4. Приклади розрахунків з визначення втрати завислих наносів.

Вправа 1. Обчислити витрату завислих наносів аналітичним способом, виміряну на р. Молочна біля с. Іванівка 29/V 2002 р., при двоточковому і одноточковому взятті проб води на каламутність.

Д а є т ь с я: Виписка з книжки КГ-5 для запису вимірювання витрат (табл. 3)

Н е о б х і д н о: 1.Обчислити каламутність води в точках взяття проб.

2. Для кожної швидкісної вертикалі обчислити середню одиничну витрату завислих наносів.

3. Обчислити витрату завислих наносів.

Р о з в ' я з а н н я: 1.За даними лабораторних обчислень виписуємо в графу 9 табл.3 масу наносів у точці Р_н в грамах і обчислюємо та записуємо у графу 11 значення каламутності у кожній точці на вертикалі ρ, в г/м³. Обчислення проводимо за формулою

ρ = Р_н · 10⁶ / W (4.1)

де W - об'єм проби води в мілілітрах або см³.

У нашому прикладі в точці 0,2 h на швидкісній вертикалі 3/1 каламутність води буде

ρ_0,2 = 0,2553 · 10⁶ / 1000 = 255 г/м³

2. Для обчислення витрати завислих наносів при взяті проб води на каламутність точковим способом необхідно насамперед обчислити для кожної точки одиничні витрати наносів г/(м²·с) за формулою

α=ρ · u (4.2)

де u - швидкість течії у точці в м/с.

Для нашого прикладу одинична витрата у точці 0,2h на вертикалі 3/1 буде

α_0,2=ρ_0,2 · u_0,2 = 255 · 0,80 = 204 г/(м²·с).

Середні одиничні витрати завислих наносів на кожній швидкісній вертикалі при одноточковому визначенні каламутності обчислюємо за формулою

α_сер=α_0,6 (4.3)

де α_0,6 - одинична витрата завислих наносів у точці на глибині 0,6h, яка дорівнює α_0,6=ρ_0,6 · u_0,6

При двоточковому взятті проб на вертикалі середня одинична витрата обчислюється за формулою

α_сер = 0,5 (α_0,2+α_0,8), (4.4)

де α_0,2 - одинична витрата завислих наносів у точці на глибині 0,2 h, яка дорівнює α_0,2=ρ_0,2 · u_0,2 , а одинична витрата завислих наносів у точці га глибині 0,8 h буде дорівнювати α_0,8=ρ_0,8 · u_0,8

За формулою (4.3) або (4.4) обчислюємо середні одиничні витрати на вертикалях, використовуючи дані табл.3. Результати обчислень записуємо в графу 12 цієї ж таблиці. Так, середня одинична витрата на вертикалі № 3/1 буде α_сер = 0,5(204 + 181) = 192 г/(м²·с).; а на вертикалі №21/7

α_сер =- α_0,6 =41,9 г/(м²·с).

3. Витрату завислих наносів R в кг/с обчислюємо за формулою

R = 0,001 , (4.5)

де α₁ , α₂ ,…, α_n - середні одиничні витрати наносів на швидкісних вертикалях, обчислені за формулами (4.2) та (4.4); ω₀ - площа водного перерізу між урізом води та першою швидкісною вертикаллю, м²; ω₂ , …, ω_n-1 - часткові площі водного перерізу між швидкісними вертикалями; ω_n - площа водного перерізу між останньою швидкісною вертикаллю та берегом; k -береговий коефіцієнт, значення якого приймається таким же, як при обчисленні витрати води; 0 001 - коефіцієнт переходу від грамів до кілограмів.

Таблиця 3.

