6. Определение расхода воды
Над построенным поперечным профилем водотока наносятся данные измерений средней скорости течения вертушкой и вычерчивается эпюра распределения средней скорости по ширине потока (рис. 4).
Для каждой промерной вертикали по эпюре средней скорости определим среднюю скорость Vсh. Умножив эту скорость на глубину воды h, получим значение элементарного расхода воды на промерной вертикали, м3/с, т.е. qэ = h * Vсh.
По рассчитанным значения qэ на этом же графике строим эпюру распределения элементарных расходов воды по ширине водотока.
Определим частные расходы между смежными промерными вертикалями как площади эпюры между ними, вычисляемой в виде произведения среднего элементарного расхода между вертикалями на расстояние между ними (li):
Qi = 0,5*(qi-1 + qi)* li.
Общий расход для всего живого сечения потока найден как сумма частных расходов: :
Q = Q1 + Q2 + Q3 +…+ Qn.
Рис. 4. Поперечный профиль, эпюры средней скорости и
элементарных расходов воды в реке
7. Определение продольного уклона водной поверхности, коэффициентов Шези и шероховавтости
Продольный уклон водной поверхности воды в водотоке – величина отношения разности высотных отметок уровня воды между двумя гидростворами к расстоянию между ними. Выражается, как правило, в промиллях %0 (в метрах на 1000 м длины реки).
Уклон поверхности воды необходим для определения коэффициентов Шези, шероховатости и расходов воды аналитическим методом. Для этого, помимо основного водомерного поста устраиваются дополнительные уклонные водомерные посты выше и ниже по течению реки на расстоянии, зависящем от измеряемого уклона поверхности воды:
Таблица 5
Уклон,% 0,05 0,1 0,3 0,5 1,0 и более
Расстояние, км 2 1 0,3 0,2 0,1
Участок между уклонными постами должен быть прямолинейным в плане, а площади поперечного сечения реки в пределах участка должны быть примерно одинаковыми или изменяться однозначно, т.е. увеличиваться или уменьшаться.
Для мгновенных (непродолжительных) измерений уклона поверхности воды вместо уклонных постов на указанных расстояниях вбивают колья так, чтобы их верх выступал из воды на 3…5 см. В один и тот же момент времени два наблюдателя, имеющие сверенные часы, добивают колья вровень с поверхностью воды. Затем нивелированием повышенной точности (111 класса) определяют отметки оголовков кольев. Результаты записывают в журнал (табл. 6) и по ним вычисляют уклон поверхности воды в реке.
Значение коэффициента Шези вычисляется по формуле:
С = Q / ω * √ R*I = ……
где Q – расход воды, м3/с, ω – площадь живого сечения, м2, R – гидравлический радиус, м, I – уклон поверхности воды; принимаем равным 0,0005.
Площадь живого сечения определена в виде разности между площадью поперечного сечения и площадью мертвого пространства (участок поперечного профиля, где отсутствует скорость течения). ω =…
Смоченный периметр (χ) – расстояние по дну между урезами правого и левого берегов, вычисляемые в виде суммы отрезков профиля между смежными промерными вертикалями. χ = ….
Гидравлический радиус рассчитывается по формуле: R = ω/χ =….
Коэффициент шероховатости «п» определен по формуле:
п = С / Ry = …..
где у - показатель степени, принимаемый для расчетного створа равным 0,17.
Таблица 6
Журнал определения уклона поверхности воды в реке
Дата……………….., Время……………………
Отметка уровня воды (по основному посту)….13,55 м
-
Номер пикета
и плюсов
Расстояние, м
Отметка уреза
воды, м
Разность отметок
уреза воды, м
Уклон
ПК 0
ПК 5
500
13,65
13,40
0,25
0,00050
Литература
Учебная практика по гидрологии и гидрометрии. Мет. Указания. Разр.: Ш.Т. Даишев, В.И. Штыков, Е.Н. Давиденко. СПб, ПГУПС, 2005.
2. Железняков Г.В. и др. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока. – М.: Колос.