Измерение скоростей течения, вычисление расхода воды

Состав работ:

4.3.1 разбивка и закрепление гидроствора (допускается совпадение гидрометрического створа со створом водомерного поста);

4.3.2 выбор скоростных вертикалей:

4.3.2.1 скоростные вертикали назначают через равные расстояния, примерно через одну промерную вертикаль; при наличии малого количества промерных вертикалей число скоростных вертикалей устанавливают в местах расположения промерных вертикалей;

4.3.2.2 одна из скоростных вертикалей должна находиться в самой глубокой части русла;

4.3.2.3 первая и последняя вертикали должны располагаться по возможности ближе к урезу воды;

4.3.2.4 скоростные вертикали обозначают метками (мелом) на настиле моста с указанием номера вертикали и расстояния от постоянного начала;

4.3.3 измерение скорости течения гидрометрической вертушкой ГР – 21 М на заданных горизонтах основным способом:

4.3.3.1 подготовка вертушки;

4.3.3.2 расчет глубин опускания вертушки:

- при свободном ото льда и водной растительности русле в двух точках – 0,2 и 0,8 рабочей глубины, а при недостаточной глубине в одной точке – 0,6 или 0,2 рабочей глубины;

- при наличии в русле водной растительности и ледяного покрова в трех точках – 0,15; 0,50; 0,85 рабочей глубины, а при недостаточной глубине в одной точке – 0,5 рабочей глубины;

4.3.3.3 измерение скорости течения;

4.3.3.4 занесение количественных данных результатов измерений в Журнал измерения скоростей;

4.3.4 Обработка результатов измерений и вычисление расхода воды аналитическим способом:

4.3.4.1 на основании данных Журнала промеров глубин построить профиль водного сечения русла реки на гидростворе:

- принять масштаб для построения профиля

- откладывать по горизонтальной оси расстояния от постоянного начала до промерных точек, по вертикальной оси – глубины от положения рабочего уровня воды;

- под профилем расположить следующие данные: числовые значения расстоянии промерных вертикалей от постоянного начала, глубины, а так же узнать характер грунта дна;

4.3.4.2 вычислить площади водного сечения между промерными вертикалями:

- разбить площадь водного сечения ώ, ограниченную линией поверхности воды и линией дна, на геометрические фигуры: треугольники (между урезами воды и крайними промерными вертикалями) и трапеции (между промерными вертикалями);

- произвести вычисление площади каждой геометрической фигуры ∆ώ (м²), а затем суммировать значения всех площадей, что бы получить суммарную площадь ώ поперечного сечения реки ώ=∑∆ώ;

Таблица 4.3.1 Обработка результатов промеров глубин.

№ промерной вертикали	№ скоростной вертикали	Расстояние от постоянного начала l, м	Глубина h, м	Площади ∆ώ,м^2 между вертикалями
Промерными	скоростными
Ур. Л. Б		0,33	0,30		2,9
				0,7
		2,33	0,4
		4,33	0,6
				1,2
		6,33	0,6
		8,33	0,6		2,25
				1,2
		10,33	0,25
				0,85
Ур. Пр. Б		11,43	0,45

 

4.3.4.4 произвести вычисления скоростей на скоростных вертикалях на основании данных «Журнала измерения скоростей»:

- вычислить глубину опускания вертушки в метрах умножая значение глубины h, м на глубину опускания вертушки в долях от h; при основном способе вычисления средней скорости, при недостаточной глубине реки эта величина составляет 0,6 h;

- вычислить общее число оборотов N лопастного винта вертушки, умножая число оборотов лопастного винта между соседними сигналами вертушки на количество сигналов;

- вычислить число оборотов n за 1 секунду как частное от деления общего числа оборотов N на продолжительность времени t, соответствующую полному отсчету по секундомеру;

- определить по тарировочной таблице вертушки значение скорости V на вертикали, соответствующее вычисленному числу оборотов n;

- результаты замеров и вычислений занести в таблицу 4.3.2;

Таблица 4.3.2 Вычисление скорости на скоростной вертикали.

№ скоростной вертикали	Расстояние от пост. Начала l, м	Глубина опускания вертушки	Число оборотов вертушки между соседними сигналами	Количество сигналов вертушки	Общее число лопастного винта N	Продолжительности времени измерения, t, с	Число оборотов в секунду n, об/с	Скорость на скоростной вертикали V, м/с
В долях от h	В метрах
	6,33	0,6	0,36					2,32	0,498

 

4.3.4.5 провести вычисление расхода воды:

- вычислить среднюю скорость V _ср между скоростными вертикалями как среднее арифметическое значение между значениями скоростей V на соседних скоростных вертикалях; при этом среднюю скорость воды крайних площадок между урезами воды и первой и последней скоростными вертикалями вычислить, умножая её значение на коэффициент K по формуле: V _ср = K*V, где K – поправочный коэффициент;

- вычислить расход воды ∆Q между скоростными вертикалями, умножая значение средней скорости V _ср на площадь между скоростными вертикалями ∆ώ;

- вычислить суммарную площадь ∑∆ώ и суммарный расход воды ∑∆Q путем сложения их числовых значений между скоростными вертикалями;

- результаты вычислений занести в таблицу 4.3.3 «Вычисление расхода воды»

Таблица 4.3.3 «Вычисление расхода воды».

