Б а т о м е т р ГГИ |
(рис. 135 6 ) представляет |
собой |
сетку с |
ячейками диаметром, |
соответствующим наименьшему |
размеру |
улавливаемых наносов. Входное отверстие имеет |
ширину 0,2 — |
0,4 м. |
|
|
|
69. |
Измерение и вычисление расходов |
|
взвешенных наносов
Расходы взвешенных наносов измеряют обычно одновременно с расходами воды. При этом в определенных точках берут пробы на мутность. Применяют три способа отбора проб: детальный, суммарный и интеграционный.
При д е т а л ь н о м способе пробы берут во всех точках изме рения скоростей. Пятиточечнын способ необходим в первые 2— 3 года гидрометрических работ в створе. В дальнейшем переходят
на двух- |
и одноточечный способы измерения. При мутности меньше |
1 0 0 г/м3 |
на больших реках применяют двухточечный способ, а на |
малых реках — одноточечный. |
С у м м а р н ы й способ заключается в следующем: при сред |
ней |
мутности воды в реке меньше 50 г/см3 пробы берут в двух точ |
ках |
на вертикали (0,2 Н и 0,8 Н) и сливают в одну бутыль. Таким |
образом, мутность определяют суммарно для всей вертикали. При мутности меньше 2 0 г/м3 пробы со всех точек поперечного сечения сливают в одну бутыль объемом не менее 1 0 л и определяют сум марную мутность для всего створа.
И н т е г р а ц и о н н ы й способ применяют при резких колеба ниях уровня воды в реке, когда нужно очень быстро сделать изме рения. Пробы берут батометром длительного наполнения суммар но, опуская его по вертикали — от поверхности ко дну и обратно. Объем пробы зависит от мутности воды в реке и составляет:
Мутность воды, г/м3 . . |
>100 |
50— 100 |
20—50 |
<Г20 |
Объем пробы, л . . . |
I |
2 |
5 |
10 |
Каждую пробу снабжают этикеткой со следующими надписями: дата, название реки, створ, номер расхода, вертикаль, глубина на вертикали, объем пробы.
При суммарном методе приблизительно через две недели после заполнения бутыли сливают осветленную воду и, записав объем слитой воды, переливают остаток пробы в меньшую бутыль, взбол тав заранее и хорошо перемешав с водой осевшие наносы.
На гидростворах дополнительно к расходам берут ежедневно контрольную пробу в одной постоянной точке поперечного сечения. В ней берут пробу и при измерении расхода взвешенных наносов. Во время паводка в этой точке ежедневно берут две пробы. При малых расходах воды и небольшой мутности ежедневные пробы за каждую пятидневку сливают в одну бутыль.
Фильтрование проб и определение мутности. Для фильтрования применяют беззольные фильтры. Фильтр предварительно высуши
вают и взвешивают на аналитических весах. Затем его вставляют в воронку с углом раструба в 60°. Перед фильтрованием фильтр ополаскивают чистой водой. Бутыль с пробой устанавливают в ста ночке так, чтобы горлышко было погружено в воду, заполняющую воронку с фильтром. Фильтр с осевшими в нем наносами высуши вается при температуре 105 °С, после чего его взвешивают на ана литических весах. Полученная величина за вычетом веса фильтра дает вес наносов. Разделив вес наносов на объем пробы, получают относительную мутность.
Вычисление расходов взвешенных наносов проводят графиче ским или аналитическим методами.
Г р а ф и ч е с к и й метод применяют при детальном способе из мерения расхода взвешенных наносов. Прежде всего необходимо анализировать данные определения мутности. Для этого вычер чивают эпюры распределения мутности р по глубине. Точки, не согласующиеся с общимхарактером распределения мутности на вертикали, выбраковываются. Значение р в этих точках снимают с эпюры. На рис. 138 пунктиром показано распределение мутности на вертикалях.
Расход наносов представляет собой произведение расхода воды на мутность. Поэтому элементарный расход наносов на вертикали
'•эл = |
Р<?> |
(150) |
где q = vBh. Следовательно, |
|
|
r3n = |
9vji. |
(151) |
Если р выражена в г/м3, ыср— в м/с и h в метрах, |
то гэл выра |
жается в г/(м-с). |
|
|
Обозначим ри в каждой точке вертикали буквой а, т. е. |
а = |
ра. |
(152) |
Величина а |
представляет собой единичный расход наносов и вы |
ражается в |
г/(м2 -с). Очевидно, средняя мутность на вертикали |
|
PcP = ^ f - . |
(153) |
аср можно получить путем деления площади эпюр распределения а по вертикали на значение /г. Расход же взвешенных наносов г кг/с, так же как и расход воды, может быть вычислен как площадь эпюры Гэл по ширине русла. Средняя мутность реки (в г/м3)
Последовательность этих расчетов изложена в упражнении 34. А н а л и т и ч е с к и й метод применяют для вычисления расхо
дов взвешенных наносов, измеренных двухточечным, одноточеч ным, суммарным и интеграционным способами.
