Определение расхода воды в потоке с помощью поверхностных поплавков

Основная идея этой работы заключается в следующем. Если известны поверхностные скорости потока, которые измерить на разных удалениях от берега довольно просто, а также имеется поперечный разрез потока, то путем перемножения частных площадей поперечного сечения ω(м²) на средние скорости u(м/с) участков ширины русла и последующего суммирования полученных частичных расходов q(м³/с) можно получить фиктивный, преувеличенный (поскольку поверхностная скорость всегда больше средней на вертикали), но довольно близкий к истинному расход потока. Умножив фиктивный расход на постоянный для данного створа поправочный коэффициент, получим истинный расход.

На листе миллиметровки строят профиль водного сечения, откладывая по оси абсцисс расстояния от постоянного начала, а по вертикальной оси – глубины. Площадь водного сечения можно определить с помощью планиметра или аналитически – путем суммирования площадей элементарных фигур – треугольников и трапеций, сторонами которых являются промерные и скоростные вертикали, отрезки линий дна и водной поверхности.

Определяем площади, заключенные между скоростными и промерными вертикалями по ПК 1:

ω₁=0.5*26*2=26м²

ω₂=0.5(2+3.2)*19=49.4м²

ω₃=0.5*(3.2+5.1)*28=114.8м²

ω₄=0.5*(5.1+5.2)*14=72.1м²

ω₅=0.5*(5,1+5.2)*13=66.9м²

ω₆=0.5*(5.1+5.2)*18=92.7м²

ω₇=0.5*(5.1+5.1)*1=5.1м²

ω₈=0.5*(5.1+4.3)*28=131.6м²

ω₉=0.5*(4.3+3.5)*13=50.7м²

ω₁₀=0.5*(3.5+2.9)*9=28.8м²

ω₁₁=0.5*2.6**48=62.4м²

Найдем площади , м² :

S₁= ω₁₊ ω₂=26+49,4=75,4

S₂= ω₃ + ω₄ =114,8+72,1=186,9

S₃= ω₅ + ω₆₊ ω₇=66,9+92,7+5,1=164,7

S₄= ω₈ + ω₉+ ω₁₀=131,6+50,7+28,8=211,1

S₅= ω₁₀ =28,8

S₆= ω₁₁ =62,4

Определяем частичные фиктивные расходы:

q₁=75,4*0.264*0,7=13,93м³/с

q₂=0.725*186.9=135.5 м³/с

q₃=0.746*159.6=119.06м³/с

q₄=187.4*0.769=144.11м³/с

q₅=28.8*0.667=19.21м³/с

q₆₌4.8*2.4*0.7=8.064 м³/с

Определяем фиктивный расход потока:

Q_ф=Σq_i=м³/с=439.874

Определяем действительный расход потока:

Q_д=Q_ф*k*(k*=0.84 для омского створа реки Иртыш) = 439,874 *0.84=369,494м³/с.

Графическое изображение и журнал приведено в «приложении №1»

Определяем площади, заключенные между скоростными и промерными вертикалями по ПК 2:

ω₁=0.5*30*2,3=34,5м²

ω₂=0.5(2.3+4.3)*18=80.1м²

ω₃=0.5*(4.3+4.3)*2=8.6м²

ω₄=0.5*(4.3+4.2)*29=123.25м²

ω₅=0.5*(4.2+4.6)*15=66м²

ω₆=0.5*(4.6+5)*15=72м²

ω₇=0.5*(5+3.9)*17=75.65м²

ω₈=0.5*(3.9+2.3)*24=148.8м²

ω₉=0.5*(2.3+1.3)*23=41.4м²

ω₁₀=0.5*(1.4+0.9)*12=13.8м²

ω₁₁=0.5*24*0,8=9.6м²

Найдем площади , м² :

S₁= ω₁₊ ω₂₊ ω₃=34,5+80,1+8,6=123,2

S₂=ω₄+ ω₅=123,25+66=189,25

S₃= ω₆+ ω₇=75,65+148,8=164,45

S₄=ω₈+ ω₉=148,8+41,4=190,2

S₅= ω₁₀=13,8

S₆=ω₁₁ =9,6

Определяем частичные фиктивные расходы:

q₁=0.549*123,2*0,7=47,35м³/с

q₂=0.725*189.25=137.21м³/с

q₃=0.746*147.65=110.15м³/с

q₄=190.2*0.769=146.26м³/с

q₅=28.8*0.667*0,7=13,44м³/с

q₆₌0.8*2.4*0.7=1.344 м³/с

Определяем фиктивный расход потока:

Q_ф=Σq_i=455.754м³/с

Определяем действительный расход потока:

Q_д=Q_ф*k*(k*=0.84 для омского створа реки Иртыш) = 455.754*0.84=382,83м³/с.

