2 Производство промеров глубин и определение продольного уклона
Глубина - это расстояние от поверхности воды до дна. Глубина русла рассматривается, прежде всего, как один из элементов расхода воды. Но измерение глубин, или промеры русла выполняются также для определения рельефа дна и выявления опасных для судоходства мест, контроля русловых переформирований в зонах гидроузлов, водозаборных и сбросных сооружений.
Измерение глубин, как правило, производится не в одной точке, а по всей ширине русла и длине изучаемого участка.
При производстве промеров в зависимости от глубин и скоростей течения применяют различные приборы, которые по своему устройству и принципу действия можно разделить на три группы: ручные, механические, акустические. Ручные устройства наиболее просты в обращении, к ним относятся: водомерная рейка, наметка, ручной лот.
Небольшие глубины замеряют водомерной рейкой, глубины до 5-6 м при небольших скоростях течения наметкой, большие глубины измеряют лотом.
Наметка (гидрометрическая штанга) – шест диаметром 4-5 см, длиной до 7 м, изготавливаемый из дерева или легких дюралюминиевых трубок и размеченный на диаметры краской контрастных цветов. Нижний конец оковывается железным башмаком, который помогает погружению её в воду и предохраняет от раскалывания от ударов об дно. Вместо наметок при глубинах не превышающих 3 м, можно использовать гидрометрические штанги.
Лот представляет собой груз, подвешенный к размеченному шнуру – лотлиню. В зависимости от скорости масса лота варьируется от 0,5 до 100 кг, в ином случае замеряют угол наклона лотлиня.
К механическим промерным устройствам относится лот механический, который состоит из лебёдки, троса для опускания груза, счётчика глубин и самого груза (лота) обтекаемой формы.
Наиболее совершенным средством измерения глубин, обеспечивающим полную автоматизацию промеров, являются эхолоты, относящиеся к акустическим промерным устройствам.
Комплекс промеров глубин включает:
- определение положения промерных точек в плане;
- измерение глубин в каждой промерной точке;
- определение уровня воды;
- установление характеров грунтов, слагающих дно реки;
Уклоном называется падение свободной поверхности по длине потока, отнесенное к расстоянию между пунктами измерений высоты уровня.
Уклоны водной поверхности измеряются геодезическими методами по разности отметок уровня на смежных уклонных постах: верхнем по течению zв и нижнем zн при известном расстоянии между ними - базисе Lб
При известном продольном уклоне I расход воды на реке определяется по эмпирической формуле Шези:
где w - площадь живого сечения потока,
c - коэффициент Павловского, зависящий от геометрии поперечного сечения и шероховатости стенок русла,
Rr - гидравлический радиус.
Уровень воды во время промеров называется рабочим. Все промеры приводятся к условному срезочному уровню. Разность между рабочим и срезочным уровнем называется срезкой и вычисляется по формуле:
Δ
Измеренную глубину изменяют на величину срезки.
Сечение русла вертикальной поверхностью, нормальной к направлению скоростей, называется водным сечением.
Часть водного сечения, где наблюдается скорость течения во всех точках, называется живым сечением. Пространство в водном сечении, где нет течения, называется мертвым.
Рисунок 1- Поперечный профиль условного русла реки Волга
Таблица 1- Промеры глубин на условном русле
№ промер-ной вертика-ли |
Расстоя-ние от постоян-ного начала, м |
Глубина, м |
Средняя глубина h, м |
Рассто-яние b, м |
Пло-щадь, Δw=h·b, м2 |
|
Измерен-ная |
Со срезкой |
Между вертикалями |
||||
Урез правого берега |
0 |
0,00 |
-3,50 |
|||
0,13 |
10,00 |
1,30 |
||||
1 |
10,00 |
0,25 |
0,22 |
|||
0,28 |
5,00 |
1,40 |
||||
2 |
15,00 |
0,30 |
0,27 |
|||
0,35 |
5,00 |
1,75 |
||||
3 |
20,00 |
0,40 |
0,37 |
|||
0,50 |
5,00 |
2,50 |
||||
4 |
25,00 |
0,60 |
0,57 |
|||
0,90 |
5,00 |
4,50 |
||||
5 |
30,00 |
1,20 |
1,17 |
|||
1,33 |
5,00 |
6,65 |
||||
6 |
35,00 |
1,45 |
1,42 |
|||
1,95 |
5,00 |
9,75 |
||||
7 |
40,00 |
2,45 |
2,42 |
|||
2,78 |
5,00 |
13,90 |
||||
8 |
45,00 |
3,10 |
3,07 |
|||
3,42 |
5,00 |
17,10 |
||||
9 |
50,00 |
3,74 |
3,71 |
|||
3,87 |
5,00 |
19,35 |
||||
10 |
55,00 |
4,00 |
3,97 |
|||
4,10 |
5,00 |
20,50 |
||||
Бакен |
60,00 |
4,20 |
4,17 |
|||
B=Σb=55,00 м
w=ΣΔw=98,70 м2
Таблица 2 - Вычисление площади водного сечения для различных уровней
Уровень над "0" графика Н, см |
Приращение площадей между уровнями, м2 |
Площади при данном уровне, w, м2 |
10,83 |
4,05 |
|
7,85 |
||
11,03 |
3,80 |
|
7,20 |
||
11,29 |
3,40 |
|
6,15 |
||
11,93 |
2,75 |
|
4,65 |
||
12,58 |
1,90 |
|
3,20 |
||
13,58 |
1,30 |
|
2,20 |
||
13,83 |
0,90 |
|
1,40 |
||
14,43 |
0,50 |
|
0,85 |
||
14,63 |
0,35 |
|
0,60 |
||
14,73 |
0,25 |
|
0,35 |
||
14,78 |
0,10 |
|
|
Рисунок 2 - Кривая площадей условного русла.