Определение расхода воды с использованием скоростей

Измеренных гидрометрической вертушкой

Для определения расхода с использованием скоростей измеренных гидрометрической вертушкой воспользуемся графическим методом, который предполагает построение эпюры действительных удельных расходов q. Эта эпюра является итогом перемножения эпюры средних скоростей на вертикалях и соответствующих глубин.

, (19)

где – средняя скорость на вертикали, вычисленная графическим методом; h – рабочая глубина.

Эпюры средних скоростей и удельного расхода строятся на базе поперечного профиля створа, в котором производились данные измерения. Рекомендации по выбору масштабов сохраняются. Поперечный профиль и эпюры ограничиваются одинаковым расстоянием от базиса до последней скоростной вертикали. Пример построения приведён на рис. 22.

Рис. 22. Поперечный профиль створа № 1 с эпюрами средних скоростей

и удельного расхода

Действительный расход Q определяется как площадь эпюры удельных расходов :

. (20)

Площадь эпюры удельных расходов вычисляется суммированием площадей геометрических фигур, составляющих эпюру.

Аналитическим методом действительный расход определяется по формуле

, (21)

где V – осреднённая скорость, вычисляемая по площади эпюры средних скоростей на вертикали :

, (22)

где B – основание эпюры средних скоростей, т.е. расстояние от уреза воды до последней скоростной вертикали.

Определение коэффициента шероховатости русла

В период проведения полевых работ студентам рекомендуется внимательно исследовать прибрежный участок русла и дать визуальную характеристику поверхности дна.

Для более точного определения шероховатости поверхности воспользуемся формулой Маннинга, по которой коэффициент Шези C для естественных русел определяется как

, (23)

где n – коэффициент шероховатости.

Отсюда

. (24)

Ранее вычисленные значения коэффициента Шези и гидравлического радиуса используем для определения коэффициента шероховатости дна русла исследуемого участка.

В настоящее время имеется ряд рекомендаций по назначению коэффициента шероховатости для различных поверхностей, в том числе и для естественных русел. Студентам каждого рабочего звена предлагается дать характеристику дна русла реки на основании рекомендаций Срибного М.Ф. (табл. 6) и Носова Н.М. (табл. 7), сравнить описания с полевыми наблюдениями и проанализировать возможные расхождения.

Таблица 6

Значение коэффициента шероховатости естественных русел и пойм

По М.Ф. Срибному

Характеристика водотока	Значение коэффициента шероховатости
Естественные русла в весьма благоприятных условиях (чистое, прямое, незасоренное, земляное со свободным течением)	0,025
Промежуточное значение между предыдущей, и следующей категориями, часто применяемое в практике; галечные и гравийные русла при словесной характеристике их, совпадающей с предыдущей категорией	0,0285
Русла постоянных водотоков равнинного типа (преимущественно больших и средних рек) в благоприятных условиях состояния ложа и течения воды	0,030
Периодические потоки (большие и малые при очень хорошем состоянии поверхности и формы ложа)	0,033
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водотоков в обычных условиях, извилистые, с некоторыми неправильностями в направлении струй или же прямые, но с неправильностями в рельефе дна (отмели, промоины, местами камни)	0,040
Правильные хорошо разработанные галечные русла горных рек (в нижнем течении). Земляные русла периодических водотоков (сухих логов) в благоприятных условиях	0,040
Русла больших и средних рек значительно засоренные, извилистые и частично заросшие, каменистые с неспокойным течением	0,050
Периодические (ливневые и весенние) водотоки, несущие во время паводка значительное количество наносов, с крупногалечным или покрытым растительностью ложем	0,050
Поймы больших и средних рек, покрытые нормальным количеством растительности (травы, кустарники)	0,050
Русла периодических водотоков сильно засоренные и извилистые. Сравнительно заросшие, неровные, плохо разработанные поймы рек (промоины, кустарники, деревья, с наличием заводей)	0,067
Порожистые участки равнинных рек. Галечно-валунные русла горного типа с неправильной поверхностью водного зеркала	0,067
Реки и поймы значительно заросшие (со слабым течением), с большими глубокими промоинами	0,080
Валунные русла горного типа с бурным пенистым течением, с изрытой поверхностью водного зеркала (с летящими вверх брызгами)	0,080

Таблица 7