1578
.pdf
|
u |
|
Sэп |
, |
(11) |
|
|
||||
|
|
|
h |
|
|
где Sэп – площадь эпюры скоростей, вычисляется как сумма площадей геометрических фигур, в частности, треугольника, трапеции, или с помощью стандартных компьютерных программ Excel, ACAD; h – рабочая глубина.
8.6.Определение расхода воды с использованием скоростей,
измеренныхпоплавками
Расход воды с использованием скоростей, измеренных поплавками, определяют аналитическим методом. Так как на поверхности водотока скорость всегда больше средней скорости по глубине, то и расход воды будет завышенным, т.е. фиктивным Qф. Согласно уравнению неразрывности потока расход воды равен произведению площади живого сеченияω насреднююскорость V:
Qф V . |
(12) |
Для вычисления составляющих расхода необходимо построить поперечный профиль среднего створа (гидроствора № 2) с эпюрой скоростей, измеренных поплавками (рис. 21). По данным журнала промеров глубин в гидростворах строят поперечный профиль створа № 2. Из журнала измерений скорости поверхностными поплавками выбирают значения скоростей VI III и откладывают их вверх от свободной поверхности на соответствующих расстояниях в створе № 2 в порядке удаления поплавков от базиса. Если самый дальний поплавок находился в створе на расстоянии большем, чем расстояние от базиса до последней промерной вертикали, то поперечник увеличиваем до охвата всех поплавков, если меньшем, то поперечник обрезаем. Эпюра скоростей и поперечный профиль створа должны ограничиваться одним и тем же расстоянием от базиса.
72
Рис. 21. Поперечный профиль створа № 2 с эпюрой скоростей,
измеренных поплавками
Масштабы для построения поперечного профиля и эпюры принимают всоответствиис предыдущими рекомендациями.
V |
SэпV |
, |
(13) |
|
|||
|
B |
|
|
где SэпV – площадь эпюры скоростей, измеренных |
поверхностными |
||
поплавками; B – расстояние от уреза воды до самого дальнего поплавка в гидростворе № 2.
73
Площадь живого сечения ω вычисляют как сумму площадей геометрических фигур, составляющих поперечный профиль гидроствора № 2, соответствующего эпюре скоростей.
Для определения действительного расхода требуется ввести
поправочный коэффициент K: |
|
||
K |
C |
, |
(14) |
|
|||
|
C 6 |
|
|
где C – коэффициент Шези длясреднего створа.
По формуле Шезисредняяскорость определяется как
V C R i |
(15) |
Отсюда
C |
|
V |
|
, |
(16) |
|
|
|
|||
|
|
R i |
|
||
где R – гидравлический радиус, принимаемый для незамкнутого русла равным средней глубине по живому сечению в створе hср ; i – средний уклон дна русла.
h |
|
|
. |
(17) |
|
||||
ср |
|
B |
|
|
На участке проведения гидрологической практики средний уклон дна русла р. Иртышсоставляет 0,00009.
Q K Qф , |
(18) |
где Q – действительный расход водыв реке.
8.7.Определение расхода воды с использованием скоростей,
измеренных гидрометрической вертушкой
74
Для определения расхода с использованием скоростей измеренных гидрометрической вертушкой воспользуемся графическим методом, который предполагает построение эпюры действительных удельных расходов q. Эта эпюра является итогом перемножения эпюры средних скоростейна вертикаляхи соответствующих глубин.
q |
u |
h, |
(19) |
где u – средняя скорость на вертикали, вычисленная графическим методом; h – рабочая глубина.
Эпюры средних скоростей и удельного расхода строятся на базе поперечного профиля створа, в котором производились данные измерения. Рекомендации по выбору масштабов сохраняются. Поперечный профиль и эпюры ограничиваются одинаковым расстоянием от базиса до последней скоростной вертикали. Пример построения приведён на рис. 22.
75
Рис. 22. Поперечный профиль створа № 1 с эпюрами средних скоростей
и удельного расхода
Действительный расход Q определяется как площадь эпюры
удельных расходов Sэпq : |
|
Q Sэпq . |
(20) |
Площадь эпюры удельных расходов вычисляется суммированием площадей геометрических фигур, составляющих эпюру.
