книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

При наличии ледяного покрова, а также в зарастающих руслах применяют двухточечный способ: пробы берут в точках 0,15/г и

сечению; в этом случае объем суммарной пробы должен быть не

воды забирается непрерывно по всей глубине вертикали при пере­ мещении батометра от поверхности ко дну и обратно. Этот способ, как показал опыт, менее точен. Применять его целесообразно при неустановившемся движении воды, когда происходит быстрое изме­ нение гидравлических элементов потока. В этом случае очень важно произвести измерения быстро, что и достигается при интег­ рационном способе. При взятии проб интеграционным способом не­ обходимо обеспечить равномерное перемещение прибора. Объем пробы должен быть несколько меньше емкости прибора, это слу­ жит контролем того, что собранная проба осреднила мутность по всей вертикали. Скорость перемещения прибора вдоль вертикали подбирается в каждом случае опытным путем. При средней мут­ ности воды в реке менее 50 г/м3 допустимо интеграционные пробы с отдельных вертикалей объединять в одну суммарную пробу для всего живого сечения.

Если объемы проб меньше указанных, то это может повлечь за собой погрешности вследствие потерь наносов при фильтровании. Если прибор не может взять пробу сразу в требуемом объеме, то следует брать повторные пробы. Объем каждой пробы должен быть измерен на месте.

ского фильтрования, фильтрования с предварительным отстоем на­ носов или фильтрования под давлением. Более подробно этот во­ прос рассматривается ниже. Выделенные из пробы иа фильтр на­ носы высушиваются на воздухе. Затем фильтры с наносами

в пробах используют для определения мутности и вычисления рас­

рами и в том же объеме (объем пробы должен соответствовать данным табл. 24.2). Первичная обработка проб производится на посту, а взвешивание фильтров с наносами — в стационарной ла­

дится 4—10 определений крупности взвешенных наносов. Пробы берут во время измерения расхода наносов на всех скоростных вертикалях тем же прибором и тем же способом, что и пробы для измерения расхода наносов, но отдельно от них. Взятые пробы сливают в одну для всего живого сечения. При детальном способе пробы для определения крупности берут в двух точках на верти­

0,5—2,0 г, при анализе методом пипетка — фракциометр — 2—7 г (указанные методы анализа рассматриваются ниже). Объем пробы в литрах определяется по формуле

рутся в сроки водомерных наблюдений один (в 8 часов) или два раза в сутки (в 8 и 20 часов). В периоды небольшой мутности, в межень, пробы берутся один раз, при повышении мутности свыше 100 г/м3 (в паводки и половодья) —два раза. При резких колеба­ ниях мутности, например на горных реках с паводочиым режимом при внутрисуточном ходе мутности, пробы берут учащенно. При малой мутности (менее 50 г/м3 ) пробы сливают по пятидневкам и анализируют суммарную пробу. При мутности менее 20 г/м3 (в пе­ риоды устойчивой летней и зимней межени) анализируют суммар­ ные пробы по декадам.

308

то

ГА, 0,012

RKZ/C +6.0

40, ff

Рис. 24.8. Вычисление расхода взвешенных наноеов графическим способом.

Гидрометрия

Как уже указывалось, ежедневные единичные пробы берут в по­ стоянном месте, которое должно отвечать определенным требова­ ниям. Оно должно находиться на одной из постоянных вертикалей в стрежневой части потока. Важно в процессе наблюдений убе­ диться, что мутность единичных проб, взятых на выбранном месте, находится в постоянном соотношении со средней мутностью воды реки. Нельзя брать единичные пробы в прибрежных участках, в за­ стойных зонах.

Для взятия ежедневных единичных проб используются те же приборы, что и при измерении расхода наносов и при взятии кон­ трольных единичных проб. Ежедневные пробы берутся неизменно однотипными приборами. Применяется суммарный способ взятия проб (в двух точках — 0,2/г и 0,8/i), одноточечный (0,6/г) или ин­ теграционный. Объем пробы устанавливается в соответствии с табл. 24.2. Первичная обработка проб производится на посту. Вы­ сушенные фильтры с наносами отправляют в лабораторию, где оп­ ределяется вес наносов. По весу наносов и объему пробы подсчитывается мутность.

