3.5. Определение расходов воды по скоростям, измеренным вертушкой
Расходы воды можно определить по измеренным скоростям аналитическим, графоаналитическим и графомеханическим способами. В настоящем параграфе рассмотрен аналитический способ как наиболее простой и распространенный. С другими способами вычисления расхода воды можно ознакомиться в специальной литературе.
При аналитическом способе общий расход воды в реке определяют путем суммирования частных расходов воды, протекающей через все части живого сечения, ограниченные смежными скоростными вертикалями.
Расчет начинают с вычисления средних скоростей течения на каждой вертикали, которые в зависимости от принятого способа измерения скоростей течения определяются по формулам:
при пятиточечном способе
vi = 0,1(uпов + 3 u0,2h + 3 u0,6h + 2 u0,8h + uдон ); (3.6)
при трехточечном способе
vi = 0,25(u0,2h + 2 u0,6h + u0,8h ); (3.7)
при двухточечном способе
vi = 0,5(u0,2h + u0,8h ); (3.8)
при одноточечном способе для открытого русла
vi = u0,6h . (3.9)
при наличии ледяного покрова
vi = 0,33(u0,15h + u0,5h + u0,85h ), (3.10)
или приближенно vi = u0,4 h.
Средние скорости для частей живого сечения, заключенных между двумя смежными скоростными вертикалями, принимаются равными полусумме средних скоростей на этих вертикалях. Например, средняя скорость для части живого сечения между второй и третьей вертикалями определится по выражению
Для крайних частей живого сечения, примыкающих к урезам воды, средние скорости устанавливают по соотношениям
; 
,
где v1 и vn–1 – средние скорости на крайних скоростных вертикалях.
Площади частей живого сечения между смежными скоростными вертикалями определяют геометрическим способом по поперечному профилю реки при расчетном уровне воды с учетом всех измеренных глубин на промерных и скоростных вертикалях.
Расход воды, протекающей через часть живого сечения между двумя смежными вертикалями, вычисляется по зависимости
ΔQ = Δωv. (3.11)
Общий расход воды Q определяется по формуле
Q = ΣΔQ. (3.12)
Расчет расхода воды аналитическим способом удобно вести в табличной форме. Числовой пример такого расчета приведен в табл. 3.2.
Таблица 3.2. Вычисление расхода воды по скоростям, измеренным
Вертушкой
|
Номера скорост-ных вертикалей |
Номера промер-ных вертикалей |
Расстояние между промерными вертикалями, м |
Глубина на промерных вертикалях |
Площадь живого сечения между промерными вертикалями, м2 |
Площадь живого сечения между скоростными вертикалями, м2 |
Средняя скорость на вертикали v, м/с |
Средняя скорость между вертикалями vср, м/с |
Расход между скоростными вертикалями ΔQ, м/с | |||
|
Урез |
0 |
|
0,00 |
|
|
0,00 |
|
| |||
|
|
|
4 |
|
1,20 |
|
|
|
| |||
|
|
1 |
|
0,6 |
|
5,95 |
|
0,68 |
4,05 | |||
|
|
|
5 |
|
4,75 |
|
|
|
| |||
|
1 |
2 |
|
1,3 |
|
|
1,02 |
|
| |||
|
|
|
5 |
|
7,50 |
|
|
|
| |||
|
|
3 |
|
1,7 |
|
15,75 |
|
1,08 |
16,99 | |||
|
|
|
5 |
|
8,25 |
|
|
|
| |||
|
2 |
4 |
|
1,6 |
|
|
1,14 |
|
| |||
|
|
|
5 |
|
7,50 |
|
|
|
| |||
|
|
5 |
|
1,4 |
|
14,00 |
|
1,04 |
14,56 | |||
|
|
|
5 |
|
6,50 |
|
|
|
| |||
|
3 |
6 |
|
1,2 |
|
|
0,94 |
|
| |||
|
|
|
5 |
|
4,25 |
|
|
|
| |||
|
|
7 |
|
0,5 |
|
5,00 |
|
0,63 |
3,15 | |||
|
|
|
3 |
|
0,75 |
|
|
|
| |||
|
Урез |
8 |
|
0,0 |
|
|
0,00 |
|
| |||
|
Итого |
|
|
|
40,70 |
40,70 |
|
|
38,75 | |||