41413

Проведення гідрологічних і метрологічних спостережень і гідрометричних робіт. Вимірювання витрат води гідрометричною вертушкою

Отчет о прохождении практики

География, геология и геодезия

Мета практики: польова учбова гідрометрична практика має за мету закріплення студентами теоретичних знань по гідрометрії та гідрології і набуття ними практичних навичок...

Украинкский

2014-03-31

384 KB

29 чел.

Графік проведення навчальної гідрометричної практики студентами ГТБ-31

Керівник: Корбутяк М.В.

10.06. Інструктаж з техніки безпеки. Передпольова камеральна підготовка. Лекція з методики виконання гідрометричних спостережень.

11.06.   8.00 – Виїзд до місця проведення польових робіт на р.Горинь біля с.Хотинь

             9.00-10.00 – отримання приладів. Повторний інструктаж з техніки безпеки.

             10.00-12.00 – Вибір ділянки водомірного поста; влаштування польового водомірного поста; знімання ділянки водомірного; виконання водомірних робіт.

            12.00-13.00 – Обідня перерва. Підготовка приладів для вимірювання витрати води.

            13.00-14.00 – Вибір напрямку гідрометричного створу. Вимірювання глибини в гідрометричному створі, вимірювання швидкостей течії в точках на швидкісних вертикалях.

            14.00-14.30 – Підготовка приладів до здачі на склад.

12.06   9.00-15.00 Камеральні  роботи; ауд. 525

13.06   09.00-13.00 Камеральні  роботи; ауд. 525

14.06   9.00-16.00 Камеральні  роботи; ауд. 525. Здача звіту на перевірку

15.06   Захист звіту


Зміст

1.Вступ……………………………………………………………………………..4

  1.  Вибір ділянки для водомірного поста……………………………....5

       1.2.  Знімання ділянки водомірного поста…………………………..……..6

2. Спостереження за рівнем води………………………………………….…….8

2.1. Нівелюванняводомірного поста. Проведення водомірних спостережень……………………………………………………………………...9

3. Промірні роботи. Задачі………………………………………………….…..13

     3.1  Методика виконання промірних робіт………………………………..14

    3.2 Обробка результатів промірних робіт……………………………….....15

  1.  Побудова поперечних профілів…………………………………...19

   3.2.2.  Складання та обчислення морфологічних характеристик річки в горизонталях та ізобатах…………………………………………………….24

4. Вимірювання витрат води гідрометричною вертушкою……………..……26

      4.1 Вибір напрямку гідрометричного створу…………………………..…27

      4.2. Вимірювання витрат води (технологія)……………………………...28

      4.3. Обчислення витрат води аналітичним способом…………………...30

     4.4 Обчислення витрат води графічним способом……………………….34

5. Вимірювання витрат води поплавками…………………………………….37

6. Висновок……………………………………………………………….…….39

Література…………………………………………………………………..…..40

Фото …………………………………………………………………………….41


Вступ

Мета практики: польова учбова гідрометрична практика має за мету закріплення студентами теоретичних знань по гідрометрії та гідрології і набуття ними практичних навичок:

  •  По складанню гідрографічного опису річки
  •  Навчитись користуватися  основними гідрологічними приладами, інструментами та устаткуванням
  •  Безпечним прийомам виробництва основних польових гідрологічних робіт та спостережень
  •  Камеральній обробці матеріалів спостережень
  •  Складання загального звіту з практики

Місце проведення практики

Польова практика з гідрометрії проходила на р. Горинь в районі сіл Хотинь та Ходоси – на базі спортивно оздоровчого табору НУВГП

На місці практики для проведення гідрологічних і метрологічних спостережень і гідрометричних робіт повинні бути:

  •  Навчальний гідрологічний пост оснащений діючим самописцем СУВ«Валдай»
  •  Навчальний метрологічний майданчик для виміру опадів, температури повітря та ґрунту, вологості повітря, випаровування з поверхні землі та води, напрямку та швидкості вітру;
  •  Гідрометричні створи для визначення витрати води і тимчасові гідрологічні пости, які намічаються кожною бригадою на власній ділянці річки, які вибрані для проведення практики.


