3 Измерение скорости течения поплавками и определение расхода воды
Средствами измерения скоростей течения поплавками и вычисление скоростей течения воды в реках и каналах, т.е. в натуральных условиях, являются гидрометрические поплавки. Поплавками можно измерить скорость в поверхностном слое, на различных глубинах и среднюю скорость на вертикали. Соответственно этому различают поплавки поверхностные, глубинные и интеграционные.
Поверхностные поплавки чаще всего представляют собой деревянные цилиндры, отпиленные от бревен диаметром 8-30 см в виде "кружков" высотой 2-7см, более совершенные поплавки в виде крестовин из деревянных или пенопластовых досок с подвешенным грузом. Они применяются на больших реках. При ледоходе роль поплавков играют отдельные льдины.
Глубинные поплавки служат для измерения скоростей течения на заданной глубине. Они представляют собой небольшие сосуды шаровидной формы из стекла или синтетических материалов.
Средняя скорость на вертикале определяется следующим образом:
=
)/2
где Vпов - скорость, измеренная поверхностным поплавком,
Vгл - скорость, измеренная глубинным поплавком.
Поплавки - интеграторы служат для измерения средних скоростей на вертикали. Это небольшой поплавок, плотность которого меньше плотности воды. В качестве поплавка - интегратора можно использовать пузырьки воздуха, пластмассовые шарики, диаметром 30-35 мм, заполненные парафином, или другие типы поплавков, масса которых не меняется в воде.
Средняя скорость по вертикали определяется по формуле:
Vв= Σl / Σt ,
где l - расстояние, пройденное поплавком,
t - время всплытия поплавка.
В местах расположения промерных вертикалей назначают скоростные вертикали. Для них определяют поверхностную скорость течения:
V= l / t ,
где l - расстояние между верхним и нижним створами,
t - продолжительность хода, снятая с эпюра.
Далее определяют частичный фиктивный расход между скоростными вертикалями по формуле:
=
*∆w
где Vni - средняя поверхностная скорость, равная
=(
)/2
∆w- площадь сечения между двумя соседними вертикалями
Расход назван фиктивным потому, что он вычислен не по средней скорости по вертикали, а по средней поверхностной скорости.
Расходы прибрежных участков (левого и правого берегов) определяются по формуле:
ΔQфл = Кб·Vл·Δwл и ΔQфл = Кб·Vп· Δwп
Величина Кб зависит от очертаний берега и характера движения воды в прибрежных участках. Если берег пологий и глубина у уреза равна нулю, то Кб =0,7; если берег обрывистый Кб =0,8; при наличии гладкой стенки Кб =0,9; при наличии мертвого пространства около берега Кб =0,5.
Действительный расход будет равен:
Q = Kp·ΣQфi ,
где Кр - поправочный коэффициент.
Таблица 3 - Таблица для расчета скорости течения при помощи поплавков
Номер запускаемого поплавка
|
Расстояние от постоянного начала, м |
Время, с |
1 |
5,3 |
Нет течения |
2 |
10,3 |
Нет течения |
3 |
15,3 |
Нет течения |
4 |
20,3 |
Нет течения |
5 |
25,3 |
Нет течения |
6 |
30,3 |
Нет течения |
7 |
35,3 |
857 |
8 |
40,3 |
755 |
9 |
45,3 |
495 |
10 |
50,3 |
445 |
11(бакен) |
55,3 |
400 |
бакен
с
в
св.1
Рисунок 3- Схема створа бригады №2.
U = l / t (м/с) - поверхностная скорость течения
=10,00/857=0,012
(м/с)
=10,00/755=0,013
(м/с)
=10,00/495=0,020
(м/с)
=10,00/445=0,022
(м/с)
=10,00/400=0,025
(м/с)
=( )/2 –средняя поверхностная скорость.
=(0,025+0,022)/2=0,024
(м/с)
=(0,022+0,020)/2=0,021
(м/с)
=(0,020+0,013)/2=0,017
(м/с)
=(0,013+0,012)/2=0,013
(м/с)
Частичные фиктивные расходы между скоростными вертикалями определяются по формуле:
ΔQфi = Vni·Δw.
Кб =0,9 если имеется гладкая стенка.
Кб =0,5,когда мертвая зона.
Кб =0,8,если берег обрывистый.
Расходы прибрежных участков вычисляем по формуле:
ΔQфn = Кб·Un·Δwn
ΔQ1=0,5*0,013*11,825=0,0769 (м3 /с)
ΔQ2 =0,9*0,017*15,5=0,237 (м3 /с)
ΔQ3 =0,9*0,021*18,225=0,344 (м3 /с)
ΔQ4 =0,9*0,024*19,925=0,430 (м3 /с)
∑ΔQ= 1,0879 (м3/с)