При двухточечном способе средние единичные расходы взве шенных наносов определяют по формуле
аср |
ао,2 н + |
ao,s н |
(155) |
2 |
|
|
|
|
а при одноточечном способе аср= ао,бнг/(м2 -с). Если пробы берут
под ледяным покровом на глубинах 0,15Я и 0,85Я |
от поверхности, |
то в формулу |
(155) вносят соответствующие обозначения при зна |
чениях а. |
|
|
живом сечении |
Расход взвешенных наносов (в кг/с) во всем |
определяют по формуле |
|
|
г — 0,001 |
AajAwj + ^— 1 |
+ •• • ~г ^ п |
-f- |
|
+ |
&*>>„], |
(156) |
где |
a h а2, .... ап — средние единичные расходы взвешенных |
нано |
сов |
на скоростных вертикалях в г/(м2 -с); k — коэффициент, |
зави |
сящий от распределения скоростей в прибрежных полосах (см. |
|
|
|
|
|
|
|
|
стр. 218); |
Acoi — площадь между урезом и скоростной вертикалью |
№ 1; Дц>2 — площадь между скоростными вертикалями № |
1 |
и 2 |
и т. д. |
пробы брали на вертикалях суммарным способом, |
то |
Если |
|
г = |
0,001 (p1AQ1 + |
Hl+i2AQo + ... + p;iAQ„), |
(157) |
где рь р2 , ..., |
рп — средние |
мутности |
воды на вертикалях № 1, |
2, ..., n; |
AQi — частичный расход |
воды между урезом и первой |
скоростной вертикалью; AQ2 — то |
же |
между вертикалями |
№ 1, |
2 и т. д. |
суммарную пробу берут |
во |
всем живом сечении |
реки, |
Если |
то мутность этой пробы принимают как среднюю для всего створа. При средней мутности р г/м3 и расходе воды Q м3/с расход нано сов (в кг/с) составляет
/• |
р Q |
• |
|
юоо |
70. Вычисление |
стока взвешенных наносов |
Построение кривой r = f(Q). Если во все фазы режима реки (подъем и спад весеннего половодья, летние паводки, летняя и зимняя межень) расходы взвешенных наносов измеряют достаточ но часто, то строят кривую связи расходов наносов и расходов воды r=f(Q). Для этого на оси ординат откладывают расходы воды, а на оси абсцисс расходы наносов. Обычно кривая имеет довольно сложные очертания — петлеобразное или в виде двух кривых (рис. 136). По ведомости средних суточных расходов воды,
пользуясь кривой r=f(Q), определяют средние суточные расходы взвешенных наносов. Дальше подсчет стока наносов выполняют так же, как и стока воды. Сток наносов исчисляют в тоннах.
Вычисление стока взвешенных наносов с использованием еже дневных единичных проб. Прежде всего необходимо установить соответствие между единичными пробами и истинными расходами взвешенных наносов. Для этого, строят график связи между кон трольной и средней мутностью, полученной при измерении расхода взвешенных наносов. На оси ординат откладывают мутность кон трольной единичной пробы ред, а на оси абсцисс — среднюю мут ность измеренного расхода рср. Обыч но этотграфик изображается прямой линией, проходящей через начало ко ординат, реже с небольшой кривиз ной в нижней части. Уравнение пря мой, проходящей через начало коор динат, имеет вид
Для одной из точек, лежащей на пря мой линии, определяют значения ред и рС. Отсюда вычисляют значение
а = — . После этого приступают к со-
ставлеиню ведомости средних суточ ных расходов взвешенных наносов. Расход наносов
Рис. 136. Кривые зависимости расходов наносов от расходов воды.
/ — горная; 2 — равнинная река.
/• = 0 , 0 0 1 pcpQ = 0 , 0 0 1 |
Q кг'с, |
(159) |
где р — мутность |
единичной пробы в |
г/м3; а — коэффициент |
про |
порциональности, |
определенный по формуле (158); Q — среднесу |
точный расход воды в м3/с. |
|
|
Сток наносов |
в тоннах за определенный промежуток времени |
(за декаду, месяц и год) |
|
|
|
Я = 2 г-86,4, |
(160) |
где S г — сумма средних суточных секундных расходов за расчет ный период в кг/с.
71. Измерение и вычисление расходов и стока донных наносов
Измерение расходов донных наносов проводят одновременно с измерением расходов воды и взвешенных наносов. Батометр устанавливают на каждой скоростной вертикали. Так как донные наносы передвигаются скачкообразно, а количество передвигаю щихся наносов непрерывно меняется, то для получения устойчивой