1.1.Вибір ділянки для водомірного поста

При виборі місця для влаштування гідрологічного поста необхідно прагнути до того, щоб ділянка річки в цьому місці була характерна для достатньо великого району і по можливості  зручним для проведення спостереження.

На рівнинних річках ділянка, яку вибирають для влаштування гідрологічного поста повинна бути прямолінійною на відстані приблизно п’ятикратної ширини річки з одноманітною по довжині ділянки – шириною, глибиною і поперечним ухилом водної поверхні з правильною формою профілю поперечного перерізу. На ділянці поста, а також нижче неї в межах розповсюдження підпору не повинні впадати великі притони, знаходитись стійки перепади і острови, які викликають косий струмінь течії. Береги та русла річки  повинні бути стійкими і рівними від рослинності. Бажано, щоб на ділянці були відсутні заплави, притони рукава.  Якщо ж заплави уникнути неможливо, то вона повинна бути найменшої  ширини, рівна і вільна від кущів та кореневищ.

На ділянці безпосередньо вище неї не повинно бути промислових скидів і каналізаційних вод, інших відходів промисловості, які можуть змінювати природні режими річки. Перед вибором ділянки для гідрологічних спостережень необхідно попередньо ознайомитися з районом і ділянкою річки з літературних джерел і архівним матеріалом.

Вибір ділянки річки проводиться шляхом  знімання обстеження, в склад якого входить:

  1.  Загальний огляд річки;
  2.  Окомірна (напівінструментально) зйомка ділянки з промірами глибини та вимірами швидкостей течії і поздовжніх ухилів водної поверхні;
  3.  Встановлення основних характеристик гідрологічного режиму шляхом опитування місцевого населення.

В процесі огляду необхідно встановлювати особливості будови долини річки, заплави, руслі і можливості, природні та штучні причини підпору, оцінити ступінь стійкості русла і берегів, характер грунтів, умови проведення гідрологічних робіт.


1.2.  Знімання ділянки водомірного поста

Топографічне знімання після вибору ділянки. Його мета отримати план ділянки з нанесеними на нього планово-висотними характеристиками водного об’єкта і прилеглої до неї території з вказаним розташуванням постів.

При влаштуванні постів проводять напів інструментальну зйомку, при організації гідрометричних створів інструментальну (теодолітну, нівелірну) зйомки.

Напів інструментальна зйомка включає слідуючі роботи:

  1.  Прокладання планово-висотної основи.
  2.  Нівілювання профілів і проміри глибин.
  3.  Вимір швидкостей і напрямку поверхневих течій.
  4.  Окомірну зйомку і складання плану.
  5.  Опис ділянки.

Інструментальна зйомка вимагає слідуючі роботи:

  1.  Прокладання планової і висотної основ зйомки.
  2.  Нівелювання поверхневих профілів через долину річки.
  3.  Промір глибин.
  4.  Нівелювання миттєвого поздовжнього профілю поверхні.
  5.  Теодолітну зйомку рельєфа і долини, заплави і русла ріки.
  6.  Визначення напрямку швидкості течії.

Границі зйомки визначаються шириною річки і відміткою самого

високого рівня води.  Ширину ділянки зйомки приймають з розрахунком перевищення границь зйомки над самою відміткою (історичною) води

на 0,5-1 м.

Довжина ділянки також залежить від ширини русла. При ширині русла менше 100 м довжина приймається рівною 5-ти ширинам, але не менше 100м.

Плановою і висотно-основною зйомкою слугує магістраль на поперечні профілі. Вздовж берега річки прокладають магістральний хід, який може бути у вигляді прямої або ламаної лінії.

