Порядок проведение полевых работ описан в разделе 2 п.2.3.1. В результате имеем продолжительность наблюдений за скоростью течения воды в каждой промерной точке. Мы знаем через сколько оборотов вертушки каждый отсчет и сколько всего отсчетов. Умножением этих величин получим общее количество оборотов. Далее, зная общее количество секунд, в течении которого записывали непрерывные отсчеты оборотов, вычисляем число оборотов вертушки в секунду (делением оборотов на секунды) (рисунок 20, раздел 4.3).
Перевод количества оборотов в секунду в метры в секунду производится путём использования графика тарировочной кривой, индивидуального для каждой вертушки (по номеру лопастного винта). Для скоростей менее 1 м/с используется внутренняя шкала и верхняя кривая, для скоростей более 1 м/с наружная шкала и нижняя кривая. Иногда пишут формулу этой кривой для удобства пользования тарировочной кривой.
Вертушки других марок и иные измерители скорости течения могут сразу давать нам скорость течения в точке.
Получив скорости для каждой точки находим среднюю скорость на вертикали. Если у нас одна точка на вертикали, то Vср = V0,6Н;
2 точки: Vср = 0,5∙(V0,2Н+ V0,8Н)
3 точки: Vср = 0,25∙(V0,2Н+ 2∙V0,6Н +V0,8Н)
Далее производим расчёт площадей между вертикалями по промерам глубин, смотри выше (рисунок 14, раздел 2.4). Результаты расчёта вносим в таблицу (рисунок 32, раздел 4.3), Умножением средней скорости между вертикалями на площадь сечения между вертикалями получаем расход воды между вертикалями. Сложив расходы между вертикалями, получаем расход воды в реке.
Затем заполняем титульный лист журнала измерения расхода воды вертушкой (рисунок 19, раздел 4.3).
4.2.2. Вычисление расхода воды в реке поверхностными поплавками (полный метод) с заполнением журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками.
Порядок проведение полевых работ описан в разделе 2 п.2.3.2. В результате имеем продолжительность хода 20 поплавков и место их прохождения через центральный створ, а также расстояние между створами (рисунок 21, раздел 4.3) .
После записи результатов прохождения 20 поплавков, наносим их на сетку в виде точек, подобрав масштабы расстояний от ПН и времени прохождения таким образом, чтобы занять всё расчётное поле. Для этого на клетчатке в журнале на поле координат t = f( l) (в специально отведенных в журнале осях координат «Продолжительность хода поплавков» и «Расстояние от ПН до поплавков по среднему створу») нанести точки. По оси ординат откладывается продолжительность хода поплавков (t), по оси абсцисс − расстояние от постоянного начала (l). Затем группируем поплавки по ширине реки (рис. 33, , раздел 4.3) и подписываем в журнал номер группы каждому из поплавков (рисунок 21, раздел 4.3).
Затем вносим номера групп в следующую расчётную таблицу (рис 34, раздел 4.3) и считаем среднее место прохождение и среднее время каждой группы (как среднеарифметическое).
Средняя скорость группы считается как расстояние между стартовым и финишным створами делённое на среднее время группы. Средние расстояния от постоянного начала рассчитываются для проведения границ групп, которые разделят наш поперечный профиль на интервалы, соответствующие группам поплавков (струям потока).
Расчет площадей производится по промерам глубин (рис 35, раздел 4.3). Так как центральный поперечник совпадает со створом измерения расхода воды вертушкой, то расчёт элементарных площадей будет аналогичен расчёту, проведённому в журнале измерения расхода воды вертушкой, поэтому переписываем результаты расчётов оттуда, кроме интервалов – они будут отличаться, т.к. там границами служили скоростные вертикали, а здесь – средние между средними расстояниями от ПН соседних групп. Получаем площади сечений групп. Заносим номера групп, скорости групп и соответствующие им площади в новую таблицу и считаем фиктивные расходы групп: Qфикт_группы =Vгруппы∙Fгруппы
Фиктивный расход: Q0 = ∑ Qфикт_групп
Истинный расход: Q= Q0 ∙ K0, где K0 = С/(С+6); 
, где
С – коэффициент Шези, γ – коэффициент шероховатости русла выбирается из таблице по описанию ((рис 36, раздел 4.3)), R – гидравлический радиус (R≈Hср),
Hср = F / B, где F – площадь поперечного сечения (м2), В – ширина реки в метрах.
Ширина (В) равна сумме расстояний между промерными точками (графа 4 рис. 35, раздел 4.3), а площадь (F) равна сумме площадей сечений между промерными точками (графа 6 и 7 рис. 35, раздел 4.3).