76
Аналитическим методом действительный расход определяется по формуле
|
|
Q V , |
(21) |
||||
где V – осреднённая скорость, вычисляемая по площади эпюры средних |
|||||||
скоростейна вертикали Sэп |
|
: |
|
|
|
|
|
u |
|
||||||
|
|
V |
Sэп |
|
|
, |
(22) |
|
|
u |
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
B |
|
|||
где B – основание эпюры средних скоростей, т.е. расстояние от уреза воды до последнейскоростной вертикали.
8.8.Определение коэффициента шероховатости русла
Впериод проведения полевых работ студентам рекомендуется внимательно исследовать прибрежный участок русла и дать визуальную характеристику поверхности дна.
Для более точного определения шероховатости поверхности воспользуемся формулой Маннинга, по которой коэффициент Шези C для естественных русел определяется как
1 |
|
1/ 6 |
|
|
|
C |
|
R |
|
, |
(23) |
|
|
||||
n
где n – коэффициент шероховатости.
Отсюда
n |
R1/ 6 |
(24) |
. |
C
Ранее вычисленные значения коэффициента Шези и гидравлического радиуса используем для определения коэффициента шероховатости дна русла исследуемого участка.
77
В настоящее время имеется ряд рекомендаций по назначению коэффициента шероховатости для различных поверхностей, в том числе и для естественных русел. Студентам каждого рабочего звена предлагается дать характеристику дна русла реки на основании рекомендаций Срибного М.Ф. (табл. 6) и Носова Н.М. (табл. 7), сравнить описания с полевыми наблюдениями ипроанализировать возможные расхождения.
Таблица 6
Значение коэффициента шероховатости естественных русел и пойм
по М.Ф. Срибному
|
Значение |
|
Характеристика водотока |
коэффициента |
|
|
шероховатости |
|
|
|
|
Естественные русла в весьма благоприятных условиях (чистое, прямое, |
0,025 |
|
незасоренное, земляное со свободным течением) |
||
|
||
|
|
|
Промежуточное значение между предыдущей, и следующей |
|
|
категориями, часто применяемое в практике; галечные и гравийные |
0,0285 |
|
русла при словесной характеристике их, совпадающей с предыдущей |
||
|
||
категорией |
|
|
|
|
|
Русла постоянных водотоков равнинного типа (преимущественно |
|
|
больших и средних рек) в благоприятных условиях состояния ложа и |
0,030 |
|
течения воды |
|
|
|
|
|
Периодические потоки (большие и малые при очень хорошем |
0,033 |
|
состоянии поверхности и формы ложа) |
||
|
||
|
|
|
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водотоков в |
|
|
обычных условиях, извилистые, с некоторыми неправильностями в |
0,040 |
|
направлении струй или же прямые, но с неправильностями в рельефе |
||
|
||
дна (отмели, промоины, местами камни) |
|
|
|
|
|
Правильные хорошо разработанные галечные русла горных рек (в |
|
|
нижнем течении). Земляные русла периодических водотоков (сухих |
0,040 |
|
логов) в благоприятных условиях |
|
|
|
|
|
Русла больших и средних рек значительно засоренные, извилистые и |
0,050 |
|
частично заросшие, каменистые с неспокойным течением |
||
|
||
|
|
|
Периодические (ливневые и весенние) водотоки, несущие во время |
|
|
паводка значительное количество наносов, с крупногалечным или |
0,050 |
|
покрытым растительностью ложем |
|
|
|
|
|
Поймы больших и средних рек, покрытые нормальным количеством |
0,050 |
|
|
|
78
|
|
|
|
|
|
|
Значение |
|
|
|
|
|
Характеристика водотока |
|
коэффициента |
||
|
|
|
|
|
|
|
шероховатости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
растительности (травы, кустарники) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Русла периодических водотоков сильно засоренные и извилистые. |
|
|
||||||
Сравнительно заросшие, неровные, плохо разработанные поймы рек |
0,067 |
|
||||||
(промоины, кустарники, деревья, с наличием заводей) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Порожистые участки равнинных рек. Галечно-валунные русла горного |
0,067 |
|
||||||
типа с неправильной поверхностью водного зеркала |
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Реки и поймы |
|
значительно |
заросшие (со слабым течением), с |
0,080 |
|
|||
большими глубокими промоинами |
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Валунные русла горного типа с бурным пенистым течением, с изрытой |