Поперечні профілі розбивають перпендикулярно до магістралі:

один по створу водомірного поста і 3-5 поперечних вище і нижче нього. Відстань між створами повинна бути ½, 1/3 ширини річки.

Довжина магістралі вимірюється двічі стальною стрічкою. Також вимірюється відстань від магістралі до урізу води. Всі поперечні профілі нівелюються від границь зйомки до урізів води. По матеріалам зйомки складається план ділянки поста до якого додається  опис ділянки річки.

Продальний ухил водної  поверхні – це відношення висоти падіння рівня на ділянці річки по довжині ділянки. Гідрологічні пости на яких проводять спостереження за висотою рівня води для визначення ухилу водної поверхні називаються похилими постами.Поздовжній ухил – важлива характеристика  гідрологічного режиму водотоку, яка використовується в розрахунках стану води та в багатьох інженерно-геологічних розрахунках.

Спостереження за поздовжнім ухилом водної поверхні веде до виміру висоти рівня води по двом похилим постам розташованих на певній відстані один від одного за течією річки. Для вимірів ухилу водної поверхні в період проходження практики замість обладнання похилих постів проводиться нівелювання рівня води по кілочкам забитим в один рівень х поверхнею води. Різниця відміток верхньою та нижньою за течією дає величину падіння рівня на ділянці.


2. Спостереження за рівнем води

Рівень води – висота поверхні води в річці, озері або в іншому водоймищі з зональною площиною порівняння.

Гідрологічний пост – пункт на водному об’єкті оснащений приладами.

Гідрологічний пост, більш точний термін, який замінив термін водомірний пост.

Нуль графіка гідрологічного поста – умовна горизонтальна площина, як від нульової поверхні відраховується висота рівнів води. Нуль графіка потрібно позначати нижче низького очікуваного рівня річки, щоб уникнути від’ємних рівнів.

Нуль спостережень гідрологічного поста – горизонтальна площина, яка співпадає з нульовим поділом постійної або переносної рейки з верхом головки сваї.

Кількість нулів спостережень на свайному гідрологічному посту рівному числу свай, а на річному – числу постійних рейок.

Приводка до нуля графіка гідрологічного поста – перевищення нуля спостережень над нулем графіка гідрологічного поста.

По конструкції гідрологічні водомірні пости можуть бути наступних типів:

  1.  рейочні, свайні, свайно-рейочні;
  2.  автоматичні відмітчики граничних значень рівня води;
  3.  самописці рівня реєструючи коливання рівня води безперервно;
  4.  дистанційні, що дозволяють реєструвати рівень води безперервно чи в визначені строки на значній відстані від місця вимірювання.

Вивчення коливань рівнів води полягає у встановленні режиму рівнів водного об’єкта, що вивчається у встановленій залежності Н=f(t). Спостереження за рівнем служить основою для підрахунку стоку річок з розрахункомзміни запасу води у водоймах. При розрахунках стоку використовуєтьсязв'язокміжвитратами води та висотоюрівня в річціQ = f(H), щовстановлюєтьсяемпіричним шляхом на основіпорівняно невеликого числа одночаснихзмінвитрати(Q) та рівнів(H).

2.1. Нівелюванняводомірного поста. Проведення водомірних спостережень

Для спостережень за висотою рівня під час гідрометричної практики рекомендується використання водомірного прибору спайного типу, який найбільш зручний для рівнинних річок зі значною амплітудою коливання рівнів води.

Водомірні сваї забиваються в берег на дно річки в вертикальній площині, перпендикулярні до середньої течії річки. Місце забивки кожної сваї встановлюється поперечному профілю річки.

Нівелювання свай поста виконується в два підходи, починаючи кожний від репера. Якщо берега круті, то зручний підхід дозволяється вести в зворотному напрямку від репера.

Допустима нев'язкарозходженнясумперевищень по прямому і зворотномупідходу повинна бути не більше:

Δh =,

де n – число стоянок інструмента в одному підході.

