Измерение скорости течения реки.
По ширине гидроствора выбираются несколько скоростных вертикалей, положение которых отмечается в ЖУРНАЛЕ-3 ПРОМЕРА ГЛУБИН НА ГИДРОСТВОРЕ скоростные вертикали выбираются примерно равномерно по ширине реки. При выборе места расположения вертикали следует отдавать предпочтение: самым глубоким местам, характерным местам и местам перело- ма поперечного профиля дна реки, а также у вертикальных гранитных стенок, которые ограждают реку Оккервиль в месте проведения гидрометрических ра- бот.
В зависимости от глубины реки на скоростной вертикали берётся несколь- ко точек для измерения в них скорости. Количество и расположение точек при- ведены в таблице 1.
Таблица 1 - Положение точек на скоростной вертикали
-
Глубина по вертикали, м
Положение точек измерения скорости по глубине, считая от дна
Более 1
поверхность; 0,2·h; 0,6·h; 0,8·h; дно
0,6…1
поверхность; 0,6·h; дно
0,35…0,6
0,3·h; 0,8·h
Менее 0,35
0,6·h
h - глубина реки на данной вертикали.
Наиболее распространённым и точным прибором для определения скоро- сти течения является гидрометрическая вертушка. На практике была использо- вана вертушка типа ИСП-1М.
Схема устройства вертушки показана на рисунке 5. Вертушка опускается в поток воды, и стабилизатор 8 направляет её лопастным винтом 1 навстречу те- чению. Набегающая вода вращает винт 1. При этом в корпусе вертушки 5 замы- кается контакт. Одно замыкание контакта соответствует одному или нескольким оборотам винта (в зависимости от настройки вертушки). Выходной сигнал кон- тактного устройства по сигнальному проводу 3 поступает в преобразователь сигнала ПСВ-1 (позиция 4 на рисунке4). ПСВ фиксирует частоту замыканий и через 60 с выдаёт значение измеренной скорости течения.
Рисунок 5 - Схема гидрометрической вертушки:
1 - лопастной винт; 2 - клеммы;3 - сигнальный провод; 4 - преобразователь сигнала вертушки; 5 - корпус вертушки; 6 - стопорный винт; 7 - штанга;
8 - стабилизатор
На корпусе вертушки имеются клеммы 2, одна из которых герметична и присоединена к контакту внутри вертушки, а другая к корпусу (к массе). При соединении электрической цепи корпус (масса) должен быть подключен к чёр- ному контакту ПСВ. Более подробная информация находится в документации к ПСВ и вертушке.
С помощью винта 6 вертушка закрепляется на гидрометрической штанге 7 на определённой глубине. В положениях «поверхность» и «дно» ось вертушки должна находиться от поверхности воды или дна не менее, чем на 10 см, чтобы лопастной винт соприкасался только с водой. Измерение в точке выполняется два раза, вычисляется среднее арифметическое значение скорости в точке.
Общий вид вертушки типа ИСП-1 и преобразователя сигнала ПСВ-1 пока- зан на рисунках 6 - 8.
Рисунок 6 - Гидрометрическая вертушка типа ИСП-1
Рисунок 7 - Преобразователь сигналов вертушки ПСВ-1
Рисунок 8 - Клеммы и закрепительный винт вертушки
Расчёт средних скоростей на вертикали при измерении скоростей:
в пяти точках вертикали:
Vср. = 0,1 ∙ (Vпов. + 3 ∙ V0,2h + 3 ∙ V0,6h + 2 ∙ V0,8h + Vдно)
в трёх точках вертикалиVср. = 0,1 ∙ (3 ∙ Vпов. + 5 ∙ V0,6h + 2 ∙ Vдно):
в двух точках вертикали: Vср. = 0,5 ∙ (V0,3h + V0,8ℎ)
в одной точке вертикали: Vср. = 𝑉0,6h
При измерении скоростей заполняется ЖУРНАЛ-4 ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ВЕРТУШКОЙ.
