- •Гладков г.Л.
- •1. Гидрометрические вертушки
- •1.1. Классификация гидрометрических вертушек
- •1.2. Вертушка гр-21м
- •1.3. Вертушка гр-99
- •1.4. Вертушка морская вм-м
- •1.5. Измеритель скорости потока исп-1м
- •2. Батометры для отбора проб воды на мутность
- •2.1. Батометр-бутылка
- •2.2. Вакуумный батометр
- •2.3. Определение массы взвешенных наносов в пробе воды
- •3. Эхолоты
- •3.1. Принцип работы эхолота
- •3.2. Эхолоты с электромеханическим самописцем
- •3.3. Эхолоты с электронной разверткой времени
- •Лабораторная работа №1 Гидрометрические вертушки
- •Лабораторная работа №2 Проверки исправности гидрометрической вертушки
- •Лабораторная работа №3 Измерение скоростей течения воды микровертушкой в гидравлическом лотке
- •Лабораторная работа №4
- •Практическая работа №2 Построение кривой расходов и подсчет годового стока по гидрометрическим данным
- •Практическая работа № 3 Экстраполяция кривой расходов по параметру м
- •Практическая работа №4 Вычисление расхода взвешенных наносов графическим способом
- •Библиографический список
- •Водные изыскания Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных и расчетно-графических работ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Гладков г.Л.
Журавлев М.В.
ВОДНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ
Учебно-методическое пособие по выполнению
лабораторных и расчетно-графических работ
Санкт-Петербург
2009
Рецензент:
Кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского
государственного университета –
Зернов А.В.
Гладков Г.Л., Журавлев М.В.
Водные изыскания: Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных и практических работ – СПб, СПГУВК, 2009. – 66 с.
Содержат описание гидрометрических приборов, используемых при проведении водных изысканий, а также методику и порядок выполнения лабораторных и практических работ по дисциплине “Водные изыскания” и “Водные исследования”.
Предназначены для студентов II и III курса очного отделения, обучающихся на гидротехническом факультете по специальности 270104.65 “Гидротехническое строительство” и 280302.65 “Комплексное использование и охрана водных ресурсов”.
«Санкт-Петербургский государственный
университет водных коммуникаций», 2009
Журавлев М.В., 2009
ВВЕДЕНИЕ
В учебно-методическом пособии описываются устройства, приемы и условия эксплуатации гидрометрических приборов и вспомогательного оборудования. Излагается содержание и порядок выполнения лабораторных и практических работ по дисциплине “Водные изыскания” и “Водные исследования”.
Целью выполнения лабораторных работ является изучение гидрометрических приборов и приобретение первичных навыков работы с ними. Полученные навыки работы с приборами и гидрометрическим оборудованием студенты закрепляют во время прохождения учебной практики на геобазе СПГУВК.
Практические работы включают выполнение расчетно-графических работ. В пособии приведен состав исходных данных и последовательность их выполнения. Исходные данные выдаются каждому студенту индивидуально. Каждая расчетно-графическая работа оформляется в виде пояснительной записки в соответствии с требованиями ЕСКД и должна содержать необходимые расчеты и графические материалы.
Текст записки должен быть написан на листах бумаги формата 210×297 мм. При выполнении расчетов выписываются все формулы, приводится расшифровка использующихся в них символов с указанием размерности и даются необходимые пояснения.
Все чертежи и графики должны выполняться карандашом на миллиметровой бумаге форматов 210×297 или 420×297 мм с соблюдением требований ЕСКД, указанием названия, масштаба и всех необходимых размеров и обозначений.
1. Гидрометрические вертушки
1.1. Классификация гидрометрических вертушек
Гидрометрические вертушки предназначены для измерения скоростей течения в отдельных точках потока. Принцип работы вертушек основан на вращении лопастного винта под действием набегающего потока.
Вертушки классифицируются по способу погружения в воду и по способу регистрации числа оборотов лопастного винта. По способу опускания в воду вертушки делятся на штанговые, тросовые и штанго-тросовые, а по способу регистрации числа выходных сигналов на механические, электрические и магнитоэлектрические.
