а) расстояние р от порога до дна и боковых граней (до откосов канала) должно быть не менее максимального возможного пере ливающегося слоя воды;
б ) порог водослива не должен быть подтоплен снизу, т. е. порог должен располагаться выше уровня в нижнем бьефе;
в) высота слоя переливающейся воды должна быть в пределах
от '/ю до Уз длины порога; г) длина порога должна быть в пределах 0,2—1,5 м. При боль
шей длине водослив нужно тарировать.
Трапецеидальный водослив делают из металлического листа с ребрами жесткости из уголка или швеллера. Можно его устроить и из деревянного щита. В последнем случае кромку выреза за остряют односторонним срезом со стороны нижнего бьефа. Кромку
1/4/1
Рис. 140. Трапецеидальный водослив.
отверстия деревянного щита обшивают листовым железом со сто роны верхнего бьефа.
Порог водослива устанавливают горизонтально с помощью уровня или нивелира. Рейку (для отсчета напора) прикрепляют со стороны верхнего бьефа на колышке, специально для этого за битом в грунт, или непосредственно на щите. Нуль рейки должен быть на одном уровне с порогом водослива.
Водослив располагают нормально к потоку и строго отвесно. Ось выреза водослива должна совпадать с осью потока.
Описанный водомер обладает высокой точностью. Вероятная ошибка измерения расхода ± 2 %. Водослив применяют для из мерения расходов не свыше 650 л/с.
Менее точны трапецеидальные водосливы в условиях затоплен ного истечения. Расход воды в этом случае определяется фор
мулой |
|
Q3 — Q — 0,725 й1*55#, |
(165) |
где Q — расход незатопленного водослива; h — превышение гори зонта нижнего бьефа над порогом водослива.
Трапецеидальный водослив с вырезом, суживающимся книзу, и наклоном боковых сторон 1 : 1 (конструкции А. И. Иванова) мо жет работать при свободном и затопленном истечении при рас ходах от 5,2 до 7,35 м3/с. Напор воды над порогом водослива не должен превышать 0,33 Ь, где Ъ—длина порога водослива.
Расходы воды (л/с) определяют по формулам для водослива: а) незатопленного
|
д = Ю 0 0 а Ш 3'2, . |
|
(166) |
причем |
|
|
|
|
|
|
|
[а — |
1 ас |
Ь + 7/ |
|
|
(167) |
|
1,86 |
/; + 0|25/-/ > |
|
б) затопленного |
|
0,67 bh1-5S5. |
|
(168) |
|
Q3= Q - |
|
|
Ошибка измерения составляет ± 3 %. |
|
|
Затопление водосливов Чиполетти и А. И. |
|
Иванова со стороны нижнего бьефа допускается |
_ |
не свыше 0 ,8 Н. |
водослив (Томсона) |
пред- |
Т р е у г о л ь н ы й |
угольнын’ водо- |
назначен |
для |
измерения малых |
расходов |
воды, |
слив. |
Условия |
его работы |
аналогичны |
работе |
трапе |
цеидального водослива.
Чаще всего применяют треугольный водослив с прямым углом при вершине, т. е. а = 90° (рис. 141). Расчетная формула имеет вид
Величина напора Н должна быть не меньше 0,05 м. Вероятная ошибка измерения расхода воды треугольным водосливом с пря мым углом при вершине 1 —2 %.
П р я м о у г о л ь н ы й водослив без бокового сжатия имеет порог во всю ширину канала. Порог водослива возвышается над дном канала не менее наибольшей величины напора, а при малых напорах — не менее 0 , 2 м.
Расход воды определяют по общей формуле |
|
Q = m0b V 2 i H * \ |
(170) |
где т0— коэффициент расхода водослива с учетом |
скорости под |
хода. Значения то без учета скорости подхода даны в приложе
нии 3. |
обладают меньшей точностью из |
В о д о м е р н ы е н а с а д к и |
мерения воды (ошибка ±5% ) |
по сравнению с водосливами. Но |
зато они создают меньший подпор воды. Это водомерное устрой ство состоит из перегораживающей русло канала стенки и сходя щегося в ней насадка, закрепленного у отверстия. Поперечное се чение насадка может быть круглым, квадратным или прямоуголь ным (рис. 142).
Насадки работают как водомеры при |
соблюдении следующих |
условий: |
|
1 ) |
расположение щита-—перпендикулярно к оси потока; |
2 ) |
истечение — затопленное, выходное |
отверстие должно быть |
под уровнем воды не менее 5 см;
3 ) |
разность уровней верхнего и нижнего бьефов 2 — не свыш |
0,3 м. |
|
|
типами насадков, |
Расходы воды, пропускаемые различными |
определяются по формулам: |
|
|
круглого |
|
(171а) |
|
Q = 3,2d2Y~z, |
прямоугольного |
|
|
|
Q = |
4 ,la6 '|/ri, |
(1716) |
квадратного |
|
|
|
Q = |
4,1 а ’ У z, |
(171 в) |
Р ейки
Рнс. 142. Насадки-водомеры
где d — диаметр; а и b — высота и ширина выходного отверстия насадка (см. рис. 142).
