Визначення витрати ріки графоаналітичним методом
2.1 Мета, завдання і тривалість роботи
Необхідно обчислити основні гідравлічні характеристики ріки: площу поперечного перерізу ω, змочений периметр Р, середню глибину hсер, гідравлічний радіус R; визначити середню швидкість течії υсер, виміряну гідрометричною вертушкою; обчислити витрату води Q графоаналітичним методом. Тривалість роботи – 8 год.
2.2 Основні теоретичні положення
2.2.1 Визначення гідравлічних характеристик ріки
За результатами промірів глибин складають поперечний профіль ріки (профіль живого перерізу) в масштабах: горизонтальний 1:1000, вертикальний 1:50.
Обчислення основних гідравлічних елементів живого перерізу виконують за такими формулами:
а) площа живого перерізу ω:
,
(2.1)
де bi – відстані між промірними вертикалями;
hсері – середні глибини між суміжними вертикалями;
б) змочений периметр Р:
,
(2.2)
де ∆hi – різниця глибин суміжних промірних точок;
в) гідравлічний радіус R:
;
(2.3)
г) середня глибина hсер:
,
(2.4)
де Б - ширина ріки.
Обчислення виконують в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 - Визначення гідравлічних характеристик ріки
№№ промір-них верти-калей |
Відстані від постій- ного початку D, м |
Глиби- на h, м |
hсер |
bi |
ω i |
∆hi2 |
bi2 |
pi2 |
pi |
Р.л.б. 1 2 … Р.п.б. |
|||||||||
2.2.2 Визначення швидкості води
Визначення швидкості течії за допомогою гідрометричної вертушки може виконуватись на одній, двох і п'яти точках. Точки, в яких виконуються вимірювання, розміщуються близько до поверхні води, близько до дна і на 0,2h, 0,6h, 0,8h глибини вертикалі. Середня швидкість на вертикалі обчислюється за формулою:
.
(2.5)
Швидкість в промірній точці визначається за формулою:
,
(2.6)
де К1, К2, К3 – коефіцієнти, які визначаються при еталонуванні (тарированні) вертушки;
-
кількість обертів вертушки за секунду;
N – кількість обертів вертушки за час t.
Обчислення виконуються з точністю 0,001 м/сек.
2.2.3 Обчислення витрати води
В першу чергу обчислюють елементарну витрату q, яка дорівнює добутку швидкості на глибину:
(м2/с)
. (2.7)
За елементарними витратами знаходять часткові витрати ΔQ:
(м3/с).
(2 .8)
Для крайніх вертикалей ΔQ визначають за формулами:
,
.
(2.9)
Загальна витрата Q визначається так :
.
(2.10)
Послідовність обчислення така:
- за даними відомості промірів глибин будують профіль водного перерізу (рисунок 2.1);
- за значеннями швидкостей на вертикалях будують графік розподілу швидкостей по ширині ріки;
- з кривої швидкостей знімають з точністю 0,01 м/с швидкості для всіх промірних вертикалей;
- для кожної вертикалі обчислюють елементарну витрату і за цими даними будують криву розподілу елементарних витрат по ширині ріки; по своїй конфігурації ця крива повинна бути дзеркальним відображенням профілю дна;
- визначають часткові ΔQ витрати і загальну витрату Q;
- за даними вимірювання швидкостей на вертикалях проводять лінії рівних швидкостей (ізотахи) та графіки розподілу швидкостей по вертикалях.
В цьому суть графоаналітичного методу визначення витрати ріки.