Всіданізаносяться в журнал нівелюванняводомірного поста.

Рівень на свайному постівимірюється за допомогоюпереносноїводомірної рейки, яку встановлюють вертикально на головку ближчої до берега сваї, яка накрита водою. При вимірі в книжку КГ 1 записується дата та час виміру, номер сваї та відлік по рейці.

Якщо проміри проводились на протязі порівняно довгого часу. То висота  робочого рівня за час промірів може змінюватись і глибини, виміряні на різних профілях не будуть порівнюватись між собою.

Для отримання порівнювальних результатів, необхідно значення всіх виміряних вимірів привести до одного миттєвого рівня, який називається умовним не зрізаним.

Визначення проводяться наступним чином: у створі всіх поперечних профілів близько до урізу води одночасно забивають на один рівень з поверхнею води кілочки. Нівелювання визначає відмітки верха кілочків і таким чином отримують відмітки миттєвого рівня на всій ділянці промірних робіт. Для цього до миттєвого рівня для кожного профілю рахується зрізка глибин (ΔН), що дорівнює різниці вдміток робочого рівня води (Нроб) та миттєвого умовного рівня (Нмгн).

ΔH = Hроб-Hмгн

Якщо миттєвий рівень нижче робочого рівня, то глибини зрізають на величину (ΔН). Коли ж миттєвий рівень вище робочого рівня, глибини зрізають (зменшують) на велечину(ΔН). Коли ж миттєвий рівень вище робочого, глибини потрібно збільшити на (ΔН).

Глибина, яка приведена до умовного рівня дорівнює:

hnp= h – ΔН

Відмітка дна в промірних точках визначається для кожного профілю, як різниця між робочим рівнем (Нроб) та глибиною, що приведена до умовного рівня води (hпр).

Обробка результатів нівелювання при влаштуванні водомірного поста та нівелювання по квадратах.

Rr

1190

 

 

200

 

 

мм

м

 

11

1391

-201

-0,201

199,80

12

1787

-597

-0,597

199,40

13

1645

-455

-0,455

199,55

14

1098

92

0,092

200,09

15

1415

-225

-0,225

199,78

16

1758

-568

-0,568

199,43

17

1933

-743

-0,743

199,26

21

1198

-8

-0,008

199,99

22

1493

-303

-0,303

199,70

23

1598

-408

-0,408

199,59

24

1271

-81

-0,081

199,92

25

1233

-43

-0,043

199,96

26

1690

-500

-0,5

199,50

27

1497

-307

-0,307

199,69

31

1140

50

0,05

200,05

32

1348

-158

-0,158

199,84

33

1451

-261

-0,261

199,74

34

1342

-152

-0,152

199,85

35

1212

-22

-0,022

199,98

36

1497

-307

-0,307

199,69

37

1762

-572

-0,572

199,43

41

1194

-4

-0,004

200,00

42

1525

-335

-0,335

199,67

43

1517

-327

-0,327

199,67

44

1372

-182

-0,182

199,82

45

1408

-218

-0,218

199,78

46

1551

-361

-0,361

199,64

47

1564

-374

-0,374

199,63

51

1273

-83

-0,083

199,92

52

1432

-242

-0,242

199,76

53

1397

-207

-0,207

199,79

54

1115

75

0,075

200,08

55

1296

-106

-0,106

199,89

56

1338

-148

-0,148

199,85

57

1530

-340

-0,34

199,66

61

1175

15

0,015

200,02

62

1597

-407

-0,407

199,59

63

1050

140

0,14

200,14

64

1154

36

0,036

200,04

65

1200

-10

-0,01

199,99

66

1405

-215

-0,215

199,79

67

1575

-385

-0,385

199,62

71

1056

134

0,134

200,13

 72

1139

51

0,051

200,05

73

1118

72

0,072

200,07

74

1200

-10

-0,01

199,99

75

1285

-95

-0,095

199,91

76

1345

-155

-0,155

199,85

77

1493

-303

-0,303

199,70

ст 1

161

 

