Основные характеристики живого сечения реки

Таблица 3 Вычисление средней скорости на вертикали

Номера скоростных вертикалей	Наименование точек на вертикали	Общее количество секунд,  sec	Сумма оборотов вертушки, sum	Число оборотов в секунду, ni	Скорость, Vj(м/сек)	Средняя скорость на вертикали, Vср (м/сек)
1	2	3	4	5	6	7
	Поверх.	135	240	1,25	0,451
	0.2 h	120	240	1,50	0,539
1	0.6 h	123	200	1,34	0,483	0,483
	0.8 h	123	180	1,23	0,444
	Донная	120	160	1,19	0,429
	Поверх.	122	260	1,56	0,542
	0.2 h	120	280	1,76	0,611
2	0.6 h	124	240	1,60	0,555	0,561
	0.8 h	131	220	1,53	0,530
	Донная	123	200	1,48	0,514
	Поверх.	132	240	2,50	0,868
	0.2 h	120	240	2,67	0,925
3	0.6 h	128	220	2,40	0,833	0,843
	0.8 h	125	200	2,22	0,771
	Донная	129	200	2,15	0,746
	Поверх.	124	300	2,48	0,860
	0.2 h	120	320	2,64	0,918
4	0.6 h	122	280	2,50	0,868	0,871
	0.8 h	123	240	2,42	0,840
	Донная	129	240	2,36	0,820
	Поверх.	128	320	2,50	0,887
	0.2 h	120	320	2,67	0,946
5	0.6 h	125	300	2,56	0,908	0,899
	0.8 h	126	280	2,42	0,859
	Донная	121	260	2,31	0,820

 

Скорость V_i течения в каждой точке вертикали находится по тарировочному уравнению вертушки (7)-(8).

Если ni<=n, то

Vi=0,292n_i+(0,0037n_i²+0,0016)^1/2          (7)

Если ni>n, то

V_i=0,347n_i                                                  (8)

Значение n_доп = 1,65.

Вычисленную по формулам (7) и (8) скорость Vi округляют до 0.001 м/с и записывают в колонку 6 таблицы 3.

Величина средней скорости Vср на вертикали (колонка 7) определяется как средневесовое значение по формуле(9), в которой скоростям, полученным на разных глубинах, придаются соответствующие веса (1,2,3). Полученную по формуле (9) скорость также округляют до 0.001 м/с.

 

   V_ср=(V_пов+3V_0.2+3V_0.6+2V_0.8+V_дон)/10  (9)

где Vср – средняя скорость на вертикали;

Vпов, V0.2, V0.6, V0.8, Vдон –  скорости течения в поверхностной, 0.2h, 0.6h, 0.8h и донной точках вертикали соответственно.

 

4. Для определения расхода воды, кроме скорости, нужно знать площадь живого сечения, то есть необходимо провести кроме скоростных работ ещё и промерные. Измерение глубин производилось 9 мая, уровень воды над нулём графика был равен hо=11,78м, а отметка уровня воды Hур.пр=117,78 м, согласно формуле (1). Измерения же скорости производилось 10 мая, уровень воды над нулём графика hо=11,63 м, то есть отметка уровня воды в день скоростных работ, согласно формуле (1), равна Hур.ск.=117,63 м.

В связи с этим глубины, измеренные при промерных работах, приводят всегда к дате измерений  скорости. Для этого к значениям  таких глубин алгебраически прибавляют величину срезки ∆H, вычисляемую по формуле (10).

     ∆H = Нур.ск.-Нур.пр.                        (10)

 

∆H=117,78-117,63= +0.15 м.

 

 

Таблица 4 Сводная  ведомость глубин

Номера вертикалей	Расстояния S(м) до вертикалей	Глубины, hj(м)	Срезка, DH(м)	Глубины  с учётом срезки, hгл.ср.(м)
1	2	3	4	5
Ур.л.б.	54,2	0,00	0,00	0
1	96,0	1,90	0.15	2,05
2	124,3	4,00	0,00	4
3	138,3	6,20	0.15	6,35
4	166,6	8,01	0.15	8,16
5	183,4	8,11	0,00	8,11
6	200,0	8,30	0.15	8,45
7	238,9	11,11	0.15	11,26
8	250,0	12,55	0,00	12,55
9	269,9	14,15	0.15	14,3
10	315,1	12,88	0.15	13,03
11	345,2	13,56	0,00	13,56
12	359,5	14,12	0.15	14,27
13	389,1	14,00	0.15	14,15
14	414,1	8,53	0,00	8,53
15	425,2	3,66	0.15	3,81
Ур.п.б.	455,1	0,00	0,00	0
Параметры скоростных вертикалей:
Номер ск.верт.	S	h
1(2)	124,3	-4,00
2(5)	183,4	-8,11
3(8)	250,0	-12,55
4(11)	345,2	-13,56
5(14)	414,1	-8,53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По данным таблицы 4 строим профиль живого сечения реки (рисунок 2).

