Вк. Российскийгосударственныйаграрный
 Скачать 0.49 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ – МСХА имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА» (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени КА. Тимирязева) Институт мелиорации, водного хозяйства и строительства имени АН. Костякова Кафедра Гидравлики, гидрологии и управления водными ресурсами» Метеорология, климатология и гидрология Домашняя работа №1 Вычисление расхода воды методом “скорость-площадь”» Выполнил студент 3 курса ДВ-311 группы Кровко В. С. Проверила К.т.н. доцент, Муращенкова Н.В Оценка ___________________ Дата защиты _______________ Москва, 2022 Содержание Основные понятия ............................................................................................... 3 Измерение скорости потока с помощью гидрометрической вертушки. .... 5 Порядок измерения скорости течения гидрометрической вертушкой ....... 6 Глубины воды ................................................................................................... 6 Расчетная часть .................................................................................................... 8 Список литературы ........................................................................................... 11 Основные понятия Расход воды, те. Объём воды, протекающей через живое сечение потока в секунду, – одна из главных гидравлических характеристик потока жидкости, определяющая другие его параметры уровни воды, скорости течения, движение наносов и пр. В гидрометрии наиболее распространен способ определения расходов воды, основанный на измерении местных скоростей течения гидрометрической вертушкой площади живого сечения потока, сокращенно называемый способом скорость – площадь. Вычисление расхода воды осуществляется поместным скоростям, измеренным, например, гидрометрической вертушкой, и измеренным глубинам потока, а также вычисленным площадям живого сечения потока аналитическим или графическим способом. Аналитический способ применяют при детальном основном способах измерения расхода. Он основан на рассечении модели расхода вертикальными плоскостями, перпендикулярными живому сечению, и определении расхода воды Q как сумма частичных расходов между соседними плоскостями, проходящими через скоростные вертикали. Расчетная схема к этому способу представлена на рисунке. Рис. Схема к вычислению расхода воды аналитическим способом (1, 2, 3 – номера скоростных вертикалей) В потоке воды принято различать мгновенную скорость и местную скорость в точке. Мгновенной скоростью называется скорость данной точке потока в данное мгновение. Местная скорость - скорость течения в точке потока, осредненная за достаточно продолжительный период времени. Поскольку влияние сил, действующих субстанцию (точку) потока в реке непостоянны во времени, мгновенные скорости могут заметно различаться. Поэтому для более точного определения местной скорости при гидрометрических работах измерения скорости точки проводят не менее 100 секунд. Местные скорости русле различаются в первую очередь из-за различия влияния силы трения на разных участках русла. Распределения скоростей вслепую глубине или ширине потока, выраженное графически, принято называть эпюрами скоростей, конфигурация которых может заметно различаться, как показано на рисунке Обычная эпюра скоростей течения на вертикали Из рисунка видно, что наименьшая скорость потока судна, где сила трения для перемещающейся воды – наибольшая. По мере ослабления её влияния скорости увеличиваются до самой поверхности воды, где скорость – максимальная. Измерение скорости потока с помощью гидрометрической вертушки. На сегодняшний день методы измерения местной скорости в точке потока с помощью гидрометрической вертушки остаются наиболее часто используемыми во всём мире. Все методы - основаны на регистрации числа оборотов лопастного винта за краткосрочный измеряемый период, при котором можно объективно определить скорость вращения лопасти вертушки за секунду. Конструкций гидрометрических вертушек в различных странах мира достаточно много. В зависимости от величины лопасти и других конструктивных особенностей они могут использоваться при различных скоростях потока воды и условиях измерений. Одна из принципиальных конструкций, наиболее часто используемая в Российской Федерации представлена на рисунке Вертушка на штанге Порядок измерения скорости течения гидрометрической вертушкой следующий 1) Вертушка устанавливается на штанге или на тросе с грузом в точке, соответствующей координате измеряемой местной скорости лопастным винтом против течения. 2) Сумму (общее число) оборотов лопастного винта вертушки определяют по числу сигналов, происходящих через каждые 20 оборотов стандартной вертушки. При редких сигналах (небольшая скорость) фиксируется время (в нарастающем порядке, появлении каждого сигнала причастных сигналах (большая скорость) – фиксируется время поступления каждого второго или третьего сигнала. 