Практичні вправи з визначення витрати води.

Вправа1.Обчислити аналітичним способом витрату води, виміряну млинком.

Дається:

1) виписка з «Книжки для запису вимірювання витрати води» на р. Глибокий Турунчук біля с. Маяки 14 липня 1891 р. (табл..11.1 11.2)

2) і тарувальної таблиці млинка (табл..11.3;2) млинка типу ГР-55, контакт через 20 обертів; тарування №27 від 16 вересня 1980 р.;

3) рівень води на водомірному посту при вимірюванні глибин і швидкостей течії не змінювався і становив 91 см над нулем графіка.

Потрібно: для зазначеного створу р. Глибокий Турунчук обчислити:

1) площі водного перерізу;

2) швидкості в точках вимірювання і середні значення їх на вертикалях і між вертикалями;

3) витрату води, виміряну основним способом.

Таблиця 11.1

Розв’язання

1.За даними таблиці 11.1 (графа 1-7) обчисляємо площу водного перерізу річки. Площу між берегом і першою та останньою промірними вертикалями визначаємо як площу трикутника, а між всіма іншими вертикалями - як площу трапеції.

Таблиця 11.2

Площа між швидкісними вертикалями дорівнює сумі відповідних площ між промірними вертикалями. Наприклад, на дільниці від урізу лівого берега до швидкісної вертикалі №1 (графа 7 ) площа ώ ₁ = 10,0+28,9=38,9 м² (записуємо її у графу 7). Загальну площу живого перерізу визначаємо підсумуванням даних графи 8 «вісім». У нашому прикладі вона дорівнює 535 м².

2.На кожній швидкісній вертикалі швидкість вимірювалась у двох точках (0,2 і 0,8 «вісім» робочої глибини). При обчислені у кожній точці спочатку визначалась загальна кількість обертів лопатевого гвинта і число обертів за 1 с. Так, на вертикалі №1 (табл.11.2) у точці 0,2h протягом 105 с було зареєстровано 20 сигналів вертушки кожен з яких надходить через 20 обертів. Тоді загальна кількість обертів N=20*20=400, а число обертів за 1с n=400/105=3?80 об/с. За тарувальною таблицею 11.3 визначаємо швидкість течії у цій точці, яка дорівнює 0,50 м/с. таблиця 11.3.

Оскільки вимірювання швидкості проводилося на глибині 0,2h; 0,8h в двох точках на кожній вертикалі, то середню швидкість на них визначаємо за формулою

V сер=0,5( U _0,2 + U _0,8)

Де U _0,2 і U _0,8 місцеві швидкості на глибинах 0,2h; 0,8h.

При іншій кількості точок вимірювання швидкостей на швидкісних вертикалях для знаходження середньої швидкості на них застосовують інші формули, які наводяться в літературних джерелах з гідрометрії.

Середні значення швидкостей між вертикалями (табл.. 11.1, графа 9 ) визначаємо як середнє арифметичне із швидкостей на швидкісних вертикалях. Середні швидкості між берегом і першою або останньою вертикаллю обчислюють як добуток середніх швидкостей на цих вертикалях на емпіричний коефіцієнт К, величина якого у нашому прикладі дорівнює 0,7 .

3. Часткові витрати води між швидкісними вертикалями і для урізних ділянок (табл.. 1.1, графа 10) отримуємо множенням середніх швидкостей на відповідні площі живого перерізу. Загальну витрату обчислюємо як суму часткових витрат. У нашому прикладі вона дорівнює 2765 м³/с.

Вправа 2. Обчислити аналітичним способом витрату води, виміряну поверхневими поплавками.

Дається:

1) відомості (журнал) вимірювань до визначення витрати води за допомогою поплавків на р. Молочній біля с. Садове 10 .07.07 ( табл..11.4 і 11.5), рис.11.1

2) Місце проходження поплавків через середній створ, що визначалось за допомогою теодоліта; відстань між верхнім і нижнім створами 100 м; 3) рівень води на водомірному посту при вимірюванні глибин і поверхневих швидкостей течії на змінювався і становив 88 см над нулем графіку.

Потрібно: для зазначеного створу на р. Молочній:

1) побудувати епюру розподілу тривалості ходу поплавків;

2) обробити дані примірних робіт;

3) намітити швидкісні вертикалі й обчислити фіктивну витрату води;

4) обчислити дійсну витрату води. Таблиця 11.4.

Дані про вимірювання швидкостей води поверхневими поплавками.

Рисунок 2..Схема розташування створів для вимірювання швидкості води поплавками 1,2,3,4 – відповідно нижній, середній, верхній та пусковий створи; 5 – човен ; 6 – поплавки; 7 – віха; 8 – лівий берег; 9 – правий берег річки.

Розв’язання.

1. За даними таблиці 11.4 креслимо епюру розподілу тривалості ходу поплавків по ширині річки у середньому створі (Рис.3).

2. В таблиці 11.5 записуємо дані проміжних робіт у середньому створі і у графах 1-6 обчислюємо площу водного перерізу між промірними вертикалями.

Рис. 3. Епюра розподілу тривалості ходу поплавків по ширині русла.

3. На епюрі (рис. 3) через рівні відстані, за винятком останньої, намічаємо 8 швидкісних вертикалей, суміщаючи їх з промірними вертикалями. З епюри для кожної швидкісної вертикалі знімаємо тривалість ходу поплавка і записуємо її у графу 7 табл..11.4. Поверхневу швидкість на швидкісній вертикалі (табл.. 11.4, графа 8 ) обчислюємо як частку від ділення відстані між верхнім і нижнім створами, яка у нашому випадку дорівнює 100 м, на тривалість ходу поплавка. Визначаємо середні поверхневі швидкості між швидкісними вертикалями (графа 9 ) і площі водного перерізу між цими ж вертикалями (графа 10 ). Середні поверхневі швидкості між берегом і першою або останньою вертикалями обчислюємо як добуток швидкостей на цих вертикалях на емпіричний коефіцієнт 0,7.

Часткові фіктивні витрати між швидкісними вертикалями і для урізних ділянок (графа 11) визначаємо як добуток середніх поверхневих швидкостей (графа 9 ) на відповідні площі водного перерізу (графа 10 ).

Загальна фіктивна витрата Q_ф дорівнює сумі часткових витрат і у нашому прикладі становить 268 м³/с.Площа водного перерізуώ = 508 м², середня глибина h _сер = 508/76,2 = 6,7 м.

4. Щоб мати дійсну витрату Q , потрібно фіктивну витрату помножити на перехідний коефіцієнт К₁, величина якого вираховується за спеціальною формулою і для наших умов дорівнює 0,86. Тоді Q= 268*0,86=230 м³/с.