24.4. Вычисление расхода взвешенных наносов

Расход взвешенных наносов вычисляется по данным измерения расхода воды и значениям мутности, полученным в результате ана­ лиза проб воды, взятых при измерении расхода. Для вычисления мутности проб используют данные о весе наносов в пробах, полу­ чаемые из лаборатории, где производится анализ проб. Мутность воды вычисляется по формуле (23.1). По этой формуле вычисляют мутность всех проб, взятых как в точках, так и суммарно и интег­ рационно.

Расход взвешенных наносов вычисляется двумя способами — графическим и аналитическим. Графический применяется, если из­ мерение расхода наносов произведено детальным способом; анали­ тический— когда расход наносов измерялся сокращенным (двух­ точечным и одноточечным), суммарным и интеграционным спосо­ бами.

В тех случаях, когда в створе измерения расхода река имеет протоки, расход наносов вычисляется отдельно для основного русла и для протоков. Полный расход наносов получается сумми­ рованием частичных расходов.

Графический способ. Вычисление расхода взвешенных наносов производится на чертеже, на котором выполнено графическое вы­ числение расхода воды. Пример вычисления приведен на рис. 24.8. Работа выполняется в такой последовательности:

1) строят эпюры мутности, для этого на эпюрах распределения скоростей течения в точках, где измерялись скорости и брались пробы воды, откладывают значения мутности. Масштаб принимают из расчета, чтобы ширина эпюр мутности примерно равнялась ши­ рине эпюр скоростей течения. При нанесении точек мутности сле­ дует обращать внимание на резко отклоняющиеся точки и не

309

для этого на эпюрах скоростей течения в соответствующих точках откладывают полученные значения единичных расходов и по по­ лученным точкам проводят плавные линии;

4) определяют элементарные расходы взвешенных наносов г г/(м - с), численно равные площадям эпюр единичных расходов. Площади этих эпюр определяют планиметрированием или с по­

•ас р откладывают на каждой вертикали в том же масштабе, в ко­ тором отложены значения а на эпюрах скоростей, и выписывают под чертежом для каждой вертикали: для скоростных — получен­ ные величины, для промерных — величины, снимаемые с проведен­ ной эпюры;

7)строят эпюру элементарных расходов, для этого откладывают

вопределенном масштабе на скоростных вертикалях полученные для них ранее величины элементарных расходов. Для промерных вертикалей элементарные расходы вычисляют умножением сред­

8) определяют расход взвешенных наносов, численно равный площади эпюры элементарных расходов. Площадь эпюры опреде­ ляют планиметрированием или с помощью палетки; полученное значение расхода переводят в размерность килограмм в секунду.

После вычисления расхода наносов определяют среднюю мут­ ность реки по формуле

310

Кроме того, средняя мутность вычисляется для каждой скорост­ ной вертикали по формуле

где г — элементарный расход взвешенных наносов на данной вер­

полученные значения расхода взвешенных наносов R и средней мутности реки рС р.

Аналитический способ. Аналитическое вычисление расхода взве­ шенных наносов производится по формулам в зависимости от спо­ соба взятия проб воды на мутность.

При взятии проб точечным способом необходимо предвари­ тельно вычислить средние единичные расходы взвешенных наносов для каждой скоростной вертикали. Для этого применяют формулы,, аналогичные формулам для вычисления средней скорости течения на вертикали. При двухточечном способе взятия проб средний еди­ ничный расход вычисляют по формуле

бине 0,2/г, равный произведению скорости течения «о,2 и мутности

При одноточечном способе взятия проб средний единичный рас­

крове и пробы брались в точках 0,15 и 0,85 рабочей глубины, то средний единичный расход наносов на вертикали вычисляется поформуле

311

иметь в виду, что графический способ дает большую точность. При взятии проб воды в пяти точках на вертикали средний единичный расход наносов на вертикали вычисляется по формуле

в соответствующих точках скоростной вертикали, определяемые по формуле (24.4).

