Определение расхода воды в реке

Расход воды в реке можно определить как объёмное количество жидкости, проходящее через живое сечение (гидроствор) в единицу времени. Существует несколько методик определения расхода, и большинство из них основано на измеренных глубинах в живых сечениях и скоростях потока.

Метод «скорость – площадь» является разновидностью косвенных измерений расхода воды. При этом в результате наблюдений в фиксированном гидрометрическом створе определяются следующие элементы расхода:

– глубины на промерных вертикалях и их удаление от постоянного начала по линии гидрометрического створа, для определения площади живого сечения (с точностью до трёх значащих цифр, но не точнее 1 см);

– продольные (нормальные к гидрометрическому створу) составляющие средних скоростей течения на вертикалях или распределённые по ширине русла поверхностные скорости, на основе которых рассчитываются средние скорости в отсеках между ними (с точностью до трёх значащих цифр, но не точнее 1 см/с).

Расход воды вычисляют по его элементам одним из следующих способов (с точностью до трёх значащих цифр):

– аналитическим методом, как сумму частных расходов воды, проходящих через отсеки живого сечения потока, ограниченные скоростными вертикалями;

– графическим методом, как площадь эпюры распределения элементарных расходов воды по ширине потока.

Расход, вычисленный с использованием скоростей, измеренных гидрометрической вертушкой считают действительным расходом.Погрешность определения расхода воды различна и зависит от способа измерения скорости:

6% – при детальном способе;

10% – при основном способе;

12% – при сокращённом способе.

Расход, определённый по поплавкам,считаютфиктивным расходом, т.к. для его расчёта использованы не средние на вертикалях скорости потока, а только поверхностные (поплавковые).

Метод смешения предполагает определение расхода по степени разбавления раствора какого-либо вещества-индикатора, который выпускается в поток в известном количестве и с известной концентрацией. В качестве индикатора применяются красящие вещества, например, флуоресцеин, либо соль NaCl. Концентрацию раствора индикатора в потоке можно определить колориметрическим (по цвету раствора), химическим или электромеханическим способом (по электропроводности раствора).

Для измерения расхода воды выбирают участок реки, имеющий хорошее перемешивание на коротком расстоянии (100÷1000 м). Различают два метода смешивания:

– при длительном выпуске в поток раствора индикатора, расход которого известен;

– при мгновенном выпуске (всплеске) в поток определённого количества раствора индикатора.

Метод смешения применяют на горных реках с бурным течением при изменении расхода не более 3÷5 м/с. Погрешность определения расхода оценивается в 10÷20 %.

Аэрометод используют при определении расхода в створах, расположенных в малообжитой, труднодоступной местности. В основу аэрометода положены стереоскопические определения скоростей потока на фотограмметрических приборах и интеграционный способ определения элементарного расхода всплывающими со дна поплавками.

УКАЗАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРВЕДЕНИЮ

УЧЕБНОЙ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

Содержание и организация практики

Программа учебной гидрологической практики предусматривает выполнение студентами следующих видов работ:

– инструктаж по технике безопасности при проведении инженерно-гидрологических изыскательских работ с отметкой в соответствующем журнале;

– подготовка оборудования для проведения полевых гидрометрических работ;

– ознакомление с местом прохождения практики и последующее описание его в отчёте на основании визуально-глазомерного обследования;

– разбивка базиса и гидростворов;

– замер глубин по створам;

– измерение скорости течения поверхностными поплавками;

– измерение скорости течения гидрометрической вертушкой;

– чистка и мелкий ремонт оборудования после выполнения полевых работ;

– камеральная обработка результатов полевых наблюдений;

– овладение методами определения средних скоростей потока на основании полевых измерений;

– овладение методами определения расходов с использованием скоростей, измеренных поплавками и гидрометрической вертушкой;

– сравнение визуальной характеристики поверхности с рекомендациями, соответствующими вычисленному коэффициенту шероховатости;

– составление отчёта по практике;

– защита отчёта по практике с предварительной проработкой основных контрольных вопросов.

Время проведения практики устанавливается в соответствии с «Правилами по охране труда при изысканиях и проектировании автомобильных дорог» – конец июня, первая половина июля месяца, когда температура воды в реке не ниже +12 °С.

В связи с тем, что участок реки Иртыш, на котором проводится учебная гидрологическая практика, является судоходным, гидрометрические работы выполняются не по всей ширине потока, а в целях безопасности только до фарватера.

Выполнение работ осуществляется рабочим звеном, состоящим из 6÷8 студентов. При проведении гидрометрических наблюдений и измерений студенты отрабатывают навыки слаженной работы в звене.

Бригадир звена отвечает

– за соблюдение правил техники безопасности и охраны труда при выполнении всех видов полевых работ;

– за сохранность оборудования, предназначенного для проведения полевых гидрометрических работ;

– за сохранность журналов полевых наблюдений.

Бригадир звена контролирует участие в составлении отчёта по практике каждого члена звена.

Отчёт по гидрологической практике составляется в соответствии с требованиями по оформлению курсовых работ, курсовых и дипломных проектов. Разделы отчёта должны включать описание всех видов проведённых рабочим звеном работ, журналы полевых наблюдений, чертежи, выполненные на миллиметровке или на листах писчей бумаги формата А4 с помощью стандартных компьютерных программ (например, AutoCAD, Компас), подробные расчёты определяемых величин с пояснениями и ссылками на рекомендуемые источники.