Для опускания вертушек в точки измерения их закрепляют на штанге или тросе (рис. 1).
Рис. 1. Схемы опускания вертушки в поток:
а – жесткое крепление на штанге; б – подвес на тросе с вертлюгом
1 – вертушка; 2 – штанга; 3 – указатель направления течения; 4 – вертлюг;
5 – трос; 6 – карабин; 7 – гидрометрический груз)
Гидрометрическая штанга представляет собой металлическую трубу диаметром 25-28 мм. Для удобства перевозки штанги делают составными, из отдельных звеньев длиной 0,5-2,0 м. На поверхности штанги нанесены деления, по которым вертушка устанавливается на требуемой глубине. При работе штанга опирается нижним концом в дно реки, а верхний конец удерживается рабочим (рис. 2а). Внизу штанга снабжается поддоном, а на верхний конец ее надевается указатель направления течения (визир), который входит в комплект вертушки. Указатель применяется для установки вертушки перпендикулярно створу. Визир крепится на штанге так, чтобы его продольная ось совпадала с продольной осью вертушки. Он применяется при измерении скоростей на большой глубине и в мутной воде, когда вертушка сверху не видна. Погружение вертушки в воду на штанге применяют при глубине потока до 3 м.
Рис. 2. Измерение скоростей течения с гидрометрического судна (лодки):
а) погружение вертушки в точку измерения на штанге; б) погружение вертушки на тросе
1 – вертушка; 2 – штанга; 3 – гидрометрическая лебедка; 4 – гидрометрический груз;
5 – трос
При глубинах потока более 3 м используется тросовый подвес с грузом (рис. 1б). В этом случае вертушка крепится на вертлюге и погружается в воду при помощи гидрометрической лебедки (рис. 2б). Для уменьшения отклонения троса от вертикали применяется гидрометрический груз обтекаемой формы.
Вертлюг служит для подвеса вертушки и груза на тросе так, чтобы они были обращены навстречу течению. Вертлюг состоит из стержня с двумя кольцами и вращающейся части, к которой крепится вертушка. Посредством карабинов верхнее кольцо (серьга) вертлюга соединяется с тросом гидрометрической лебедки, а нижнее кольцо – с грузом.
Гидрометрические лебедки независимо от конструкции включают четыре основные части: станину, грузовую стрелу, барабан для троса, счетчик глубин для определения длины вытравленного троса.
Гидрометрические грузы имеют обтекаемую форму, обычно рыбовидную. Масса грузов составляет от 3-5 до 50-70 кг, в зависимости от скорости течения.
При измерении скоростей течения на средних и больших реках, гидрометрическое судно (лодка), с которого ведутся измерения, устанавливается на скоростных вертикалях на двух якорях.
Скорость течения в точке измерения определяется по зависимости скорости течения от числа оборотов лопастного винта, которая называется градуировочной (тарировочной) кривой (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость между числом оборотов лопастного винта и скоростью течения
Эта кривая позволяет указать ряд характерных значений скорости. Величина 0 называется начальной скоростью вертушки – это скорость, при которой вертушка еще не проявляет своих метрологических свойств. Значения скорости н.п и в.п, соответственно, нижняя и верхняя границы диапазона измеряемых значений скорости. Скорость к называется критической и определяется, как то показание вертушки, при котором и выше которого влияние механических сопротивлений на вращение лопастного винта становится незаметным.
Стабильность метрологических свойств вертушки снижается в области малых скоростей . На ее показания начинает влиять износ подшипников, засорение механизма, малейшие повреждения оси и лопастей. Влияет и температура воды, от которой зависит вязкость смазки.
График зависимости (n) устанавливается на заводе-изготовителе в результате градуировочных испытаний, которые проводятся в специальных бассейнах или установках. Рассеяние градуировочной зависимости оценивается в 0,5-2%. Оно определяет случайную инструментальную погрешность измерения скорости течения в точке.