Материал: 873

21

вспомогательный № 3 и фиксируют их перетянутыми с берега на берег размеченными канатами, закреплёнными за колья, забитые в грунт берегов.

Рис. 8. План (а) размешения гидростворов и поперечный профиль (б) лесосплавного лотка

Примечание. Обозначенные знаком Σ значения граф просуммировать.

Минимальное расстояние l между верхним и нижним вспомогательными створами должно быть не менее l ≥ (20 ÷ 30)v (где v — максимальная поверхностная скорость течения воды) или равным 0,5 ÷ 2 ширины реки.

Главный створ № 2 размещается посередине между вспомогательными створами. Поплавки пускают с пускового створа, размещённого выше верхнего створа на 10 — 20 см с берега или лодки из нескольких точек, но не менее 4. Для изучения распределения скоростей поплавки в каждой точке пускают так, чтобы главный створ в одной точке пересекали 2 — 4 поплавка. Моменты прохождения поплавков через створы № 1 и № 3 фиксируют секундомерами.

Места прохождения поплавков через створы засекают с помощью угломерных инструментов (теодолит, мензула) или по натянутым размеченным тросам.

22

Рис. 9. Схема разбивки нормальных гидрометрических створов на реке

Зная длину пути ( расстояние между створами № 1 и № 3), пройденного поплавками, точки пересечения ими створов и продолжительность времени движения, можно нанести траекторию последнего и рассчитать скорость движения поплавков, рассматривая ее как равномерную и прямолинейную.

Например, при пуске поплавков из 4 точек будем иметь средние скорости течения воды при продолжительностях их перемещений ti: vi=l/ti.

Среднюю поверхностную скорость vср.пов определяют графически или рассчитывают по формуле

Среднюю скорость для всего живого сечения рассчитывают по форму-

ле

где k — коэффициент перехода от средней поверхностной скорости к средней скорости живого сечения (принимается k = 0,8 — 0,85).

Результаты измерений скоростей течения, продолжительности движения поплавков и расстояния траекторий поплавков от постоянного начала заносят в «Журнал измерения скоростей течения воды поплавками», используя которые строят эпюру продолжительности хода поплавков (рис. 10), рассчитывают расход воды, зная площадь живого сечения, строят эпюры поверхностных скоростей и фиктивных элементарных расходов.

При измерении скоростей течения воды поплавками расход воды рассчитывают в такой последовательности:

1. На эпюре (см. рис. 10) через равные расстояния назначают скоростные вертикали, совмещая их с промерными, и для каждой скоростной вертикали с эпюры снимают продолжительность хода поплавка ti и вычисляют поверхностную скорость течения vповi = l/ti (l — расстояние между верхним и нижним контрольными створами).

23

Рис. 10. Эпюра продолжительности хода поплавков

2. По данным (результатам) промеров глубин hi и площади wi водного

где hi и вi — глубина воды по вертикалям и расстояния между ними по линии горизонта воды.

Так как измеренные поплавками скорости течения воды являются не средними для живого сечения, а поверхностными vповi, получаемые при этом элементарные расходы называют фиктивными и обозначают Qфi и Qф.

Действительный расход QД рассчитывают по формуле

где k — коэффициент перехода от фиктивного расхода воды к истинному. Расход вычисляют также графическим методом путём построения

эпюр поверхностных скоростей vповi и фиктивных элементарных расходов Qi (см. рис. 11).

Фиктивный элементарный расход — это произведение поверхностной скорости vповi на глубину hi в данной точке.

Площадь, ограниченная кривой Qф=Vповihi и линией горизонта воды, численно равна величине фиктивного расхода Qф, по которой действительный расход определяют введением переходного коэффициента.

Измерение скоростей течения воды батометрами. Объёмный метод измерения скоростей течения воды осуществляют с помощью батометров. Батометр состоит из резинового баллона (камера футбольного мяча) и вставленной в него металлической трубочки диаметром 6 мм, через которую баллон может наполняться водой. Действие батометра основано на зависимости

24

между количеством воды, попадающей в баллон в 1 секунду, и скоростью течения воды.

Рис. 11. Эпюра поверхностных скоростей 1 и фиктивных элементарных расходов воды 2

Приборы и инструменты: батометр, секундомер, шест (штанга) с линейными делениями, весы, мензурка, полевой журнал измерений.

Методические указания и содержание работы. После разбивки гидрометрического створа на реке (целесообразно использовать главный створ для сравнения результатов измерений предыдущими методами) или гидравлическом лотке производят следующие работы:

1.Промеряют глубину на скоростной вертикали и устанавливают, руководствуясь поставленной целью, способ измерения скоростей (в каких точках измерять). Для сравнимости рекомендуется измерять в тех же точках на скоростных вертикалях, как и для гидрометрической вертушки.

2.Прикрепляют батометр(ы) к шесту (штанге) в назначенных точках измерения скоростей течения воды ( рис. 12).

3.Опускают штангу с батометрами на нужную глубину, держа трубочками вниз по течению.

4.После опускания батометров на требуемую глубину поворачивают

их трубочками вверх по течению и одновременно пускают секундомер.

5.Выдерживают до заполнения поверхностного батометра на 2/3 объёма, поворачивают трубочками вниз по течению, засекая время, и вынимают из воды.

6.Измеряют объём воды, поступившей в батометры, мензурками.

7.Определяют удельную величину V в мл/с наполнения батометров водой, разделив измеренный объём воды в каждом из них на продолжительность времени измерения в секундах. Измерения в каждой точке повторяют не менее 3 раз, и определяют среднее значение.

8.По величине наполнения, используя тарировочную кривую, находят скорость течения воды.

Результаты измерений и расчётов заносят в табл. 10.

25

Рис. 12. Схема измерения скоростей течения батометрами в рабочем (а) и нерабочем (б) положениях: 1 – штанга; 2 – батометры

Таблица 10 Измеренные и расчётные значения объёма, продолжительности

наполнения и скорости течения воды

Расход воды при измерении скоростей течения воды батометрами рассчитывается аналогично гидрометрическому способу измерения с учётом конкретных условий.

В отчёте по лабораторной работе № 3 бригада представляет следующие сброшюрованные материалы лабораторных и полевых измерений и камеральной обработки:

1.План гидрографической съёмки участка реки в масштабе 1:500.

2.Продольный профиль участка реки.

3.Обработанные журналы измерения скоростей течения и расчёта расхода воды гидрометрической вертушкой, поплавками и батометрами с требуемыми графическими материалами.