ЖУРНАЛ-4 ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ВЕРТУШКОЙ |
||||||||||||||
|
Группа : |
Т - 9 10 |
Бригада № |
3 |
|
|
||||||||
Вертушка № |
О П 1 2 |
Свидетельство о тарировке № |
СТ - 2 1 / 5 |
от |
15 . 0 6 . 2 0 2 1 |
|||||||||
Дата |
28.06.2021 |
Начало работы |
11 ч. 20 мин. |
Окончание работы |
12 ч. 05 мин. |
|||||||||
Отметка уровня воды на водомерном посту: |
||||||||||||||
|
|
|
|
нач. работы: |
3,5 |
м; |
оконч. работы: |
3,5 |
м. |
|||||
-
Номер вертикали
Расположение точек
Глубина, м
Скорость течения, м/с
Средняя скорость на вертикали
от пов-ти воды
от дна
1
2
Средняя
I
Поверхность
0,1
0,82
0,419
0,427
0,424
0,405
H=0,92
0,6h
0,55
0,37
0,423
0,419
0,422
Дно
0,82
0,10
0,338
0,326
0,332
II
Поверхность
0,10
1,05
0,593
0,593
0,593
0,543
0,2h
0,23
0,92
0,581
0,599
0,590
H=1,15
0,6h
0,69
0,46
0,550
0,538
0,544
0,8h
0,92
0,23
0,501
0,527
0,514
Дно
1,05
0,10
0,402
0,414
0,408
III
Поверхность
0,10
1,32
0,517
0,510
0,514
0,476
0,2h
0,28
1,14
0,534
0,521
0,528
H=1,42
0,6h
0,85
0,57
0,494
0,497
0,496
0,8h
1,14
0,28
0,455
0,435
0,440
Дно
1,32
0,10
0,300
0,287
0,294
IV
Поверхность
0,10
1,30
0,574
0,548
0,562
0,467
0,2h
0,28
1,12
0,583
0,575
0,580
H=1,40
0,6h
0,84
0,56
0,490
0,486
0,488
0,8h
1,12
0,28
0,361
0,370
0,366
Дно
1,30
0,10
0,183
0,170
0,176
V
Поверхность
0,10
0,90
0,564
0,550
0,558
0,502
H=1,00
0,6h
0,60
0,40
0,507
0,497
0,502
Дно
0,90
0,10
0,423
0,413
0,418
Номер вертикали
Расположение точек
Глубина, м
Скорость течения, м/с
Средняя скорость на вертикали
от пов-ти
воды
от дна
1
2
Средняя
VI
Поверхность
0,10
0,76
0,501
0,513
0,506
0,464
H=0,86
0,6h
0,52
0,34
0,507
0,529
0,518
Дно
0,76
0,10
0,254
0,270
0,262
ПРИМЕЧАНИЕ:
Положение точек на скоростной вертикали (h - глубина реки на данной вертикали)
-
Глубина на вертикали, h, м
Положение точек измерения скорости по глубине, считая от поверхности воды
Более 1
поверхность; 0,2h; 0,6h; 0,8h; дно
0,6…1
поверхность; 0,6h; дно
0,35…0,6
0,3h; 0,8h
Менее 0,35
0,6h
Расчёт средних скоростей на вертикали при измерении скоростей:
в пяти точках вертикали: Vср. = 0,1 ∙ (Vпов. + 3 ∙ V0,2h + 3 ∙ V0,6h + 2 ∙ V0,8h + Vдно)
в трёх точках вертикали Vср. = 0,1 ∙ (3 ∙ Vпов. + 5 ∙ V0,6h + 2 ∙ Vдно):
в двух точках вертикали:Vср. = 0,5 ∙ (V0,3h + V0,8ℎ)
в одной точке вертикали:Vср. = 𝑉0,6h
Для выбранных пяти скоростных вертикалей в таблице 5 определяем зна- чения средних скоростей:
Вертикаль № I
𝑉𝐼 = 0,5 ∙ (V0,3h + V0,8ℎ) =
= 0,5 ∙ ( 0,252 + 0,141) = 0,197 м⁄с
Вертикаль № II
𝑉𝐼𝐼 = 0,1 ∙ ( 3 ∙ Vпов. + 5 ∙ V0,6h + 2 ∙ Vдно) =
= 0,1 ∙ ( 3 ∙ 0,276+ 5 ∙ 0,271+ 2 ∙ 0,031)
= 0,225м⁄с
Вертикаль № III
𝑉𝐼𝐼𝐼 = 0,1 ∙ ( 3 ∙ Vпов. + 5 ∙ V0,6h + 2 ∙ Vдно) =
= 0,1 ∙ (3 ∙ 0,192+ 5 ∙ 0,200+ 2 ∙ 0,138) = 0,185 м⁄с
Вертикаль № IV
𝑉𝐼𝑉 = 𝑉ср.. = 𝑉0,6h = 0,276м⁄с
В соответствии с ЖУРНАЛОМ-4 ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ВЕРТУШКОЙ строим на эпюры средних скоростей воды на каждой скорост- ной вертикали (рисунок 9).
Для каждой скоростной вертикали построим эпюры скоростей по живому сечению:
Рисунок 9. Эпюры средних скоростей на промерных вертикалях.
