 

точность

измерения

уров­

автоматики1

ня

воды

компенсируется

1

АРРГП

I

 

с

помощью

шланга,

со­

L т

-т п

"

I

единяющего

уровнемер

t

i

l

l

 

 

 

 

с

атмосферой. При

коле­

 

 

 

 

баниях уровня воды изме­

 

 

 

 

няется

величина

гидро­

 

 

 

 

статического

давления

 

 

 

 

вприемнике давления,

вследствие

 

чего

ртуть

 

 

 

 

в

измерительном

колене

 

 

 

 

манометра

соответственно

 

 

 

 

перемещается.

Разность

 

 

 

 

высот менисков

ртути

из­

 

 

 

 

меряют

с

помощью

ме­

 

 

 

 

таллического

щупа

(иска­

 

 

 

 

теля)

при

его

вертикаль­

 

 

 

 

ном

перемещении,

кото­

 

 

 

 

рое осуществляется

элек­

 

 

 

 

тродвигателем.

Переме­

 

 

 

 

щения

щупа

 

преобразу­

 

 

 

 

ются

в электрические

им­

 

 

 

 

пульсы

 

(число-импульс­

 

 

 

 

ный

код),

передающиеся

Рис. 34.1.

Схема

датчика

уровня воды УГД.

по

кабелю

на

регистри­

 

 

 

 

рующее

устройство. Высота

уровня

воды

прямо

пропорциональна

числу принятых импульсов. Прибор заранее градуируют; градуировочная зависимость используется при определении высоты уровня по числу импульсов. Для питания прибора используют аккумуля­ торную батарею напряжением 27 В.

Приведем описание действия прибора, пользуясь электрической схемой, по­ казанной на рис. 34.1 [27].

Питание к датчику от аккумуляторной батареи, расположенной в будке АРРГП, через замыкатель, местный канал связи (МКС) и контакты двух реле 5 и 6 подается на электродвигатель 7 по команде блока автоматики «Начало

421