Вычисление расхода воды графическим способом

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: требуется вычислить расход воды, измеренный детальным способом

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: а) промеры гидрометрического створа; б) уравнение градуировочной зависимости вертушки; в) данные измерения скоростей течения вертушкой ГР-21 на пяти скоростных вертикалях (время наблюдения и число сигналов)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Строят градуировочную зависимость вертушки u=f(n) (рис. 25). Для этого задаются произвольно двумя значениями частоты вращения n лопастного винта и по уравнению u=а+bn (где a и b – коэффициенты градуировочной кривой) вычисляют значения ординат кривой.

Рис. 25. Градуировочная зависимость вертушки u=f(n)

2. По данным измерений скоростей течения в каждой точке на всех вертикалях сначала вычисляют суммарное количество оборотов лопастного винта вертушки, умножая число сигналов на 20 (для вертушки ГР-21). Затем делением суммы оборотов на продолжительность Т наблюдений определяется число оборотов h лопастного винта: n=N/T. По найденному числу оборотов по градуировочной зависимости u=f(n) находится скорость течения с точностью до 0,01 м/с.

3. На листе миллиметровой бумаги (40×60 см) по данным промера глубин гидрометрического створа вычерчиваются поперечный профиль русла, на котором показывается положение скоростных вертикалей (рис. 26). При выполнении работы масштаб глубины и ширины русла принимается соответственно 1 см – 0,2 м и 1 см – 2 м.

4. Вычерчиваются эпюры распределения скоростей течения на вертикалях (годографы) в масштабе глубин, принятом для профиля живого сечения. Масштаб скоростей, при выполнении работы, принимается 1 см –0,1 м/с. При построении эпюры необходимо учитывать, что значения поверхностной и донной скоростей откладываются на расстоянии 0,1 м, соответственно, от поверхности воды и дна. На чертеже указывается номер скоростной вертикали и глубина на ней; слева от эпюры выписываются значения глубин в точках измерения, справа – значения измеренных скоростей течения.

5. Для каждой вертикали определяется средняя скорость течения графическим способом посредством планиметрирования ее площади, численно равной элементарному расходу q_i. Средняя скорость на вертикали глубиной h_i выражается формулой: u=q_i / h_i.

6. Строится эпюра распределения средних скоростей по ширине реки. Для этого на профиле по вертикальным линиям, обозначающим скоростные вертикали, вверх от уровня воды откладываются значения средних скоростей и через полученные точки проводится плавная кривая. С построенной эпюры снимаются значения средних скоростей для каждой промерной вертикали и записываются в соответствующую графу вспомогательной таблицы на чертеже.

Рис. 26. Определение расхода воды и расхода взвешенных наносов

графическим способом

7. Для всех промерных вертикалей вычисляются элементарные расходы воды q_i, м²/с путем умножения средней скорости u_i на рабочую глубину h_i вертикали: q_i =u_i h_i. Вычисленные значения q_i записываются в соответствующую графу вспомогательной таблицы на чертеже.

8. По вычисленным значениям элементарных расходов строится эпюра их распределения по ширине реки над поперечным профилем русла в масштабе 1 см – 0,1 м²/с.

9. Производится планиметрирование площади, ограниченной линией уровня воды и эпюрой распределения элементарных расходов. Значения этой площади численно равно полному расходу воды Q, м³/с.

10. В сводной таблице на чертеже приводится следующие результаты расчетов: расход воды (Q, м/с); площадь живого сечения (w, м²); ширина реки (B, м); средняя глубина (h_ср= w/В, м); наибольшая глубина (h_max, м); средняя скорость течения в живом сечении (u_cр=Q/w, м/с); максимальная скорость в живом сечении (u_max,м/с).

11. Для изучения распределения скоростей в живом сечении в плоскости поперечного сечения на чертеже (см. рис. 26) проводятся линии равных скоростей – изотахи. Для этого в точках измерения скоростей на каждой вертикали необходимо выписать их значения и навести изотахи через 0,05 м/с.