Рассчитав фиктивный расход по таблице (рис. 37, раздел 4.3), получаем истинный, путем учета шероховатости русла (рис. 23, раздел 4.3),. Далее заполняем титульный лист журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками (рис. 22, раздел 4.3)
4.2.3. Вычисление расхода воды в реке поверхностными поплавками (экспресс-метод) - маршрут с заполнением журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками и вычислением площадей сечения всех поперечников.
Порядок проведение полевых работ описан в разделе 2 п.2.3.3. В результате имеем продолжительность хода 5 самых быстрых поплавков и расстояние между створами.
После записи результатов прохождения 5 поплавков, выбираем 3 самых быстрых поплавка (с минимальным временем прохождения). Рассчитываем скорость трех самых быстрых поплавков как расстояние между створами деленое на время его прохождения поплавком по формуле v= l/t, где l – расстояние между створами, t – время прохождения поплавком участка между створами. Таким образом имеем 3 максимальных скорости поплавков.
Затем рассчитываем среднюю из трёх скорость течения как среднеарифметическую. vср = ( v1 + v2+ v3)/3
Далее рассчитываем площади поперечного сечения для всех створов в таблице, по образцу рисунка 10 (с учетом, что расстояние считаем от УВЛБ, где оно равно 0 м, далее по промерным точкам, в зависимости от реки через 0.5 м или 1 м (см. п.2.2.2)).
Средняя площадь сечения рассчитывается через площади сечений всех 3-х поперечников (F1, F2 и F3), которые вычисляются по промерам глубин (смотри раздел промеры глубин). Fср = ( F1 +2 F2+ F3) / 4
Теперь можем рассчитать фиктивный расход, как произведение средней скорости течения на среднюю площадь живого сечения Qфикт =Vср∙Fср
Истинный расход: Q= Q0 ∙ K0, где K0 = С/(С+14); 
, где
С – коэффициент Шези, γ – коэффициент шероховатости русла выбирается из таблице по описанию (рис. 14), R – гидравлический радиус (R≈Hср),
Hср = Fср / Bср, где Fср – средняя площадь поперечного сечения (м2) (уже рассчитана), Вср – средняя ширина реки в метрах (рассчитываем как среднеарифметическое ширин реки по нашим поперечникам (В1, В2 иВ3), Вср = (В1 +В2+В3)/3.
Рассчитав расход, заполняем титульный лист журнала измерения расхода воды поверхностными поплавками (таких расчётов обычно 2 – в начале и конце маршрута, они вписываются в один журнал с разными индексами, например, Qнач и Qкон; при необходимости (при нехватке места в таблице) промеры глубин записываются на дополнительных листах) – пример расчета смотри на рисунке 24, раздел 4.3.
4.2.4. Вычисление расхода объемный метод (дебет для источников)
Для того, чтобы изменить расход (дебет) источников объемным методом, необходимо взять сосуд с широким горлом (банка, кружка) известного объема (в литрах) и засечь время заполнения этого объема водой (в секундах). Затем поделив объем емкости на время ее заполнения получим расход воды в литрах в секунду. w/t=Q Данные вносим в ведомость обследования источников (рис. 30, раздел 3.3).
4.2.5. Вычисления максимального половодного расхода графо-аналитическим методом по меткам высоких вод, с использованием графика поперечного профиля реки в гидрометрическом створе (порядок построения графика см п.5.3.2.).
Расчёт максимального половодного расхода воды производится графо-аналитическим методом по графику поперечного профиля реки в гидрометрическом створе, выполненном на миллиметровке (смотри рис. 26 в разделе 5.5).
· - На график наносим уровень высоких вод (УВВ) по отметке УВВ из журнала нивелировки.
· - Выбираем единичную расчётную клетку (5 х 5 мм) и рассчитываем её площадь (Fед.кл.), используя вертикальный и горизонтальный масштаб нашего графика.
· - Считаем для всего живого сечения при уровне высоких вод (от дна до УВВ) количество целых клеток (nц) и дробных клеток (nдроб)(любые нецелые клетки).
· - Рассчитываем площадь живого сечения при УВВ по формуле:
FУВВ = (nц + ½ nдроб ) · Fед.кл
· - Рассчитываем ширину реки при УВВ (ВУВВ), сняв её с графика и пересчитав с учётом горизонтального масштаба графика.
· - Средняя глубина при УВВ (НУВВ) рассчитывается делением FУВВ на ВУВВ.
НУВВ = FУВВ / ВУВВ
· - Уклон рассчитываем по измеренным нами урезным кольям. Берём верхнюю (УК1) и нижнюю (УК5) отметки уpезов и делим на расстояние между этими урезами (L1-5). Получаем уклон∙(I), который и используем при дальнейшем расчёте расхода воды при УВВ.
