Материал: 873

16

Точность вычисленных скоростей течения повышается с увеличением числа точек, в которых производятся измерения, и выбирается в зависимости от поставленной цели.

Средние скорости для частных (элементарных) расходов определяются по следующим формулам:

а) для крайних частей живого сечения

Приборы и инструменты для лабораторных измерений: гидрометрическая вертушка со штангой, секундомер, мерная линейка, микрокалькулятор.

Методика проведения и обработки результатов опытов. Измерение скоростей течения воды в лесосплавном лотке произвести упрощённо гидрометрической вертушкой, учитывая учебно-практическую направленность, в трёх точках в такой последовательности:

1.Проверить комплектность и работоспособность гидрометрической вертушки и установить из паспорта число оборотов m лопастного винта между сигналами (звонок или лампочка).

2.Измерить ширину в и глубину h воды в лотке, и используя их, рассчитать глубины (уровни) погружения оси верхушки под горизонт (уровень) воды, равные 0,2h; 0,6h и 0,8h и площадь w поперечного сечения лотка, равную для прямоугольной формы w=вh.

3.Закрепить вертушку на штанге сначала на уровне её погружения 0,2h

иустановить на выбранную вертикаль лопастным винтом против течения. Пропустить два — три сигнала, а затем начать отсчёт времени по секундомеру, приняв не менее пяти (или указанное преподавателем) сигналов (звонков или включений электролампочки). Включение и выключение секундомера производить по началу сигналов. Затем вертушку переставляют на следующий уровень 0,6h и все измерения повторяют.

4.Найти по числу оборотов лопастного винта в секунду по тарировочной кривой вертушки скорость течения воды (см. рис. 5).

5.Результаты измерений и расчётов свести в табл. 6.

6.Построить эпюру скоростей на вертикали и рассчитать расходы воды Q в лотке при трёхточечном и одноточечном способах измерения по форму-

ле Q=wv.

Выполнив измерения скоростей течения вертушкой в лабораторных условиях, студенты должны подготовится к проведению измерений в натурных условиях на реке.

17

Приборы и инструменты для измерения скоростей течения на реке: гидрометрическая вертушка со штангой, канаты, лодки, секундомеры, мерная лента, теодолит, нивелир.

Методика проведения и обработка результатов опытов при измерении скоростей течения вертушкой на реке. Перед началом исследований водного объекта для общего ознакомления с ним проводится предварительная рекогносцировка. Затем применительно к изучаемой теме должны быть выполнены следующие работы (подготовительные, натурные (полевые) и камеральные):

1.Выбор и разбивка гидрометрических створов — главного и вспомогательных, располагаемых на прямолинейном участке реки с параллельноструйным потоком и устойчивым руслом правильной формы, без водорослей, камней и других препятствий. Закрепление гидростворов размеренными канатами.

2.Съёмка участка местности и его описание (объём работы определяет ведущий преподаватель).

3.Промеры глубин и измерение расстояний, осуществляемые для выявления рельефа дна и имеющихся в русле реки препятствий, а также для количественной и координационной оценки элементов объекта. Измерения глубин производят по вертикалям, называемым промерными. Глубины измеряют наметками, гидрометрическими штангами, ручными лотами и эхолотами и выполняют с лодки или вброд в зависимости от ширины реки по поперечным, косым, продольным или смешанным галсам (створам).

4.Измерение скоростей течения и расчёт расходов воды (полевые и камеральные работы).

Для измерения скоростей течения воды по ширине гидроствора назначают скоростные вертикали (как правило, их стремятся совместить с промерными вертикалями), местоположение которых фиксируют расстоянием от постоянного начала, от которого им даётся порядковая нумерация.

Способы измерения классифицируют так: детальный (многоточечное измерение скоростей на большом количестве скоростных вертикалей), ос-

18

новной (трёхточечный не менее, чем на пяти скоростных вертикалях), сокращённый (одноили двухточечный) и ускоренный (применяется при детальном, основном и сокращённом способах при продолжительности измерения до 30 с).

5. Количество скоростных вертикалей для выполнения данной работы устанавливается с учётом рекомендаций и указаний ведущего занятия преподавателя . Измерение скоростей течения воды проводить пятиточечным способом с трёхкратной повторяемостью, включающим все остальные. Отработать более прочные и устойчивые квалификационные умения и навыки гидрометрических исследований. Техника измерения и расчёт скоростей течения воды гидрометрической вертушкой изложены выше для лесосплавного лотка.

6. Результаты измерений и расчётов расхода воды по четырём способам свести в табл. 7.

19

Окончание табл. 7

VII. Величины частных (элементарных) расходов, м3/с Способы:

одноточечный

двухточечный

трёхточечный

пятиточечный

Примечание. Х означает, что строка не заполняется.

По результатам и характеру измерений и расчётов гидрологических параметров реки, построить эпюры скоростей течения воды по вертикалям и поперечное сечение (живое сечение) гидроствора.

Измерение скоростей течения поплавками и расчёт скоростей течения. Поплавочный метод измерения скоростей течения воды является наиболее простым и применяется при быстроменяющихся горизонтах воды, во время ледохода, а также при малых скоростях, когда приборы не применимы.

Поплавки подразделяются на поверхностные и глубинные (см. рис. 7). Для исследований сплавных рек наиболее удобны поверхностные по-

плавки, как адекватные лесосплавным единицам.

Простейшая конструкция поверхностного поплавка представляет собой отпиленный от бревна цилиндр диаметром 10 — 20 см и высотой 5 — 6 см, окрашенный масляной краской и снабжённый для лучшей видимости флажками яркого цвета. В качестве поверхностных поплавков можно использовать бутылки, шары, куски дерева, льдины, детские кораблики и др.

Глубинные поплавки состоят из двух частей: верхней (поддерживающий поплавок — буёк) и нижней (подводный поплавок), соединённых гибкой связью .

В лабораторных условиях скорость течения воды измеряют в лесосплавном лотке, содержащем головную часть, куда поступает вода из напорного бака по подводящему трубопроводу. Расход регулируется задвижкой, установленной на нём.

Приборы и инструменты: рулетка, мерная линейка, пронумерованные бумажные поплавки, секундомер, канаты диаметром 2 — 3 мм из любого материала.

Методика проведения исследований

1.Разбить створы — главный II, вспомогательные I и III и пусковой 0

(рис. 8).

2.Измерить расстояние l между вспомогательными створами, ширину

ви глубину h в главном створе II.

20

3. Пустить поплавки в количестве от 3 до 8 поочерёдно из трёх точек (a, c, d) и зафиксировать время прохождения t между вспомогательными створами I и III. Измерить расстояние S от борта лотка до точек пересечения поплавком главного створа.

Рис. 7. Принципиальные схемы: поверхностного (а), глубинного (б) поплавков и гидрометрического шеста (в)

4. Результаты измерений скоростей течения и других параметров записать в табл. 8.

Таблица 8

Результаты измерений скоростей течения воды

расход Qф, который нужно сравнить с измеренным в лотке.

Для измерений скоростей течения воды в реке разбивают 4 нормальных (перпендикулярных к направлению течения) гидрометрических створа (см. рис. 9): пусковой, верхний вспомогательный № 1, главный № 2 и нижний