 

200,02

уріз

2276

-2115

-2,115

197,90

другий берег

 

ст 2

276

 

 

200,00

10

1813

-1537

-1,537

198,46

20

1785

-1509

-1,509

198,49

30

1650

-1374

-1,374

198,62

40

1642

-1366

-1,366

198,63

50

1250

-974

-0,974

199,02

60

420

-144

-0,144

199,85

Вимірювання виконали

Міхайлов А.М.

Лагута Н.В.

Кохтюк О.Я.

Мельник А.В.

Обробку результатів виконали:

Міхайлов А.М.

Косік С.С.


3. Промірні роботи. Задачі.

Перед початком виконання промірних робіт проводять інструктаж.

В кожному створі поперек річки , при її ширині до 30 м, натягують попередньо розмічений трос. Проміри глибин проводяться по натягнутому тросі через рівні відстані, з таким розрахунком, щоб було не менше 20 промірних вертикалей.

Глибини вимірюються гідрометричною штангою з 10-сантиметровими поділками.

При  глибині більше 3х метрів  застосовують лот ручний, вагою до 10 кг. Лот закидається вперед проти течії, а підрахунок беруть у момент, коли лот буде натягнутий вертикально.

Результати вимірювань записують в промірну книжку. Крім промірів записується ще вид грунту, який визначається на дотик по прилиплих до штанги частинок та на слух.

Відмітка рівня води визначається на гідрологічних постах, на початку та вкінці проміру кожного поперека.

Задачі промірних робіт полягають  у визначенні характеру рельєфу дна за допомогою промірів глибин.

В результаті помірних робіт можна отримати план русла ріки в ізобатах або в горизонталях, поздовжні та поперечні профілі, а також обчислення площі водного перерізу річки.


3.1  Методика виконання промірних робіт

Для кожної промірної  точки  при проведенні промірів необхідно:

  1.  Виміряти глибину
  2.  Визначити планові координати
  3.  Визначити відмітку рівнів води

Координати промірних точок  можуть визначатися різними способами, а саме:

  •  По натягнутому вздовж створу троса від постійного початку або від урізу води
  •  Засічками промірних робіт з берега  теодолітом
  •  Радіогеодезичними методами

Спостереження  за рівнем ведуться на постах – одному  або декількох,  в залежності від довжини участка. На початку та вкінці кожного промірного ходу записуються дані дані сусіднього посту.

В залежності від поставленої задачі та від місцевих умов, промірні ходи розміщуються:

  1.  По поперечних профілях
  2.  По поздовжніх профілях
  3.  По косим галсам
  4.  Змішаним способом

Одночасно з промірами беруться проби ґрунтів дна із поверхневого слою. При вимірюванні глибин наміткою характер ґрунту визначається на око або на слух . таким чином визначають: мул, пісок, глину, гальку, камінь, валуни. Ці визначення являються приблизними і не переслідують ціль вивчення геологічної будови, але по характеру дна можна судити про можливі похибки виміру глибин.

Результати вимірювань записують у промірну книжку чи журнал стандартного зразка.

Вимірювання глибин ми проводимо за допомогою гідрометричної штанги. Найбільша глибина коливається у межах 3,5-4,5м


3.2 Обробка результатів промірних робіт

  1.  До складу обробки результатів промірів глибин входить:

а) обробка промірів глибин;

б) складання поперечних профілів русла річки;

в) розрахунок орфометричних характеристик профілів;

  1.  Обробка книжки для записів промірів глибинзаключається в наступному:

а) свердлиться кількість промірних точок;

б) перевіряються відстані від постійного початку до урізів води і промірних точок;

в) вводиться поправка на кут відхилення троса від вертикалі;

г) всі рівні проводяться до миттєвого рівня;

д) знаходять відмітки дна.

