Лабораторная работа № 8 вычисление ежедневных расходов воды по наблюдениям на водомерных постах

Цель работы: вычисление ежедневных расходов воды по наблюдениям на водомерных постах.

Работа состоит из нескольких упражнений:

1. вычисление ежедневных уровней воды по наблюдениям в установленные сроки;

2. вычисление средних скоростей течений, измеренных вертушкой;

3. вычисление расхода воды;

4. вычисление ежедневных расходов воды по измерениям на водомерном посту.

Задание № 1. «Вычисление ежедневных уровней воды по наблюдениям в установленные сроки»

Исходные данные: среднесуточные уровни воды по наблюдениям в 2 срока (8 и 20 часов).

Данные наблюдений выдаются индивидуально.

Вычислить: определить среднесуточный уровень воды как среднеарифметическое между сроками наблюдений, предварительно введя к полученным величинам приводки, полученные в индивидуальном порядке.

На всей гидрометрической сети страны ежедневно в 8 и 20 часов на водомерных постах измеряются, наряду с другими характеристиками гидрологического режима, уровни воды.

Для их измерения оборудуются специальные устройства. По конструкции устройства подразделяются на: реечные, свайные, передаточные и автоматизированные.

Реечные устройства для измерения уровня воды находят применение на гидротехнических сооружениях при сравнительно небольшой амплитуде колебания. Свайные водомерные посты наиболее удобны на равнинных реках со значительно амплитудой колебания уровней (рис. 8.1.).

Рис. 8.1. Схема свайного водомерного поста

На реечных водомерных постах уровень воды измеряется непосредственным отсчетом по делениям рейки. На свайном посту уровень измеряется переносной водомерной рейкой от верха сваи.

Все постовые устройства, независимо от типа, имеют высотные отметки для сравнения уровней воды за весь период наблюдений и с другими постами. Для этого уровни воды на водомерном посту приводятся к некоторой условной плоскости, называемой нулем графика.

Помимо нуля графика на постах имеется один (при реечных) или несколько (свайные) нулей наблюдений, под которым подразумевается плоскость, от которой ведутся отчеты уровней. На реечном посту - это плоскость нуля рейки, на свайном - верх сваи, от которой ведутся наблюдения.

Превышение нулей реек, верха свай над нулем графика называют приводкой [5] (величина h₁₁ и h₁₂ на рис.8.2.).

Среднесуточные уровни воды вычисляются как среднее за все сроки наблюдений.

Рис. 8.2.. Схема к вычислению уровня воды над нулем графика

Пример: по свае 12 получен отсчет 84 см. При отметке плоскости «0» графика 126,50 м Б.С. приводка для сваи 12 равна 122см. Тогда уровень воды над «0» графика составит 84 + 122 = 206 см.

Задание № 2. «Вычисление средних скоростей течений, измеренных вертушкой».

Исходные данные: поперечный профиль реки с размеченными промерными и скоростными вертикалями и измеренными скоростями течения на 8 скоростных вертикалях (данные по измерениям и тарировочные кривые выдаются индивидуально).

Вычислить: средние скорости течения на скоростных вертикалях в каждой точке измерения скорости течения вычисляется сумма оборотов вертушки за время измерения, а также количество оборотов вертушки в 1 сек. Используя тарировочную кривую, осуществляют переход от частоты вращения вертушки к скорости течения.

Средняя скорость на вертикали при детальном способе измерения определяется согласно [5] по формуле:

(8.1.)

При измерении основным способом средняя скорость на вертикали равна:

(8.2.)

При измерении скоростей течений вертушкой используют детальный метод, основной и сокращенный в зависимости от глубины потока и времени, необходимом для измерения [5].

Детальный метод при свободном русле (не заросшем и без ледяного покрова) предполагает измерение в 5 точках на каждой вертикали: у поверхности, 0,2; 0.6;0,8 глубины и у дна. Этот способ применяется при глубинах более 1,5м. [5].

Скоростные вертикали назначаются через определенное количество промерных, на рис.8.3. скоростные вертикали намечены через одну промерную.

Основной способ измерения скоростей течения применяется при глубинах более 0,75м, при глубинах менее 0,75м применяется одноточечный способ в точке 0,6h.

Количество скоростных вертикалей назначается в зависимости от ширины русла через равные расстояния (табл. 8.1.).

Техника измерения скоростей течения заключается в фиксации количества оборотов гидрометрической вертушки за определенное время. Поскольку в вертушке замыкается контакт через определенное количество оборотов, то задача заключается в том, чтобы при измерении в каждой точке на каждой вертикали время составляло не менее 100 сек.

Зная количество оборотов вертушки за определенное время, по тарировочной кривой переходят от частоты вращения лопастного винта вертушки к скорости водного потока.

Скоростные вертикали

Промерные вертикали

Рис.8.3. Схема расположения скоростных и промерных вертикалей

В свою очередь тарировочная кривая создается в специальных тарировочных бассейнах, где прикрепленная к тележке вертушка движется в водном потоке с определенной скоростью.

Таблица 8.1.

Расстояние между скоростными вертикалями при равномерном их распределении по ширине реки (при многоточечном способе измерения)

Ширина реки, м	20 - 30	31 - 40	41 - 60	61 – 80	81 - 100	101 – 200	201 – 300	301 – 500	501 – 800	Более 800
Расстояние между скоростными вертикалями не более, м	2	3	4	6	8	10	20	30	40	50

Задание № 3. «Вычисление расхода воды методом "скорость-площадь"».

Исходные данные: поперечный профиль реки - выдан в задании № 2 индивидуально, средние скорости течения на вертикалях - принимаются по вычислениям из предыдущего упражнения.

Вычислить: по поперечному профилю реки, разделенному промерными вертикалями на отсеки, вычислить площади сечения каждого отсека как это показано на рис.8.4.

Вычисление расхода воды аналитическим способом производится с использованием формы приведенной в таблице 8.2.

Полный расход воды находится суммированием частных расходов согласно [5].

Таблица 8.2.