З а д а н и е 5. Расчет расхода воды в реке

Д а н о. 1. Результаты промерных работ на створе: а) площади водного сечения между промерными вертикалями; б) средняя глубина реки на рабочем створе.

2. Скорости течения воды в точках наблюдения на скоростных вертикалях, измеренные вертушкой при основном способе определения средней скорости на вертикали.

3. Средняя и наибольшая скорости потока, измеренные поверхностными, глубинными поплавками или гидрометрическими вехами (соответственно скорость поверхностная и максимальная).

4. Уклон поверхности воды у места измерения расхода (I), значения коэффициента Шези (С), значение коэффициента шероховатости (n).

Т р е б у е т с я 1. Определить расходы воды в реке: а) гидрометрической вертушкой; б) поплавками или гидрометрическими вехами.

2. Рассчитать расход воды с помощью формулы Шези.

Р е ш е н и е 1. Расходом (Q) называется количество воды, протекающей через поперечное сечение русла в единицу времени. Определяется он как произведение площади водного сечения потока (W) на его среднюю скорость (v_ср):

Q = W· v_ср (м³/с).

При определении гидрометрической вертушкой общий расход (Q) равен:

Q = k ·v₁·W₁+(v₁+v₂)·W₂/2+······+(v_n-1+v_n)·W_n/2+ k ·v_n·W_n+1,

где v₁, v₂···· - средние скорости на вертикалях (м/с); W₁ - площадь водного сечения между берегом и первой скоростной вертикалью (м²); W₂, W₃···· - площади между скоростными вертикалями; W_n+1 - площадь между

Рис. 4. Поперечный профиль р. Мокши в районе Темникова.

последней скоростной вертикалью и берегом; k - коэффициент для скоростей на прибрежных вертикалях, принимаемых по табл. 2.

Таблица 2

Значение коэффициента k для скоростей на прибрежных вертикалях

Условия прибрежных зон	3начение коэффициента
Пологий берег с глубиной на урезе h = 0 м	0,7
Обрывистый берег или неровная стенка	0,8
Гладкая стенка	0,9
Наличие мертвого пространства	0,5

Средняя скорость на вертикалях (v_i) при основном (двухточечном) способе определяется по формуле:

v_i = (v_0,2h+v_0,8h)/2 (м/с),

где v_0,2h и v_0,8h скорости в точках наблюдения на глубинах соответственно 0,2 и 0,8 м всей глубины вертикали (h). Площадь между скоростными вертикалями определяется путем простого суммирования площадей между промерными вертикалями. При определении поверхностными и глубинными поплавками или гидрометрическими вехами общий расход воды, рассчитанный по вышеприведенной формуле (Q=W·v_ср) будет фиктивным (завышенным), так как на вертикалях поверхностные скорости выше, чем средние.

Действительный расход определяют, применяя переходный понижающий коэффициент К по формуле:

Q_дест. = К·Q_факт.

Коэффициент К рассчитывается по одной из формул Г.В.Железнякова:

К = 1,5 – 0,5·v_max/v_пов

2. При отсутствии данных непосредственного измерения скорости течения воды расход можно определить приблизительно, рассчитав с помощью формулы Шези среднюю скорость всего потока:

v_ср = С· h_ср·I (м/с),

где скоростной коэффициент Шези (С) определяется по прил. 1, а коэффициент n предварительно находится по прил. 2. После этого общий расход воды (Q) как произведение средней скорости на площадь водного сечения потока (W) находим по формуле:

Q = W·v_ср (м³/с).

Если поверхность ложа потока неоднородна по степени шероховатости, то скорость определятся для каждого индивидуального участка. Общий расход находится путем суммирования расходов воды на этих участках по формуле:

Q = Σ(W_i·v_iср),

где v_i - средняя скорость воды в пределах отдельного участка потока; W_i - площадь водного cечения этого участка.