3) Фиксируемые сигналы в журнале записей времени и появления обычно называют приемами. При измерении скорости должны быть соблюдены следующие 2 условия общая продолжительность измерения скорости в точке должна быть не менее 100 сек, а число приемов- чётным; продолжительность первой и второй половины измерения не должны отличаться более чем на 5 секунд. Глубины воды Глубина водного объекта - вертикальное расстояние от поверхности воды до дна h, м. Для промеров глубин воды могут использоваться различные методы приборы (наметки, лоты, эхолоты и др. При проведении промеров обязательно фиксируется уровень воды на ближайшем водомерном посту, который называется рабочим. Основные приборы для измерения глубин Переносные водомерные рейки можно применять для измерения малых глубин дом Гидрометрическая штанга состоит из двух разъемных стальных труб диаметром 28 мм с дециметровыми делениями длиной 1.5 м каждая. Низ штанги имеет диски заостренный конец для упора в дно. Штангой измеряют глубины дом с точностью отсчета до 5 см. Наметка представляет собой шест диаметром Около 5 – 10 см длиной, как правило, от 3 дом с дециметровыми делениями. На нижнем конце наметки закреплён стальной башмак, помогающий погружать наметку вводу, или диск диаметром 15-30 см, который помогает почувствовать измеряемому упор при илистом дне. Ручной лот, как правило, применяют для измерения глубин большем. Он представляет собой груз обычно массой до 10 кг, закреплённый за ушко котлин (веревке, шнуру, тросу) с дециметровой разметкой. Механический лот состоит из груза 1 обтекаемой (рыбовидной) формы массой 5-100 кг со стабилизатором направления, лебедки 2 с ручным или ножным тормозом, троса 3 для опускания груза (лота, счетчика глубин. При использовании эхолота результаты измерения глубин воды автоматически воспроизводятся на специальной ленте в виде батиграммы, те. профиля линии дна, либо выводятся сразу на компьютер в виде таблицы глубин и их геодезических координат или рисунка профиля глубин по направлению выполненных измерений. Расчетная часть Площадь, ограниченную профилем дна и уровнем воды, нормально расположенную к среднему течению потока, называют площадью водного сечения (F). Ее можно определить планиметрированием профиля или аналитически – суммированием площадей, ограниченных дном, промерными вертикалями и поверхностью воды используя для их вычислений формулы вычисления площадей треугольника (для прибрежных участков) и трапеции. Исходные данные и результаты вычислений приведены в графах 5, 6 и 7 таблицы 1. Сумма значений 7 столбца таблицы определяет общую площадь поперечного сечения водного объекта (F), которая в данном случае равна м. Ширина реки (B) определяется как разность значений расстояний от постоянного начала до урезов левого и правого берега и составляет в данном случаем (В м. Средняя глубина реки вычисляется посредством деления площади поперечного сечения реки на ширину реки h ср =F/B= 1,33 м. Поданным таблицы (1.) вычерчивается профиль поперечного сечения реки относительно отметок дна. Определение местной скорости в потоке Поданным проведённых измерений вычисляется суммарное число оборотов лопастного винта вертушки за время измерения 𝑁 = 𝐾 × 𝑃 Здесь P – число оборотов запри м (между сигналами вертушки, K – число приёмов в точке измерения скорости. Поскольку принятое значение P=60 оборотов, а K=4, то суммарное число оборотов вертушки равно 240. Затем определяется число оборотов вертушки за одну секунду n=N/t, Где t – общая продолжительность измерений (отсчёт по секундомеру в момент последнего сигнала, в данном случае 122 секунды. В данном примере n=122/240=0,51 об/сек. Далее, по тарировочной зависимости согласно градуировочному свидетельству определяем по нижнему участку кривой и внешним масштабам (относительно координат) скорости и числа оборотов в секунду, что местная скорость равна 0,113 мс. Вычисление расхода воды Частичный расход воды между первой и второй скоростной вертикалями равен Q 1 =0,5(U срi + U срi+1 )Ꞷ i , Где U срi – средние скорости соответственно на i-тых вертикалях Ꞷ i – площадь живого сечения между вертикалями. Аналогично подсчитывают частичные расходы воды и между другими скоростными вертикалями. Для прибрежных участков, ограниченных урезами берегов, первой и последней скоростными вертикалями, частичные расходы определяют по формулам К ×U ср1 ×Ꞷ 0 , Q П =К ×U срП П , Где U ср – средние скорости соответственно на первой и последней скоростных вертикалях Ꞷ 0 и П – площади живого сечения соответственно между урезом левого берега и первой скоростной вертикалью, и урезом правого берега и последней скоростной вертикалью K – береговой коэффициент шероховатости, учитывающий степень сопротивления берегового откоса течению потока. К 0, 7. Q 1 =0,5×(0,126 +0,113)×5,74 = 0,683 мс , Q 0 =0,7 ×0,126 ×2,72=0,239 мс, П ×0,120×2,19=0,184 мс. Полный расход через все живое сечение вычисляют как сумму частичных расходов Q= ∑ 𝑄 i , Q=2,034 мс. Список литературы 1. Ильинич В.В., Наумова А.А., Прошляков ИВ. / Практикум по гидрологическим расчетам. Москва РГАУ-МСХА имени КА. Тимирязева, 2020. – с. 2. Исмайылов Г.Х., Овчаров ЕЕ, Прошляков ИВ, Муращенкова Н.В. Гидрология в природопользовании. Часть 1. Гидрология суши Учебник Г.Х. Исмайылов, ЕЕ. Овчаров, ИВ. Прошляков, Н.В. Муращенкова. М Изд-во РГАУ-МСХА, 2016. с. 3. Овчаров ЕЕ, Захаровская Н.Н. / Гидрология и гидрометрия. Ленинград Гидрометеоздат, 1986. с. |