№ скоростной вертикали	Расстояние от пост. Начала l, м	Скорость на вертикали V, м/с	Значение поправочного коэффициента K	Средняя скорость между скоростными вертикалями Vср, м/с	Площадь между скоростными вертикалями ∆ώ,м^2	Расход воды между скоростными вертикалями ∆Q, м^3/с
Ур.л.б
				0,448	2,9	1,29
	6,33	0,498	0,9
				0,448	3,25	1,46
Ур.пр.б

 

4.3.4.6 вычислить среднюю скорость водного потока V_ср.п по формуле V_ср.п = ∑∆Q / ∑∆ώ, м/с

Результаты вычислений занести в таблицу 4.3.4 «Результаты обработки данных промеров и вычислений»

Таблица 4.3.4 «Результаты обработки данных промеров и вычислений»

Средняя скорость водного потока Vср.п, м/с	Наибольшая скорость V наиб, м/с
Vср = ∑Q / ∑ώ = 2,75 / 5,35 = 0,51	-

 

 

Отбор проб воды на мутность

4.4.1 Назначение вертикалей и горизонтов для отбора проб воды

Отбор проб воды на мутность производят одновременно с измерением расхода воды в том же гидрометрическом створе. На участке реки, расположенном выше створа, не должно быть сброса промышленных и сточных вод, подмывов и разрушения берегов.

4.4.1.1 точечный способ, при котором пробы воды берут в отдельных точках скоростных вертикалей, и каждая проба обрабатывается отдельно:

- детальный (у поверхности; на 0,2; 0,6; 0,8 рабочей глубины; у дна);

- двухточечный (на 0,2 и 0,8 рабочей глубины);

- одноточечный (на 0,6 рабочей глубины);

4.4.1.2 суммарный способ, который применяют при средней мутности менее 50 г/м³; при этом пробы берут на всех скоростных вертикалях в двух точках по глубине и затем сливают в один сосуд, получая суммарную пробы, характеризующую среднюю мутность всего потока;

4.4.1.3 интеграционный способ, который применяют при быстром изменении высоты уровня или при больших глубинах; при этом на каждой скоростной вертикали берут одну пробу путем плавного равномерного перемещения прибора – батометра от поверхности до дна и обратно; далее пробы объединяют в одну пробу по всему живому сечению;

По завершении работ по взятию проб воды на мутность пробы со взвешенными наносами в закупоренных бутылках с наклеенными этикетками доставляют в лабораторию, где производят выделение наносов из воды и их взвешивание.

4.4.2 Отбор проб воды с помощью батометра

Для забора пробы батометр прикрепить к штанге и опустить в воду так, чтобы водозаборная трубка была направлена против течения, перпендикулярно гидрометрическому створу.

 

При скоростях течения менее 0,50 м/c батометр – бутылка, расположенная горизонтально, часто не наполняется водой, поэтому следует пользоваться батометром – бутылкой, прикрепленной к штанге под углом 25⁰.

4.4.3 Порядок определения мутности – содержания взвешенных наносов в единице объема воды – p (г/л):

4.4.3.1 выполнить отбор пробы воды батометром;

4.4.3.2 определить объем V (л) пробы воды в лаборатории;

4.4.3.3 определить массу сухого фильтра m₁ на аналитических весах;

4.4.3.4 смочить фильтр водой, уложить его в воронку так, чтобы край воронки находился выше края фильтра на 2 – 3 мм и уплотнить его;

4.4.3.5 медленно пропустить пробу через фильтр, следя за тем, чтобы уровень пульпы располагался ниже края фильтра на 2 – 3 мм; при этом бутылку необходимо периодически взбалтывать, что бы из неё вышел весь осадок;

4.4.3.6 осторожно вынуть фильтр из воронки и уложить в фарфоровую чашку;

4.4.3.7 поместить фарфоровую чашку с фильтром в сушильный шкаф на 0,5 часа при температуре 105⁰С;

4.4.3.8 взвесить фильтр и снова поместить его в сушильный шкаф на 0,5 часа, по окончании которых произвести повторное взвешивание фильтра; если масса m₂ фильтра при первом и втором взвешивании совпадает, то фильтр считать высушенным;

4.4.3.9 определить массу m взвешенных наносов путем вычитания из массы фильтра с выделенными наносами m₂ массы сухого фильтра m₁:

m = m₂ – m₁

4.4.3.10 определить мутность по формуле:

P = m / V, где

m – масса взвешенных наносов, г;

V – объем пробы, л