Результаты расчета помещаем в графу 6

4. Рассчитываем площадь сечения между промерными точками:

f_i = L_i h_срi

f₁=L₁h_ср.1= 32.0.1, 50=48, 0 м² и т. д.

Результаты расчета заносим в графу 7

5. Ширина реки равна разности урезов правого и левых берегов

В= 399-35=364 м.

6. Общая площадь живого сечения равна

м²

7.Средняя глубина потока реки равна

h_ср= м.

8. Смоченный периметр Р рассчитывается по формуле:

Р=

Для участка реки от уреза левого берега до промерной точки № 1

Р_{1= ;} Для второго участка реки между промерными точками №1 и 2

Р₂= м

Аналогично определяются значения Р между всеми остальными точками профиля.

Сумма частных Р_i составит смоченный периметр реки Р.

9. Гидравлический радиус – частное от деления площади живого сечения F на смоченный периметр Р:

R = м

Рис. 1.1. Поперечный профиль русла реки.

Рис. 1.2. Схема к определению смоченного периметра.

Далее, на миллиметровой бумаге строим профиль поперечного сечения русла. По оси абсцисс откладываем расстояния от постоянного начала до промерных точек, а по оси ординат – отметки дна (или глубины).

Затем наносим рабочий уровень воды и обязательно уровень высоких вод. Кроме того, под профилем выписывают: номер промерных точек, расстояния от постоянного начала, глубины воды, отметки земли и характеристику грунта дна и берегов.

Для построения профилей используют масштабы

- горизонтальный в 1 см – 2,5,10,20,50,100,200 м.;

• вертикальный в 1 см – 0,5;1.0, 2, 5, 10 м.

Масштаб выбирают в зависимости от ширины и глубины водотока.

1.2. Вычислить расход воды, измеренный гидрометрической вертушкой.

Задача. Вычислить расход воды детальным аналитическим методом.

Исходные данные: 1. Промеры глубины (таблица 1.4);

2. Вычислить средние скорости на вертикалях (графа 15, таб.1.4).

Рис. 1.3. Эпюры скоростей течения по вертикалям

р. Оби у г. Новосибирска за 18.04.1950г.

Таблица 1.2.

Таблица 1.3

F = 2634м² Q = 2142м/сек³

Таблица 1.4

Порядок расчета:

1.Средняя скорость течения на вертикалях вычисляется по формуле:

V_ср = 0, 1(V_пов+3V_0,2+3V_0,6+2V_0.8+V_дон) =

=0, 10(0,849+3^.0,817+3^.0,73+2^.0,655+0,584) = 0,745

2.Площадь водного сечения f_0,f₁,f₂…f_n вычисляются по формуле f₀=( ,

где h_0, h_1, h_2…,h_n - измеренные глубины соответственно в первый, второй и.д. точках профиля;

H_1, H₂, H_n – глубина на первой и т.д. скоростных вертикалях;

В_0,…в_n – расстояния соответственно между урезом воды и ближайшей промерной точкой и т.д.

Таким образом, площади сечения между скоростными вертикалями получаются как суммы площадей между промерными вертикалями (см. графа 9,таб.1.3) . Сумма всех площадей по графе 9 дает общую площадь живого сечения реки и равна 2634 м² (F)

3.Расход воды вычисляется по формуле

Q = r₁v₁f₁+( ,

где r₁ - коэф. (для скорости V₁) шероховатости берега.

Частные расходы записываются в графу 12 табл.63. Сумма частных расходов равна Q = 2142

4.Средняя скорость течения реки есть частное от деления общего расхода на общую площадь живого сечения F:

V_ср =

5.Ширина реки есть разность от уреза левого и правого берегов

В = 1060 – 9 =1051 м.

6. Наибольшая скорость выбирается из таблицы № 64 V_наиб.=1,12

7. Средняя глубина Н_ср=

8. Наибольшая глубина выбирается из всех глубин Н_наиб = 4,06м

Все эти данные помещаются в таблицу принятых данных (табл.1.2).

1.3. Построение кривых зависимости расходов от уровней воды

Задача. 1.Построить кривую расходов воды для периода свободного русла реки при наличии однозначной связи между расходами и уровнями по данным измерений расходов.

Исходные данные:

1.Ведомость измеренных расходов воды (табл. 1.5)

Таблица 1.5

Измеренные расходы воды (ИРВ) р. Волги у г. Ржева за 1953г.