 

Глубины, h (м)		0			2,05				4,00				6,35			8,16			8,11			8,45				11,26				12,55				14,30				13,03					13,56						14,27					14,15						8,53						3,81					0
Средняя скорость, Vcp.   (м/с)		0			0,242				0,483				0,51			0,54			0,561			0,66				0,75				0,843				0,85				0,86					0,871						0,88					0,89						0,899						0,45					0
Элементарный расход, q (м2/с)		0,00			0,5				1,93				3,23			4,37			4,55			5,53				8,43				10,6				12,2				11,2					11,8						12,6					12,6						7,67						1,71					0,00
Расстояния  (м)	Между вертикалями , В		41,8				28,3				14,0			28,3			16,8			16,6				38,9				11,1				19,9				45,2			30,1						14,3						29,6					25,0						11,1						29,9
	До скоростных вертикалей, S	54,2			96,0				124,3				138,3			166,6			183,4			200,0				238,9				250,0				269,9				315,1						345,2						359,5					389,1						414,1						425,2					455,1
Частичный расход, Qi  (м/с)			6,97			27,31				22,61				61,84			38,22			45,90			163,96				58,72				121,19				253,57					177,74						89,8						186,18					9,49						17,04
Общий расход Q (м3)=1376,42

 

Рисунок 2 - Вычисление расхода графоаналитическим способом

 

 

Вычисление расхода воды графоаналитическим способом основано на введении понятия элементарного расхода q, определяемого по формуле (11).

                 q = V*h  (м²/с)                 (11)

где q - элементарный расход; V - скорость течения реки; h – глубина реки.

На промерных вертикалях, где измерения скорости не выполнялись, вычислить значения q не представляется возможным. Поэтому недостающие значения скорости V на промерных вертикалях получают графически следующим способом.

Масштаб для  построения кривой средней скорости выбирается с таким расчетом, чтобы кривая отстояла от линии уровня вода примерно на таком же расстоянии, как и линия дна (см. рисунок 2, для графика каждое значение ср. скорости умножено на 3).

Вычисление расхода  воды графоаналитическим способом, которое необходимо выполнить студенту в данном задании, производится по формуле (12):

   Q=ΣQi=1/3q₁*b₁+1/2(q₁+q₂)b₂+...+1/3qn*bn          (12)

Каждый член суммы (12), обозначенный через Qi, называется частичным расходом. Поскольку средняя скорость Vср течения определяется с погрешностью 3-5%, то величина расхода, вычисленная по формуле (12), также будет содержать погрешность не менее 3-5% (при условии, что результаты геодезических измерений значений S и h были качественными). Поэтому в гидрометрии окончательное значение расхода принято округлять до трёх значащих цифр и в таком виде записывать на профиле (рисунок 2).

 

5. Вычисление скорости V течения, измеренной поверхностными поплавками, следует начать с составления схемы измерений (рисунок 3).

b=100м, l₁=20м и l₂=20м).

 

 

 

Рисунок 3 Схема измерений скорости течения поверхностными поплавками

Время движения поплавка (колонка 6) вычисляется как разность показаний секундомера на низовом и верховом створах.

Таблица 5 Вычисление скорости течения, измеренной поплавками

								Исходные базис (м) и
								расстояния м/створами
								Длина базиса, b (м)	Расстояние между створами
									lв/г   (м)	lг/н (м)
								200	25	25
№ поплавка	Угол засечки при прохождении  поплавка через гл.створ, aj		Показания секундомера при прохождении  поплавка через створы (сек)			Время движения поплавка в пути, t(сек)	Длина пути поплавка между верхним  и нижним створами, L (м)	Скорость,           Vj   (м/сек)	Средняя скорость, Vjср  (м/сек)	Расстояния до места прохожде-ния поплавка, S(м)
	град.	мин.	верх.	глав.	нижн.
1	2		3	4	5	6	7	8	9	10
1	27	55	10	39	69	59	20	1,80	1,53	105,97
2	38	20	13	38	66	53	20	2,98	2,54	158,14
3	49	10	22	42	65	43	20	5,38	4,57	231,43
4	54	52	25	43	60	35	20	8,12	6,90	284,22
5	57	15	19	43	68	49	20	6,35	5,39	310,93
6	59	59	34	62	91	57	20	6,07	5,16	346,18

 

 

В колонке 10 расчитывается S по формуле (13):

S=btga_i                        (13)

В колонке 8 расчитывается V по формуле (14):

Vj=S/t                 (14)

Вычисление средней  скорости течения (колонка 9) производится по формуле (15):

Vср=k*Vi,              (15)

где k -коэффициент, равный отношению действительного расхода Q к фиксированному расходу Qф.

Значение k=0.85