Поправку на зміщення троса течією вимірюють за спеціальними таблицями.

Площа водного перерізу F – площа нормальна до середнього напрямку руху потоку при відкритому руслі, обмежена профілями русла та рівнем води.

Площа водного перерізу визначається планіметруванням чи визначається аналітичним способом шляхом розділеного водного перерізу на прості фігури – трапеції і трикутники.

Ширина річки B вимірюється як різниця відстаней від постійного початку до урізів дальнього та ближнього берегів. Середня глибина водного перерізу hср вимірюється як часткове від ділення площі водного перерізу на ширину.

Найбільша глибина hн обирається з виправлених глибин по даним промірів. Змочений периметр Р дорівнює довжині річки на профілі між урізами води.

Гідравлічний радіус – часткове від ділення площі водного перерізу на довжину змоченого периметра.


Розрахункова таблиця для визначення швидкостей

Відстань l,

Глибина H,

Глибинаопускання вертушки, м

Звіт по штанзі в точці

Звіти по секундоміру

Сума обертів

N обертів

Швидкість в м/с

1

2

3

4

5

6

№1

Пов.

0,10

1,80

31

57

83

90

80

0,88

0,12

L=1,0 м

0,2

0,38

1,52

30

61

90

120

80

0,66

0,10

h=0,4

0,4

H

0,6

1,14

0,76

30

68

76

94

80

0,85

0,12

1,90

0,8

1,52

0,38

36

74

89

110

80

0,72

0,10

дно

1,80

0,10

38

85

40

0,47

0,08

№2

Пов.

0,10

3,2

15

31

46

66

86

104

120

1,15

0,16

L=1,5 м

0,2

0,66

2,64

14

61

46

68

80

100

120

1,2

0,16

h=0,52 м

0,4

H

0,6

1,98

1,32

15

68

47

67

85

102

120

1,18

0,16

3,30

0,8

2,64

0,66

20

74

55

76

96

115

120

1,04

0,14

дно

3,2

0,10

26

85

65

90

80

0,88

0,12

3

Пов.

0,1

1,9

10

25

36

51

63

79

120

1,5

0,2

L=2,0 м

0,2

0,4

1,6

16

32

48

64

80

101

120

1,19

0,16

h=0,5

0,4

H

0,6

1,2

0,8

18

40

60

82

80

0,98

0,14

2,0

0,8

1,6

0,4

25

45

65

85

80

0,94

0,14

дно

1,9

0,10

28

56

83

108

80

0,74

0,10


Обчислення швидкостей і витрат води

Відстань від постійного початку

Глибина на вертикалях

Відстань до дна

Швидкість течії в точці

Середня швидкість на вертикалі

Середня швидкість між вертикалями

Площа між швидкісними вертикалями

Витрати між вертикалями

16

1,9

0,1

0,12

0,104

0,073

5,53

0,40

0,38

0,10

1,14

0,12

0,126

33,51

4,22

1,52

0,10

1,80

0,08

27

3,30

0,1

0,16

0,148

0,66

0,16

1,98

0,16

0,148

20,82

3,08

2,64

0,14

3,2

0,12

34

2,00

0,10

0,20

0,148

0,40

0,16

1,2

0,14

0,104

8,41

0,87

1,6

0,14

1,9

0,10

Сума

8,57

3.2.1 Побудова поперечних профілів

Профілі поперечних перерізів будують по глибинах чи відмітках дна. Якщо потрібно скласти профіль до рівня високих вод частина перерізу не зайнятого водою, викреслюється по даним нівелювання берегів.

Профіль будується по даним промірів глибин, при чому обрис дна викреслюється прямими лініями від однієї промірної вертушки до іншої.

Профіль може бути побудований також у відмітках дна, тоді по вертикальній шкалі відкладаються абсолютні відмітки.