0,080 |
|
||||||
поверхностью водного зеркала (с летящими вверх брызгами) |
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7 |
|
|
|
Значение коэффициента шероховатости русел по Н.М. Носову |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение |
|
|
|
|
|
Расход |
Характеристика грунтов |
коэффициента |
|
|
|
|
Уклон водотока |
|
шероховатости |
|
|||
|
|
|
воды, м3/с |
ложа и реки |
|
|||
|
|
|
|
русел по Н.М. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Носову |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0005-0,001 |
|
<1000 |
Ил, песок |
|
0,022 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
>1000 |
Мелкий гравий |
|
0,028 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гравий |
|
0,029 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Галька |
|
0,035 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,001-0,01 |
|
<200 |
Галька и валуны. Река в глубоком |
|
0,043 |
|
|
|
|
|
|
каньоне или ущелье зажата между |
|
|
|
|
|
|
|
|
скалами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гравий и галька |
|
0,031 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,001-0,01 |
|
>200 |
Галька с валунами |
|
0,041 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Галька и валуны. Река в глубоком |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
каньоне или ущелье зажата между |
|
0,053 |
|
|
|
|
|
|
скалами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01-0,02 |
|
<100 |
Гравий и галька |
|
0,038 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Галька с валунами |
|
0,048 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01-0,02 |
|
>100 |
Гравий и галька |
|
0,048 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Галька с валунами |
|
0,058 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,02-0,04 |
|
<50 |
Гравий и галька |
|
0,058 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
79
|
|
|
Значение |
|
|
Расход |
Характеристика грунтов |
коэффициента |
|
Уклон водотока |
шероховатости |
|||
воды, м3/с |
ложа и реки |
|||
|
русел по Н.М. |
|||
|
|
|
||
|
|
|
Носову |
|
|
|
|
|
|
|
|
Галька с валунами |
0,067 |
|
|
|
|
|
8.9. Вопросыдля подготовки к защите отчёта
по учебной гидрологическойпрактике
При подготовке рабочего звена к защите отчёта по учебной гидрологической практике следует обратить внимание на знание ответов на следующие вопросы:
1.Назовите основные нормативные документы для инженерногидрологических изысканий.
2.На какие этапы разделены инженерно-гидрологические изыскания?
3.Назовитеперечень работ, выполняемых в полевой период.
4.В чём необходимо убедиться перед использованием плавсредства (лодки)?
5.Какие условия требуется выполнять при загрузке лодки?
6.Какие правила следует соблюдать при посадке и высадке из лодки?
7.Какие правила следует соблюдать впериод плавания лодки?
8.Что необходимо предусмотреть перед забрасыванием якоря?
9.Каковы основные правила техники безопасности при выполнении гидрометрических работ с лодки?
10.Каковы основные правила спасения утопающих с использованием плавсредств?
80
11.Как правильноподавать спасательный круг утопающему?
12.Как правильно транспортировать утопающего к берегу с использованием лодки?
13.Каковы основные правила спасения утопающих без использования плавсредств (вплавь)?
14.Назовите основные приёмы буксировки пострадавшего без использования плавсредств (вплавь)?
15.Что необходимо сделать перед проведением искусственного дыхания пострадавшему?
16.Описать способы искусственногодыхания.
17.Описать методику выполнениянепрямогомассажасердца.
18.Описать методику оказанияпомощи при ранении пострадавшего.
19.Описать методику оказания помощи при солнечном и тепловом
ударе.
20.Длячего предназначены водомерные посты?
21.Что понимают поднулём графикапоста?
22.Перечислите характерныеуровниводы в реке.
23.Что такое гидроствор?
24.Каковы конкретные требования для проведения гидрометрических работ?
25.Что называютурезом воды?
26.Что называют глубиной в реке?
27.Что такое изобаты?
28.Назовите приборы, с помощью которых измеряют глубину.
29.Что такое изотахи?
81