Графическое изображение и журнал приведено в «приложении №2»

Определяем площади, заключенные между скоростными и промерными вертикалями по ПК 3:

ω₁=0.5*2,6*42=54,6м²

ω₂=0.5(2.6+3)*20=56м²

ω₃=0.5*(3+3.5)*19=61.75м²

ω₄=0.5*(3.5+3.8)*21=76.77м²

ω₅=0.5*(3.8+4.1)*41=161.95м²

ω₆=0.5*(4.1+4)*21=85.05м²

ω₇=0.5*(4+4)*2=8м²

ω₈=0.5*(4+2.7)*30=100.5м²

ω₉=0.5*(2.7+1.7)*20=44м²

ω₁₀=0.5*(1.7+1.4)*9=13.95м²

ω₁₁=0.5*31*1.3=20.15м²

Найдем площади , м² :

S₁= ω_{1 +}ω₂=54,6+56=100,6

S₂= ω₃+ ω₄ =61,75+76,77=138,52

S₃= ω₅ + ω₆ =85,05+161,95=247

S₄=ω₇+ ω₈+ ω₉=8+100,5+44=152,5

S₅= ω₁₀=13,95

S₆=ω₁₁ =20,15

Определяем частичные фиктивные расходы:

q₁=0.877*100,6*0,7=61,76м³/с

q₂=1*138.52=138,52 м³/с

q₃=0.962*247=237,61м³/с

q₄=0.877*152,5=133,74м³/с

q₅=1.136*13.95=15,85м³/с

q₆=3.1*0.7*1.3=2.82 м³/с

Определяем фиктивный расход потока:

Q_ф=Σq_i=590,3м³/с

Определяем действительный расход потока:

Q_д=Q_ф*k*(k*=0.84 для омского створа реки Иртыш) = 590,3*0.84=495,85м³/с.

Графическое изображение и журнал приведено в «приложении №3»

Определяем площади, заключенные между скоростными и промерными вертикалями по ПК 4:

ω₁=0.5*56*1,7=47,6м²

ω₂=0.5(1.7+2.5)*11=23.1м²

ω₃=0.5*(2.5+4)*2=6.5м²

ω₄=0.5*(4+4.6)*23=98.9м²

ω₅=0.5*(4.6*5)*20=96м²

ω₆=0.5*(5+4.9)*9=44.55м²

ω₇=0.5*(4.9+4.4)*46=50.4м²

ω₈=0.5*(4+3.7)*18=69.3м²

ω₉=0.5*(3.1*3.7)*22=74.8м²

ω₁₀=0.5*(2.9+1.7)*4=9.2м²

ω₁₁=0.5*14*3.1=21,7м²

Найдем площади , м² :

S₁= ω₁+ ω₂ =47,6+23,1=70,7

S₂= ω₃+ ω₄ =6,5+98,9=105,4

S₃= ω₅+ ω₆ =96+44,55=140,55

S₄= ω₇+ ω₈=50,4+69,3=119,7

S₅= ω₉=74,8

S₆= ω₁₀+ ω₁₁=9,2+21,7=30,9

Определяем частичные фиктивные расходы:

q₁=0.658*70,7*0,7=32,56м³/с

q₂=1.087*105.4=114.57 м³/с

q₃=0.847*140.55=119.05м³/с

q₄=0.667*119,7=79,84м³/с

q₅=0.49*74.8*0,7=25,66м³/с

q₆=30,9*0,7=21,63 м³/с

Определяем фиктивный расход потока:

Q_ф=Σq_i=393,31м³/с

Определяем действительный расход потока:

Q_д=Q_ф*k*(k*=0.84 для омского створа реки Иртыш) = 393,31*0.84=330,38м³/с.

Графическое изображение и журнал приведено в «приложении №4»

Средний расход потока:

Q=369,494+382,83+495,85+330,38=1578,554/4=394,6 м³/с- общий поток