Методи вимірювання швидкостей тече її води.

Існує велика кількість методів і приладів для вимірювання швидкостей течії води, дія яких ґрунтується на різних фізичних принципах. Класифікація методів і приладів для вимірювання швидкості течії наведена на рис.3.

Розглянемо ті з них, які застосовуються або можуть бути використані при виконанні гідрометричних робіт.

Метод, який ґрунтується на реєстрації кількості обертів лопатевого гвинта (ротора). Основним приладом для вимірювання швидкості течії у цьому випадку є гідрометрична вертушка.

Метод, який ґрунтується на реєстрації швидкості пливучого тіла. Для вимірювання швидкості застосовують різні конструкції поплавків: поверхневі, глибинні, інтегратори, а також гідрометричні жердини.

Метод, який ґрунтується на реєстрації швидкісного напору. До цього тішу приладів належать гідрометричні трубки різної конструкції.

Метод, який ґрунтується на принципі теплообміну. Швидкість течії у даному випадку вимірюють прилади, які називаються гідрокатазондами (термогідрометрами).

Метод, який ґрунтується на вимірюванні об'єму води, яка зайшла в прилад під час спостереження. Таким приладом є батометр-тахіметр.

Метод, який ґрунтується на застосуванні ультразвуку. Швидкість течії при цьому вимірюють за допомогою так званих ультразвукових вимірників швидкості.

При виконанні гідрометричних робіт па річках, озерах, водосховищах, каналах вимірювання швидкостей течії здійснюється найчастіше гідрометричними млинками. Рідше застосовуються гідрометричні поплавки. Батометрами - тахіметрами для вимірювання швидкостей течії тепер майже не користуються. Гідрометричні трубки, термогідрометри, ультразвукові вимірники використовують головним чином при проведенні науково-дослідних робіт у лабораторних умовах .

Принцип вимірювання швидкостей течії води гідрометричною вертушкою полягає в тому, що лопатевий гвинт (ротор) млинка під впливом течії

Рис.3. Класифікація методів і приладів для вимірювання швидкості течії води.

води обертається з швидкістю, пропорційною швидкості цієї течії.

При виміру швидкості млинком використовують залежність між числом обертів лопатевого гвинта (або ротора) за секунду і швидкістю. Для ідеальних умов (відсутність тертя в механізмі млинка і в’язкості рідини) ця залежність виражається рівнянням :

де U – швидкість течії води; n – число обертів лопатевого гвинта за секунду; k_г – геометричний крок лопатевого гвинта (шлях що його пройде млинок , коли лопатевий гвинт зробить один оберт)

Більш точно цю залежність можна записати у вигляді : напівемпіричного рівняння

де a і b параметри млинка.

При n = 0 , u₀ – початкова швидкість млинка

Як видно з вище наведеної формули, рівняння млинка складається з двох частин: рівняння прямої лінії та рівняння параболи. Тобто при малих швикостях течії води має місце криволінійна залежність між числом обертів за одиницю часу і швидкістю, а при великих –прямолінійна. Початкова швидкість 0 u₀ – це найменша швидкість при якій лопатевий гвинт починає обертатися, тобто найменша швидкість течії, що її можна виміряти млинком. Для більшості млинків u₀ = 0,03…0,06 м/с. Верхня межа швидкості, що її можна виміряти млинком, чітко не визначена.

При вимірюванні швидкості течії визначають кількість обертів лопатевого гвинта за певний проміжок часу, що дає змогу обчислити кількість обертів за одну секунду і за тарувальним графіком вертушки визначити швидкість течії води.