Виписка з книжки для запису вимірювання витрат води та завислих наносів

№ вертикалі	Глибина, м	Глибина занурення вертушки		Швидкість у точці, м/с	Середня швидкість на вертикалі, м/с	Завислі наноси
		точка	м			№ про- би	№ фільтру	маса наносу Рн, г	об’єм проби W, мл	каламутність ρ, г/м3	одинична витрата наносів α, г/(м2·с)
						№ пля- шки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
3/1	2,00	0,2	0,40	0,80		44/8	89	0,2553	1000	255	204
		0,6	1,20	0,72	0,72	45/9	90	0,2462	1000	246	187
		0,8	1,60	0,65		46/10	91	0,2782	1000	278	181
…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…
21/7	0,78	0,6	0,47	0,32	0,32	77/30	122	0,1310	1000	131	41,9

У нашому прикладі обчислені витрати наносів за формулою (4.5) наведені у графах 13 і 14 табл.4. Витрата, склала R = 11,3 кг/с.

Аналогічним чином обчислюють за формулою (4.5) витрату завислих наносів і при одноточковому визначенні каламутності на швидкісних вертикалях. При цьому середні на вертикалях одиничні витрати наносів, які підставляються у цю формулу, обчислюють за результатами вимірювання каламутності в одній точці, тобто за формулою (4.3).

Вправа 2.

Обчислити аналітичним способом витрату завислих наносів, виміряну на р. Молочній біля с. Іванівка 29.V.2002 р. при сумарному способі визначення каламутності на вертикалях.

Д а н о : виписка з книжки для запису вимірювання витрати КГ-5 (табл. 4)

Н е о б х і д н о: 1. Обчислити сумарну пробу та середню каламутність для кожної швидкісної вертикалі.

2. Обчислити аналітичним способом витрату завислих наносів.

Р о з в ' я з а н н я : 1. Сумарна проба завислих наносів на швидкісній вертикалі визначається за масою наносів та за об'ємом проб у точках на вертикалі 0,2h та 0,8h. Так, сумарна проба на вертикалі 3/1 буде

Р_н.в. = Р_н.0,2 + Р_н.0,8 = 0,2553 + 0,2782 = 0,5335 г.

Сума об’ємів проб води, відібраних на вертикалі, буде відповідно

W_в = W_0,2 + W_0,8 = 1000 + 1000 = 2000 мл

Середня каламутність на вертикалі в г/м³ визначається за формулою

ρ_сер = Р_n · 10⁶ / W_в . (4.6)

У нашому прикладі на вертикалі № 3/1 середня каламутність буде ρ_сер = 0,5335 · 10⁶ /2000 = 267 г/м³.

Обчислені таким чином значення середніх каламутностей записуємо в графу 3 табл.5

2. При сумарному способі визначення каламутності води на вертикалі витрата зважених наносів обчислюється за формулою

R = 0,001 , (4.7)

де ρ₁, ρ₂, …, ρ_n —середні значення каламутності на швидкісних вертикалях, що визначені сумарним способом Q₀ і Q_n - часткові витрати відповідно між першою вертикаллю і урізом берега та останньою вертикаллю і урізом протилежного берега; Q₁, Q₂, … , Q_n-1 - часткові витрати води між швидкісними вертикалями.

Розрахунки заносимо у табл.5. Витрата завислих наносів між урізом правого берега та вертикаллю № 3/1 дорівнює:

R = Q₀ · ρ_сер.1 = 1,70 · 267 = 454 г/с= 0,454 кг/с.

Підсумовуючи часткові витрати завислих наносів (графа 5), отримаємо загальну витрату наносів. У нашому прикладі вона дорівнює 11,5 кг/с.

Таблиця 4.