№№ расходов	Уровень воды над нулем графика на основном водомерном посту, см	Расход воды, м3/сек	Площадь водного сечения, м2	Скорость течения (средняя), м/сек
1	2	3	4	5
17 18 19	345 390 347	502 614 506	409 458 412	1,23 1,34 1,23
1	2	3	4	5
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49	286 244 209 190 173 222 327 356 347 306 284 255 244 212 176 143 137 136 140 229 126 82 191 210 158 199 148 278 220 152	390 314 249 226 194 274 476 540 506 437 381 327 302 256 202 153 139 153 153 289 132 85,3 220 256 184 234 166 376 272 166	347 301 264 247 227 276 384 417 406 362 339 308 297 262 230 194 190 188 193 283 181 137 242 263 213 252 200 331 273 204	1,12 1,04 0,94 0,91 0,85 0,99 1,24 1,29 1,25 1,21 1,12 1,06 1,02 0,98 0,88 0,81 0,73 0,81 0,79 1,02 0,73 0,62 0,91 0,97 0,86 0,93 0,83 1,14 1,00 0,81

Порядок выполнения работы:

Колебания уровней воды в реке обусловлены изменениям расходов воды. Каждому значению расхода воды отвечает в данном живом сечении одно определенное значение уровня воды.

График, выражающий связь между расходом Q и уровнем H, называется кривой расходов и состоит из трех зависимостей:

Q = f₁(H) - кривая расходов,

F = f₂(H) – кривая зависимости площади живого сечения от Н,

V_ср = f₃(H) - кривая зависимостей скорости течения от уровня.

А в целом, расход воды является функцией Q=f(H,J,F,N), где:

Н- уровень воды; J – продольный уклон поверхности воды; F – площадь живого сечения; N- коэффициент шероховатости русла.

Перед построением графических зависимостей необходимо:

1. Определить и проанализировать полноценность и точность расчетов Q,Н,V;

2. Оценить геодезическую основу гидроствора и русла (наличие пойм, островов, и др. условий сформированного русла);

3. Установить отметки, при которых начинают затопляться поймы (левая и правая), отметки начала перелива в протоки и т.д.

Порядок построения:

Для построения кривых используются только полноценные расходы.

а). Выбор масштаба. Масштаб для расходов нужно взять таким, чтобы хорда кривой расходов была расположена под углом к горизонтальной оси, масштаб площадей и средних скоростей таким, чтобы хорды кривых расположились под углом . Планшеты миллиметровой бумаги используются формата 297х420 или 420х594 мм.

б). Нанести точки расходов площадей и средних скоростей на чертеже.

в). Провести кривые Q, F, V в начале от руки, затем, подобрав соответствующую лекалу, закрепить кривые четко (см. рис.1.4)

Рис. 1.4. Кривые расходов воды.

г). Увязать кривые Q, F, V (таблица 1.7).

Увязка кривых производится по формуле Q= FV_ср. Для этого через каждые 10% амплитуды уровней (на более изогнутых отрезках кривой – чаще) снимаются с кривых величины расхода, площади, скорости и вычисляются расходы Q¹. Затем определяется Q = Q – Q¹

д). Ecли Q1%, то это значит, что какая-то из кривых проведена неправильно. И необходимо все снова проанализировать и какую-то кривую сдвинуть так, чтобы добиться равенства в формуле. Для увязки используется таблица № 3.

е). Составить таблицу “Координаты кривой расходов воды” (таблица 1.6). Для этого нужно снять с кривой Q= f(H) опорные значения расходов через 2, 1 или 0,5см чертежа в зависимости от кривизны отдельных участков кривой и масштаба уровня и вписать в соответствующую графу таблицы 1.6.

Таблица 1.6.

Н, см	Q, м3	Н, см	Q, м3

Таблица 1.7.

Таблица 1.8.

Промежуточные значения Q для каждого уровня вычисляются по интерполяции. Опорные значения Q (вычисленные при взятии расходов) и Q_кр должны быть равны.

ж). Провести оценку тесноты связи расходов (таблица 1.8)

Необходимо вычислить вероятную ошибку построения кривой для расходов, измеренных при свободном русле.

В графы 1-4 вписываются данные из таблицы ИРВ, а в графу 5 значения расходов из таблицы координат для измеренных уровней.

По измеренным и полученным по таблице координат расходам найти разность расходов (графа), затем их выразить в % по отношению к измеренному расходу (графа 7) и возвести в квадрат (графа 8)

Средняя вероятная ошибка построения кривой вычисляется

где - отклонения, %;

n – число измеренных расходов.

Полученная зависимость Q = f(H) можно считать надежной, если величина вероятной ошибки находится в пределах 2-4%.

з). Оформить чертеж кривой:

1. Название кривой – «Кривая расходов воды» с указанием года;

2. В верхнем правом углу название реки, населенного пункта

3. В верхнем левом углу – название управления (учреждение), населенный пункт

4. В нижнем правом углу подпись исполнителя и проверяющего.