Наблюдения проводят по двум рейкам, установленным со сто роны верхнего и нижнего бьефов. Нуль обеих реек устанавли
вается «а уровне оси насадка. |
(рис. |
143) может рабо |
В о д о м е р н ы й п о р о г |
САНИИРИ |
тать в условиях |
переменного |
реяшма (подпор |
или спад |
воды со |
стороны нижнего |
бьефа) и на участках |
с неустойчивым |
руслом |
(размыв, заиление и зарастание). Режим нижнего бьефа не влияет
на истечение через порог, если |
Цг- |
^ |
0,8. При этом расход воды |
определяется формулой |
|
** В |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q = |
( 0 ,37 + |
0,04 f ) |
(bn+ |
тНв)V W I , |
(172) |
где # в — напор |
воды над порогом |
со |
стороны верхнего |
бьефа; |
# п — то же со |
стороны |
нилшего бьефа; р — высота порога над |
дном |
канала; in — коэффициент заложения |
откоса; |
Ьп— длина |
порога |
(Ьп = Ьк-\-2тр, здесь Ьк— ширина канала по дну). |
Погрешность измерения расхода воды составляет |
± 6 %. Водо |
мер служит для измерения расходов от 2 до |
20—30 |
м3/с. Рейка |
-*/
Сеч.по l-h-111-IV
Рис. 143. Водомерный порог САНИИРИ.
устанавливается в колодце, который сообщается с верхним бьефом. Нуль рейки совмещается со средней отметкой порога. Со стороны нижнего бьефа рекомендуется устанавливать рейку. Она необхо дима для контроля относительного затопления.
В о д о м е р н ы е щ и т о в и д н ы е в о д о в ы п у с к и относятся к регулирующим сооружениям, обеспечивающим одновременно и учет воды. Примером может служить водовыпуск СБ-47, предло женный М. Б. Бутыриным (рис. 144). Его устанавливают в головах распределительной сети и на хозяйственных водовыделах при рас ходах 1,5—2 м3/с и рекомендуют к работе только при истечении из-под щита. Коэффициент расхода близок к единице. Поэтому в расчетных формулах расхода указанный коэффициент отсут ствует.
Рис. 144. Водовыпуск СБ-47.
|
В = 1,70 Ь\ В, = 2 Ь. |
|
Расходные формулы имеют следующий вид: |
|
а) |
при свободном истечении |
|
|
Q = Ькш У 2 |
(173> |
б) |
в условиях затопления |
|
|
Q = bhmV 2 g { H B-H „), |
(174> |
где Q — расход в м3/с; Ь— ширина щитового отверстия в метрах; |
/гщ — высота открытия щита в метрах; Нв — отсчет по |
верхней |
рейке в метрах; #„•— отсчет по нижней рейке в метрах. |
|
Нули реек устанавливают на уровне порога водослива. Здесь
ведутся наблюдения |
за уровнями верхнего и нижнего бьефов и |
высотой поднятия щита. |
П а р ц и а л ь н ы е |
в о д о м е р ы работают по принципу учета |
а)
Рис. 145. Парциальный водомер Пикалова—Поповой.
а — продольный разрез; |
б — план: |
/ — решетка |
5 X 5 мм, |
2 — крепление |
местным материалом, 3 — втрамбованный гравий, t = 10 см, |
4 — обратный |
фильтр, 5 — крепление |
местным |
материалом, |
6 — конструктивные швы, |
7 — счетчик «Космос», 8 — крышка люка, |
9 — бетон |
1 :3 :6 . |
частичного (от всего потока) расхода воды в параллельном отводе. Расход всего потока выражается следующей зависимостью:
где q — расход в отводе; k — постоянный коэффициент, равный от ношению общего расхода потока к парциальному (частичному).
Измерение расхода воды в трубах парциальным методом было
предложено в 1910 г. Ю. В. Ланге.
П а р ц и а л ь н ы й в о д о м е р - р е г у л я т о р Ф. И. Пикалова и В. Я. Поповой представляет собой водовыпуск закрытого типа (трубчатый). В колодце над трубой помещена отводная трубка, одним концом соединенная с верхним бьефом, а другим — с ниж ним бьефом основного потока. На отводной трубке смонтирован
Рис. 146. Трубчатый водомер-регулятор со сходя щимся насадком.
/ — щитовое устройство; 2 — труба; 3 — насадок; 4, 5 — ко лодец; 6 — стенка.
счетчик «Космос». Конструкция водомера показана на рисунке 145. Вода, проходящая через счетчик, вращает целлулоидную крыль чатку, помещенную в бронзовый корпус. По числу оборотов крыль чатки отсчитывается суммарный сток, который передается через систему передач на циферблат.
Водомер-регулятор оборудован щитовым устройством и отно сится к регулируемым водомерным сооружениям.
Существует несколько конструкций парциальных водомеров. Различаются они конструктивными особенностями сооружения и счетчика.
Т р у б ч а т ы м и в о д о м е р а м и - р е г у л я т о р а м и со с х о д я щ и м и с я н а с а д к а м и часто оборудуют хозяйственные водовыделы на оросительных системах. Они рассчитаны на расход до 1,1 м3/с, а двухочковых — на 2,2 м3/с. Водомер-регулятор (рис. 146) состоит из выходного оголовка, щитового устройства; трубы и водо мерного конически сходящегося насадка.
Конический насадок имеет длину |
равную диаметру входного |
отверстия D, а диаметр выходного |
сечения d — 0,74D. Длина пря |
мого участка трубы от щитового устройства до сужения должна быть не менее 6 D, а истечение — затопленное. Эти водомеры при меняются при перепадах уровней от 2 до 60 см; погрешность в из мерении расходов 3—4%. Трубы, как и насадок, могут быть круг лого или прямоугольного сечения.
