ТЕМА 6.3. Определение расхода и стока наносов

Пробы воды отбирают приборами, которые называются батометрами. Они представляют собой бутылки, которые в зависимости от глубины потока опускают на штанге или с грузом (рис. 6.3.1). Здесь 1 – бутылка, 2 – воздухоотводящая трубка, 3 – воздухозаборная трубка, 4 – обойма, 5 – зажимной винт, 6 – хвост. Бутылку наполняют через водозаборную трубку, а воздух из неё удаляют через воздухоотводящую трубку.

 

Рис. 6.3.1. Батометр.

 

Принцип действия вакуумного батометра (рис. 6.3.2) основан на всасывании воды с наносами через заборный наконечник 1 и шланг 3 в вакуумную камеру 5 с помощью насоса 8. В камере создаётся разрежение, обеспечивающее всасывание воды со скоростью, близкой к местной скорости течения воды u.

В зависимости от глубины потока и скорости течения заборный наконечник 1 опускают в поток на штанге или на тросе с гидрометрическим грузом 11. Пробу сливают в бутыль через кран 10. Здесь 2 – держатель, 4 – трос, 6 – кран для выпуска воздуха, 7 – водомерное стекло, 9 – отверстие для выхода воздуха.

Взятие проб воды с одновременной автоматической записью температуры проводится с помощью батометра-батитермографа.

Прибор для измерения мутности по поглощению света экспресс-методом называется фотоэлектрическим мутномером (рис. 6.3.3).

Для фильтрования проб применяют беззольные фильтры. Фильтр предварительно высушивают и взвешивают на аналитических весах. Перед фильтрованием фильтр ополаскивают чистой водой. Фильтр с осевшими на нём наносами высушивается при температуре 105°С, после чего взвешивается на аналитических весах. Полученная величина за вычетом веса фильтра даёт вес наносов. Разделив вес наносов на объём пробы, получают относительную мутность ρ _м.

Расход наносов представляет собой произведение расхода воды на относительную мутность. Единичный расход взвешенных наносов в точке равен uρ _м.

 

Рис. 6.3.2. Вакуумный батометр.

 

Рис. 6.3.3. Фотоэлектрический мутномер.

 

Строим эпюры распределения uρ _м по глубине для скоростных вертикалей (рис. 6.3.4). Площади эпюр представляют собой удельные расходы взвешенных наносов на вертикалях g _в. Строим кривую их распределения по ширине потока. Делением g _в на h получаем средние единичные расходы наносов на вертикалях (uρ _м)_в, строим кривую их распределения по ширине потока. Вычисляем расходы наносов на всех вертикалях g _в = (uρ _м)_в h. Площадь эпюры g _в численно равна расходу взвешенных наносов G _н. Площадь фигуры под эпюрой g _в равна массовому расходу взвешенных наносов G _в [г/с], Площадь фигуры под эпюрой g _д равна массовому расходу донных наносов G _д [г/с].

 

Рис. 6.3.4. Эпюры местной скорости течения u, местной мутности ρ _м [г/м³], расхода наносов в точке uρ _м [г/(см²·с)], расхода взвешенных наносов на вертикали [г/(м·с)], расхода донных наносов на вертикали g _д [г/(м·с)].

Для улавливания песчаных, влекомых по дну наносов пользуются батометром «Дон» (рис. 6.3.5), а для более крупных – гравелистых и галечных – батометром-сеткой (рис. 6.3.6). Батометр «Дон» состоит из ловушки и кожуха, а ловушка – из лотка 1, в который вкладывается рамка 2 с перегородками. Кожух 3 представляет собой коробку с дверцей 4. Дверца закрывает входное отверстие, когда батометр поднимают, а когда он находится на дне, пружина открывает дверцу. Батометр-сетка имеет ячейки диаметром, соответствующим наименьшему размеру улавливаемых наносов.

Рис. 6.3.5. Батометр для улавливания влекомых по дну песчаных наносов.

 

Рис. 6.3.6. Батометр для улавливания влекомых по дну гравелистых и галечных наносов.