I= (УК1- УК5)/ L1-5
Отметки урезов верхнего и нижнего створов и полученный уклон записываем на титульный лист журнала измерения расхода воды гидрометрической вертушкой и поплавками. Умножив величину уклона на 1000 мы получаем его значение в промилле (0/00).
· - Скорость течения находим по формуле:
V = C∙√(R·I),
где I- уклон, а R – гидравлический радиус, который для наших расчётов принимаем равным средней глубине (НУВВ), С = 87 / (1+γ/√R),
γ – коэффициент, учитывающий шероховатость русла, выбираем из таблицы на рисунке 16 в зависимости от характеристики русла.
· - Максимальный половодный расход (при УВВ) (QУВВ) находим по формуле:
QУВВ = FУВВ ∙V
Пример расчета максимального половодного расхода (при УВВ) представлен на рисунке 38, раздел 4.3.
4.3. Примеры оформления расчетных и графических материалов по разделу 4.
Рисунок 19. Пример журнала измерения расхода воды гидрометрической вертушкой (листы 1 и 2из 4 листов журнала).
Рисунок 20. Пример журнала измерения расхода воды гидрометрической вертушкой (листы 3 и 4 из 4 листов журнала).
|
Номер поплавка | Место прохождения через средний створ от пост. начала, м | Отметка времени прохода через створ | Продолжи-тельность хода поплавков, с | Номер группы, к которой отнесен поплавок |
Примечание | ||
| верхний | средний | нижний | |||||
| 1 | 13.5 | 65 | I | ||||
| 2 | 18.5 | 28 | II | ||||
| 3 | 20.5 | 20 | III | ||||
| 4 | 24.5 | 22 | IV | ||||
| 5 | 25.3 | 29 | IV | ||||
| 6 | 25.0 | 27 | IV | ||||
| 7 | 28.0 | 52 | V | ||||
| 8 | 17.0 | 27 | II | ||||
| 9 | 22.0 | 19 | III | ||||
| 10 | 21.0 | 21 | III | ||||
| 11 | 20.0 | 21 | III | ||||
| 12 | 25.5 | 34 | IV | ||||
| 13 | 17.0 | 29 | II | ||||
| 14 | 24.0 | 18 | IV | ||||
| 15 | 20.0 | 23 | III | ||||
| 16 | 22.0 | 19 | III | ||||
| 17 | 18.0 | 29 | II | ||||
| 18 | 13.0 | 23 | II | ||||
| 19 | 17.0 | 25 | II | ||||
| 20 | 17.5 | 27 | II | ||||
Рисунок 21. Пример измерения скоростей течений поплавками.
Рисунок 22. Пример оформления журнала расчета расхода воды поверхностными поплавками лист 1 .
Рисунок 23. Пример оформления журнала расчета расхода воды поверхностными поплавками лист 2 .
Рисунок 24. Пример оформления журнала расчета расхода воды поверхностными поплавками (экспресс-метод) на 2листах.
| № верти- кали | Средняя скорость, м/сек | Площадь сечения между вертикалями, м2 | Расход воды между вертикалями, м3/сек | ||
| на вертикали | между вертикалями | ||||
| УВЛВ | 0 |
0,63 | 0,83 |
0,52 | |
| 1 | 1,25 | ||||
|
1,39 |
0,55 |
0,76 | |||
| 2 | 1,52 | ||||
|
1,31 |
0,60 |
0,79 | |||
| 3 | 1,10 | ||||
|
0,55 |
1,22 |
0,67 | |||
| УВПБ | 0 | ||||
|
|
|
| |||
| ∑ | 2,74 | ||||
Рисунок 32. Расчет расхода воды гидрометрической вертушкой.
Рисунок 33. Группировка поплавков.
