Вимiрювання швидкостi течiї гiдрометричними млинками.

Спецiальнi прилади гiдрометричнi млинки дозволяють безпосередньо замiрювати швидкостi течiї на рiзних глибинах. Вони на штанзi опускаються в воду в певних мiсцях (так званих швидкiсних вертикалях). Таких вертикалей в створi є декiлька. Вертикалi слiд розташовувати рiвномiрно по ширинi створу і додатково в межах характерних переломiв профiлю. Звичайно швидкiснi вертикалi сумiщають з промiрними (де попередньо вимiрювались глибини), але число їх значно менше, бо вимiрювання швидкостей млинком досить трудомiсткий процес. Кiлькiсть швидкiсних вертикалей n залежить вiд ширини В рiки: при B < 5м n = 5; при 5м < B < 20м n = 8; при В > 20 м n = 10-12. До цiєї кiлькостi слiд додати вертикалi в рiзних переломах профiлю.

Iснує три способи проведення робiт:

1. Детальний спосiб. При ньому швидкiсть течiї на кожній вертикалі вимiрюють в пяти точках: бiля поверхнi; 0,2h; 0,6h; 0,8h; i бiля дна (h -глибина потоку на швидкiснiй вертикалi), або, при невеликiй глибинi, в трьох точках: 0,2h; 0,6h; 0,8h. Вимiрюючи швидкiсть бiля поверхнi вертушку встановлюють на глибину, що дорiвнює 0,5 дiаметра лопастi гвинта, при замiрах бiля дна лопасть млинка повинна не досягати його на 1-3 см.

2. Основний спосiб. Число вертикалей 5. Для русла, вiльного вiд льоду i рослинностi, швидкiсть на вертикалі вимiрюється в точках 0,2h i 0,8h. Якщо глибини недостатнi (h < 0,35м), то в однiй точцi: 0,6h чи 0,5h. При зарослому руслi або при наявностi льодового покриву вимiрювання проводять в точках 0,15h, 0,50h i 0,85h; якщо глибини недостатнi - в однiй точцi 0,5h.

3. Скорочений спосiб. Число вертикалей 1-2. Вимiрювання швидкостей проводять в однiй точцi 0,6h, iнодi в двох - 0,2h i 0,8h.

Для зручностi при опусканнi млинка вiдлiк по штанзi ведуть вiд дна, вiдстань вiд поверхнi води при цьому дорiвнює рiзницi мiж загальною глибиною потоку на вертикалi i вiдлiком по штанзi (при необхідності опустити млинок на глибину 0,2h від поверхні води, його закріплюють на відстані 0,8h від нижнього кінця штанги)

Млинок влаштований так, що через певну кількість обертів гвинта (20 або 50) на поверхні води лунають сигнали (дзвінки). Опустивши його на потрібну глибину, пропускають 2-3 контрольнi сигнали, що пiдтверджують справнiсть млинка. Потiм на наступому сигналі включають секундомір і вимірюють час, за який пролунають 4-10 сигналів. При невеликій швидкості течії сигнали лунають рідко, тому, якщо на протязі 100 секунд пролунає лише 4 дзвінки, секундомір зупиняють на наступному, 5-му дзвінкові (задля економії часу). При швидкій течії відмічають більшу кількість дзвінків. Знаючи, через скiльки обертiв в млинку спрацьовує сигнал (20 чи 50) i кiлькiсть сигналiв, можна пiдрахувати загальне число обертiв млинкового гвинта.

N = 20(50) n, де (3.8)

n - кiлькiсть дзвiнкiв,

20 (50) - кiлькiсть обертiв мiж дзвiнками.

При всiх способах вимiрювання число обертiв за секунду визначається з точнiстю до 0,01 за формулою:

с = N/t (об/с), де (3.9)

t - тривалiсть спостереження на точцi, с

Швидкiсть течії в даній точцi швидкісної вертикалі вираховується за тарувальними графiками чи формулами, що відображають залежність V[м/с] від с[об/с]. Ці формули і графіки унікальні для кожного млинка і додаються до нього в паспорті приладу. Середня швидкiсть на вертикалi вираховується вiдповiдно до числа точок спостережень за формулами:

V_с = 0,1(V_пов + 3V_0,2 + 3V_0,6 + 2V_0,8 + V_дна) (3.10)

V_с = 0,25(V_0,2 + 2V_0,6 + V_0,8) (3.11)

V_с = 0,5(V_0,2 + V_0,8) (3.12)

V_с = 0,33(V_0,15 + V_0,5 + V_0,85) (3.13)

Приклад запису результатів замірів для однієї швидкісної вертикалі приведений в табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Форма запису замiрiв швидкості гідрометричним млинком (основний спосiб)

N вертикалi	Робоча глибина, м	Глибина опускання млинка, м	Вiдлiк по штанзi, м	Число дзвiнкiв	Загальне число обертiв N	Вiдлiк по секундомiру t, с	Число обертiв за секунду υ, об/с	Швидкiсть м/с	Cередня швидкiсть по верти калi, м/с
4	4,84	0.2h:0.97	3,87	6	120	27	4,44	0,99	0,88
		0,8h:3.87	0.97	6	120	36	3.33	0.78

Витрату води Q розраховують на основi середнiх швидкостей на вертикалях V₁ - V_n за формулою:

Q = V₁ ω₀ + [(V₁ + V₂)/2] ω₁ +...+ [(V_n-1 + V_n )/2] ω_n-1 + V_n ω_n , де (3.14)

V₁,V₂,V₃,...,V_n - середнi швидкостi на швидкiсних вертикалях;

ω₁ ,ω₂ ,ω_n-1 - площi перетину мiж швидкiсними вертикалями;

ω₀ ,ω_n - площi перетину мiж берегом або межею "мертвого простору" (V = 0) i найближчою швидкiсною вертикаллю.

* *

ЗАВДАННЯ

В завданнi вказанi: результати промiрiв глибин в створах, вiдстань мiж верхнiм i нижнiм створами і час проходження її 10-ма поплавками, коефiцiєнт шорсткостi дна, число дзвiнкiв млинка та вiдлiк по секундомiру у всiх точках замiрiв (основний спосiб). Потрiбно вирахувати

1) Живий перетин ω;

2) Змочений периметр χ;

3) Витрату води в даному створi Q способом поверхневих поплавкiв та за допомогою гiдрометричних млинків.

Робота N4