Рис. 24.9. Схемы к вычислению расхода взвешенных наносов аналитическим способом.

После того как для всех вертикалей определены средине еди­ ничные расходы взвешенных наносов, общий расход находят по формуле

от характера распределения скоростей в прибрежной зоне, значе­

на данной вертикали. Для вычисления расхода наносов необходимо

312

предварительно вычислить частичные расходы воды между скорост­ ными вертикалями, а также между первой вертикалью и берегом и последней вертикалью и противоположным берегом. Частичные расходы воды вычисляются по данным измерений расхода воды. Частичный расход взвешенных наносов между двумя вертикалями определяется умножением полусуммы мутностей на этих верти­ калях на частичный расход воды между этими же вертикалями. Полный расход наносов определяется по формуле

ный расход воды между берегом и первой скоростной вертикалью;

ным или интеграционным способом, в одну пробу, которая характе­ ризует среднюю мутность потока. В этом случае расход взвешен­ ных наносов вычисляется по формуле

/? = 0,001рс р С?. (24.14)

где pop — мутность суммарной пробы в г/м3 ; Q — расход воды в м3 /с.

После вычисления расхода наносов определяется средняя мут­ ность и по всему живому сечению.

24.5. Вычисление стока взвешенных наносов

Сток взвешенных наносов вычисляется двумя способами. Пер­ вый способ основан на использовании данных о мутности ежеднев­ ных единичных проб воды р е д и связи между мутностью единичных проб и средней мутностью реки рС р = / ( р е д ) . Второй способ основан на использовании зависимости между расходами наносов и рас­ ходами воды R = f ( Q ) .

Первый способ наиболее распространен и считается основным,, так как позволяет определять сток наносов по сравнительно не­

313

количество измеренных расходов наносов. Обычно достаточная ча­

ских работ по специальной программе.

Вычисление стока взвешенных наносов по мутности ежедневных единичных проб и связи между мутностью единичных проб и сред­ ней мутностью реки. При вычислении стока наносов этим способом используют следующие данные: 1) мутность ежедневных единич­ ных проб воды ре д; 2) среднюю мутность реки рС р, определенную при измерении расходов взвешенных наносов; 3) мутность конт­ рольных единичных проб воды р е д . коптр; 4) расходы воды.

1. Строят хронологический график мутности единичных проб. Для этого используют данные о мутности ежедневных единичных проб воды за год. Этот график строят совместно с хронологическим графиком колебаний расхода воды (рис. 24.10). На гидрологиче­ ских станциях принято строить графики мутности единичных проб и расходов воды в составе комплексного графика результатов гид­ рометеорологических наблюдений (см. рис. 7.2).

График мутности единичных проб анализируют совместно с гра­ фиком колебаний расхода воды. В общем, возрастанию расхода со­ путствует увеличение мутности. На больших и средних реках пики мутности наступают раньше пиков расходов половодий и паводков; совпадение этих пиков во времени наблюдается обычно на малых реках.

На графики мутности единичных проб наносят точки, соответ­ ствующие значениям средней мутности реки по данным измерений расходов наносов. Совместный анализ графиков мутности единич­ ных проб и расходов, а также положения точек средней мутности позволяет выявить ошибочные значения мутности единичных проб,

314

которые необходимо проверить и.исправить, а недоброкачествен­ ные данные отбросить.

2. Строят график связи средней мутности реки р с р и мутности контрольных единичных проб воды р е д . контр- Для этого по оси ор­ динат откладывают значения мутности контрольных единичных

татам измерения расхода наносов. Точки соответствующих значе­

(рис. 24.11), проходящую через начало координат. Уравнение ее

ред г/м 3

чины средней мутности реки. Таким образом можно определить

315