Лабораторная работа №3 Измерение скоростей течения воды микровертушкой в гидравлическом лотке

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: требуется измерить скорости течения микровертушкой в трех точках на пяти вертикалях и вычислить расход воды аналитическим способом.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Производится измерение скоростей течения микровертушкой на заранее размеченных в лотке вертикалях в трех точках по глубине каждой вертикали: 0,2h; 0,6h и 0,8h (где h – рабочая глубина). Для этого вертушка крепится к штанге на требуемой глубине и опускается в воду. Установив вертушку перпендикулярно гидрометрическому створу, одновременно включают счетно-импульсный механизм вертушки и секундомер. По истечении 60 с (время выдержки вертушки) измерения прекращают выключением счетчика импульсов. По индикаторному устройству определяется суммарное число оборотов лопастного винта. Данные работы вертушки записываются в журнал «Измерения на скоростных вертикалях» (табл. 2).

Таблица 2

Номер вертикали	Расстояние от пост. начала, м	Рабочая глубина, м	Глубина погружения вертушки		Сумма оборотов	Продолжительность измерения, с	Число оборотов, 1/с	Скорость, м/с
			В долях глубины	В метрах
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0,30	0,26	0,2	0,052	88	60	1,47	0,29
			0,6	0,156	78	60	1,30	0,26
			0,8	0,208	63	60	1,05	0,21
2	0,60	0,26

2. Определяется скорость в точке. Делением суммы N лопастного винта на продолжительность Т наблюдений рассчитывается число оборотов п в одну секунду: п=N/Т. Затем по найденному числу оборотов по градуировочной (тарировочной) зависимости находится соответствующая скорость течения. Результаты вычислений записываются в табл. 2.

3. Вычисляется расход воды аналитическим способом в следующей последовательности:

а) определяется площадь отсеков между скоростными вертикалями f_s посредством планирования частей поперечного профиля или аналитически. Результат вычисления записывается с точностью: при f_s < 10 м² – до 0,01 м²; при 10≤ f_s< 100 – до 0,1 м²; при f_s≥ 100 м² – до 1 м²;

б) вычисляется средняя скорость на вертикалях _N по формуле:

(1)

где _0,2h, _0.6h и _0.8h – соответственно значения измеренных скоростей в точках 0,2h, 0,6h и 0.8h каждой вертикали N;

Вычисленные значения скоростей течения округляются до 0,01 м/с.

в) средняя скорость _S в отсеке между скоростными вертикалями вычисляется как полусумма полученных на них значений _Ni и _Nj: _S=0,5(_Ni +_Nj).

Для прибрежных отсеков водного сечения (от уреза до первой скоростной вертикали и от последней вертикали до уреза воды) средняя скорость принимается равной средней скорости на ближайшей к берегу скоростной вертикали, умноженной на коэффициент k, значения которого берутся в зависимости от характера берега (при выполнении работы принимается значение k=0,9);

г) частичные расходы ΔQ_S находят как произведение _Sf_S, а полный расход Q – как сумму частичных расходов  ΔQ_S.

Расчетная формула для полного расхода через живое сечение имеет вид:

(2)

Вычисленные значения расходов воды округляются до 10 м³/с при Q≥1000м³/с, до трех значащих цифр при 10≤Q≤1000 м³/с, до 0,01 м³/с при 0,1≤Q≤10 м³/с, до 0,001 м³/с при Q_s<0.1 м³/с.

Результаты вычислений сводятся в табл. 3.

Таблица 3

Вычисление расхода воды

№ скоростных вертикалях	Средняя скорость, м/с		Площадь поперечного сечения между вертикалями, м^2	Расход воды между вертикалями, м^3/с
	на скоростной вертикали	Между вертикалями
1	2	3	4	5
k=0,9 1 2 3 4 5 k=0,9	0,15 0,17 0,19 0,13 0,11	0,14 0,16 0,18 0,16 0,12 0,10 	0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,48	0,011 0,013 0,014 0,013 0,010 0,008 0,069