Обчислення витрати завислих наносів аналітичним способом

№ вертикаліі	Відстань від постійного по-чатку , м	Глибина на вертикалі, м	Обчислення площі				Витрати води			Витрати завислих наносів
			Глибина між вертикалями, м	Відстань між вертикалямми	Площа водного перерізу, м2		Середня швидкість на вертикалі, м/с	Середня швидкість між вертикалями, м3/с	Витрата води між вертикалями ,г/м3	Каламутність середня на вертикалі, г/м3	Середня одинична витрата, г/м2·с		Витрата між вертикалями, кг/с
					Між промір-ними верти-калями	Між швидкіс-ними верти-калями					На вертикалі	Між вертикалями
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Ур. пр.б	2,5	0,00
			0,40	1,50	0,60
2	4,0	0,80
			1,40	2,00	2,80	3,40		0,50	1,70			134	0,46
3/1	6,0	2,00					0,72			266	192
…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…
21/7	32,0	0,78					0,32			131	41,9
22	34,0	0,55
			0,22	1,70	0,37	1,69		0,22	0,37			29,3	0,05
Ур. л.б	35,7	0,00
					ω = 34,7			Q = 20,8				R = 11,3

Таблиця 12.5

Обчислення витрати завислих наносів, виміряної сумарним способом

Обчислення вит рат № швидкісної вертикалі	Витрата води між швидкісними вертикалями, м3/с	Середня каламутність		Витрата завис-лих наносів між вертикалями, кг/с
		На вертикалі	Між вертикалями
1	2	3	4	5
Ур. Пр..б.		0,00
	1,70		267	0,454
3,1		267
….	….
21,7		131
	0,37		131	0,048
Ур.л.б		0,00
	Q = 20,7			R =11,5

Вправа 3. Обчислите аналітичним способом витрату завислих наносів, що виміряна на р. Молочній біля с. Іванівка 29.V.2002 р., при сумарному способі взяття каламутності для всього живого перерізу.

Д а н о : 1. Об'єм взятих проб води на каламутність у точках 0,2h та 0,8h (або у точці 0,6 h) на всіх швидкісних вертикалях W _сум = 12000 мл.

2. Сумарна маса наносів всіх проб Р_н.сум = 6,5760 г.

3. Витрата води, виміряна 29.V.2002 р., Q = 20,8 м³/с.

Н е о б х і д н о : 1. Визначити середню каламутність річного потоку.

2. Обчислити аналітичним способом витрату завислих наносів.

Р о з в ' я з а н н я : 1. Середня каламутність всього водного потоку в г/м³ обчислюється за формулою

ρ _{сер.пот.} = ρ _{н. сум.} · 10⁶ / W_сум. (4.8)

Підставляючи у цю формулу задані значення сумарного об’єму води всіх взятих проб та сумарну масу наносів, отримаємо

ρ _{сер.пот} = 6,5760 · 10⁶ /12000 = 548 г/м³.

2. Витрату завислих наносів при сумарному способі взяття проб води в потоці на каламутність визначають за формулою

R = 0,001 · ρ_{сер. пот}Q (4.9)

де ρ_{сер. пот} - середня каламутність всього потоку, г/м³, Q - витрата води річки, м³/с.

Підставляючи у формулу (12.21) отримані значення середньої каламутності річки та витрату води, отримаємо витрату наносів

R= 0,001 · 548 · 20,8 =11,4 кг/с.

Контрольні запитання

1. Що таке твердий стік і каламутність води?

2. Що називається наносами?

3. Що називається каламутнісю?

4. Які наноси відносять до завислих?

5. Які наноси відносять до донних?

6. Наведіть перелік приладів для відбору проб наносів.

7. Якими приладами відбираються проби на каламутність, як вони улаштовані і як з ними відбираються проби води?

8. Поясніть порядок вимірювання і обчислення витрат та стоку завислих та донних наносів.

9. Якими способами беруться проби води на каламутність при вимірюванні витрат наносів?

10. Поясніть порядок вирахування витрат завислих наносів.

11. Поясніть порядок вирахування стоку завислих наносів.

12. Як відбираються проби донних наносів та як вимірюється їх витрата і стік?

13. Який способ забору проб називається точковим?

14. Який способ забору проб називається сумарним?

15. Який способ забору проб називається інтеграційним?

16. Який способ забору проб називається аналітичний?

17. Поясніть графічний спосіб визначення витрат завислих наносів.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