| Номер группы | Средняя продолжительность хода поплавков, сек | Средняя поверхностная скорость поплавков, м/сек | Среднее расстояние от постоянного начала, м | Полусумма средних расстояний, м | |
| I | 65 | 0.31 | 13.5 | ||
| 15.8 | |||||
| II | 27 | 0.74 | 18.0 | ||
| 19.5 | |||||
| III | 21 | 0.95 | 21.0 | ||
| 23.0 | |||||
| IV | 25 | 0.80 | 25.0 | ||
| 26.5 | |||||
| V | 52 | 0.38 | 28.0 | ||
Рисунок 34. Пример группировки поплавков
| № промерных точек | Расстояние от постоянного начала, м | Глубина, м | Расстояние между промерными точками, м | Средняя глубина между промерными точками, м | Площадь сечения между промерными точками, м2 | Площадь сечения между скоростными вертикалями, м2 | Примечание | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| УВЛБ | 10,81 | 0,00 | 0,19 | 0,01 | 0,00 | 2,28 |
| |
|
| 11,0 | 0,03 | ||||||
| 1,00 | 0,17 | 0,17 |
| |||||
|
| 12,0 | 0,30 | ||||||
| 1,00 | 0,31 | 0,31 |
| |||||
|
| 13,0 | 0,31 | ||||||
| 1,00 | 0,36 | 0,36 |
| |||||
|
| 14,0 | 0,40 | ||||||
| 1,00 | 0,60 | 0,60 |
| |||||
|
| 15,0 | 0,79 | ||||||
| 1,00 | 0,84 | 0,84 |
| |||||
|
| 16,0 | 0,89 | ||||||
| 1,00 | 0,85 | 0,85 | 3,73 |
| ||||
|
| 17,0 | 0,80 | ||||||
| 1,00 | 0,85 | 0,85 |
| |||||
|
| 18,0 | 0,90 | ||||||
| 1,00 | 0,95 | 0,95 | ||||||
|
| 19,0 | 1,00 | ||||||
| 1,00 | 1,08 | 1,08 | ||||||
|
| 20,0 | 1,15 | ||||||
| 1,00 | 1,23 | 1,23 | 5,26 | |||||
|
| 21,0 | 1,30 | ||||||
| 1,00 | 1,34 | 1,34 | ||||||
|
| 22,0 | 1,37 | ||||||
| 1,00 | 1,36 | 1,36 | ||||||
|
| 23,0 | 1,35 | ||||||
| 1,00 | 1,33 | 1,33 | ||||||
|
| 24,0 | 1,30 | ||||||
| 1,00 | 1,30 | 1,30 | 3,70 | |||||
|
| 25,0 | 1,30 | ||||||
| 1,00 | 1,25 | 1,25 | ||||||
|
| 26,0 | 1,20 | ||||||
| 1,00 | 1,15 | 1,15 | ||||||
|
| 27,0 | 1,10 | ||||||
| 1,00 | 1,05 | 1,05 | 2,45 | |||||
|
| 28,0 | 1,00 | ||||||
| 1,00 | 0,92 | 0,92 | ||||||
|
| 29,0 | 0,83 | ||||||
| 1,00 | 0,47 | 0,47 | ||||||
|
| 30,0 | 0,10 | ||||||
| 0,20 | 0,05 | 0,01 | ||||||
| УВПБ | 30,2 | 0,00 | ||||||
| 20,39 |
| 17,42 | 17,42 |
| ||||
| ∑ |
Рисунок 35. Вычисление площади водного сечения.
| № | Характеристика русла | g |
| 1 | Естественное русло в весьма благоприятных условиях (чистое, прямое, незасоренное, земляное, со свободным течением) | 1,25 |
| 2 | Русла постоянных водотоков равнинного типа в благоприятных условиях состояния ложа и течения воды. Периодические потоки (большие и малые) при очень хорошем состоянии поверхности и формы ложа | 2,00 |
| 3 | Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водотоков в обычных условиях, извилистые, с некоторыми неправильностями в направлении струй, или же прямые, но с неправильностями в рельефе дна (отмели, промоины, местами камни). Земляные русла периодических водотоков (сухих логов) в относительно благоприятных условиях | 2,75 |
| 4 | Русла больших и средних рек значительно засоренные, извилистые и частично заросшие, каменистые, с неспокойным течением. Периодические (ливневые и весенние) водотоки, несущие во время паводка заметное количество наносов, с крупногалечным или покрытым растительностью ложем. Поймы больших и средних рек, сравнительно разработанные, покрытые нормальным количеством растительности (трава, кустарник) | 3,75 |
| 5 | Русла периодических водотоков, сильно засоренные и извилистые. Сравнительно заросшие, неровные, плохо разработанные поймы рек (промоины, кустарники, деревья) с наличием заводей. Галечно-валунные русла горного типа, с неправильной поверхностью водного зеркала. Порожистые участки равнинных рек | 5,50 |
| 6 | Реки и поймы, значительно заросшие (со слабым течением), с большими глубокими промоинами. Валунные, горного типа, русла с пенистым течением, с изрытой поверхностью водного зеркала (с летящими вверх брызгами воды) | 7,00 |
Рисунок 36. Классификация русловых коэффициентов естественных водотоков по Срибному.
| № группы | Средняя скорость группы, м /с | Площадь сечения в интервале, м2 | Фиктивный расход воды в интервале, м3/с |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | 0,31 | 2,28 | 0,71 |
| 2 | 0,74 | 3,73 | 2,76 |
| 3 | 0,95 | 5,26 | 5,00 |
| 4 | 0,8 | 3,70 | 2,96 |
| 5 | 0,38 | 2,45 | 0,93 |
| ∑ | 12,36 |
Рисунок 37. Вычисление расхода воды.
Рисунок 38. Вычисление максимального половодного расхода воды.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 1463.
