2. Лабораторные работы

2.1. Измерение скоростей и расходов воды с помощью поплавков

Цель работы. Освоить методику определения поверхностных скоростей течения потока и расхода воды лесосплавной реки с помощью поплавков.

Общие сведения. При движении воды в естественных руслах лесосплавных рек наблюдается неравномерное движение жидкости, при котором основные гидравлические параметры переменны по длине потока. При устройстве лесосплавных сооружений выбирают участки реки с признаками равномерного движения: расход воды постоянен ; русло реки призматическое; глубина воды ; следовательно, форма и площадь живого сечения потока , R,  постоянны; шероховатость смоченной поверхности русла по длине не изменяется; местные сопротивления в русле реки отсутствуют; уклон дна русла реки i > 0; пьезометрический, гидравлический уклоны водного потока и уклон дна реки равны .

Тогда средняя скорость водного потока равна

, (2.1)

где С – коэффициент Шези, ;

R – гидравлический радиус, м;

n – коэффициент шероховатости русла, устанавливаемый при отсутствии натурных измерений по таблицам курса гидравлики;

у – показатель степени, принимаемый равным при и при .

Расход воды при равномерном движении потока определяют

, (2.2)

где  – площадь живого сечения потока, м².

Используя полученные формулы (2.1), (2.2), можно определить среднюю скорость и расход воды для различных форм речного русла:

1) естественного широкого неглубокого русла при ,

; (2.3)

; (2.4)

2) широкого параболического русла при ,

; (2.5)

; (2.6)

3) широкого прямоугольного русла при , ,

; (2.7)

, (2.8)

где h – глубина потока воды в русле, м;

– средняя глубина потока, м.

Описание лабораторной установки приведено в разд. 1.5. Для проведения лабораторной работы используется русловая часть гидравлического лотка размерами 10,01,90,4 м (рис. 1.1), а также измерительные приборы и инструменты: секундомеры, рулетка, мерные линейки и рейки, планиметр, пенопластовые поплавки.

Порядок выполнения работы

1. Наметить в русловой части лотка (рис. 1.1) нижнего бьефа плотины 4 гидрометрических створов: главный (II), вспомогательные – верхний (I), нижний (III) и пусковой (0) (рис. 2.1) так, чтобы l = 2 b, а расстояние между створами 0-I было равным 0,2 м. Измерить расстояние между створами и ширину поперечного профиля лотка в главном створе. Главный створ разбить на секторы (в нашем случае достаточно разбить створ на 3-5 секторов).

2. Пустить воду в лоток и замерить уровень воды Н по водомерному стеклу головного устройства (рис. 1.1). По тарировочному графику (рис. 1.2) определить расход воды в лотке .

Рис. 2.1. Схема гидрометрических створов в лотке

3. В главном створе лотка (II)замерить глубины воды в намеченных секторах (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Измерение глубины потока воды в главном створе лотка

Отношение	УЛБ	0,2	0,4	0,6	0,8	УПБ
Ширина сектора
Глубина воды h, м

Границы элементарных секторов приведены на схеме (рис. 2.1), и с учетом их положения определяются величины . Проверка .

4. Пусковой створ (0) разметить на 10 равных частей. От пускового створа пустить поплавки в размеченных точках таким образом, чтобы через каждый сектор главного створа (рис. 2.1) прошло 2-3 поплавка. Секундомером замерить время прохождения t каждым поплавком расстояния l между вспомогательными створами (I и II) (табл. 2.2). Также измеряется расстояние от борта лотка до точек пересечения поплавком главного створа S. Из каждой точки пускового створа для контроля последовательно пускают по 3 поплавка.

Таблица 2.2