Під профілем виписується відстань від постійного початку глибини, відмітки дна, характер грунту.

Поверхня води позначається горизонтальною лінією, над нею пишуть рівень води в абсолютних відмітках чи під нулем графіка, до якого відносяться дати, а також проміри.

На профілі з лівої сторони в табличці виписуються основні морфологічні і гідравлічні характеристики водного перерізу річки. Відмітки по рейці, щоб уникнути неточностей, проводяться так, щоб очі спостерігача знаходилися при можливості ближче до поверхні води. Точність відліку рівня – 1см.

Якщо рівень води знаходиться точно в середині між поділками рейки, записується парне число.

При вимірюванні рівня по рейці тривалість витримки рейки на сваї з відкритим клапаном повинна бути не менше 2 хв., на протязі яких рівні води в річці та всередині рейки врівноважуються. Поперечні профілі представлені на рис. 3.1, 3.2, 3.3,3.4.

  1.  Складання та обчислення морфологічних характеристик річки в горизонталях та ізобатах

      Розпочинаючи побудову плану річки в горизонталях чи ізобатах, необхідно попередньо провести проміри до умовного рівня і нанести на план урізи води при цьому рівні. Якщо русло річки відображається в горизонталях то лінії урізів відповідають відміткам умовного рівня; якщо план будується в ізобатах, то лінії урізів це ізобати з нульовими глибинами.

     Після того, як нанесені на плані відмітки дна по всім промірним профілям проводять горизонталі або ізобати. Переріз горизонталей обирають виходячи із масштабу знімання. в нашому випадку масштаб 1:100 – горизонталі проводяться через 0,5 м.

4. Вимірювання витрат води гідрометричною вертушкою

  Вимірювання витрат води вертушкою в залежності від способу визначення швидкості течії може бути виконано точковим і інтегральним способами.

  Точковий спосіб являється основним і простішим в якості стандартного на сітці гідрометричних станцій та постів.

  Інтегральний спосіб вимірювань витрат води полягає у визначення середньої швидкості потоку в якійсь його частині та у всьому живому перерізі. Може бути виконаний шляхом:

  1.  інтеграції швидкості по вертикалі;
  2.  інтеграції швидкості по горизонталі;
  3.  інтеграції швидкості по всьому живому перерізі.

  Для вимірювання витрат води вертушкою точковим методом в гідрометричному створі позначаються швидкісні вертикалі, в окремих точках вимірюються швидкості течій.

  Після завершення промірів глибин по гідро створі будується поперечний профіль гідро створу, на якому розмущуються швидкісні вертикалі. Всім швидкісним вертикалям присвоюється порядковий номер.

  Число швидкісних вертикалей позначається в залежності від ширини річки, рельєфа, дна та способу вимірювання витрат. При цьому потрібно пам’ятати що:

  1.  одна із швидкісних вертикалей розміщується в самій глибокій частині річки;
  2.  крайня вертикаль розміщується як можна ближче до урізів води.

  При вимірюванні витрат води використовують слідуючі способи: детальний, основний, скорочений, прискорений.

  При основному способі вимірювання витрат води число швидкісних вертикалей скорочується до найменшої швидкості, але так, щоб результати вимірювання витрат води основним способом відрізнялись не більше ніж на ±3% від результатів отриманих детальним способом. Найменше число вертикалей повинно бути не менше «5».

  Вимірювання швидкості по вертикалі проводиться: на поверхні, на 0,2h, на 0,6h, на 0,8h та на дні. Точки «на поверхні» та «на дні» вибираються таким чином, щоб при вимірюванні швидкостей рухаючись лопатями гвинт не виходив із води і не зачепав дна.

  Обчислення витрат води вимірювальною вертушкою здійснюється аналітичним чи графічним способами.

4.1 Вибір напрямку гідрометричного створу


         Для прямого напірного потоку живий переріз перпендикулярно утворюючої стінок такого потоку. В біль складних випадках руху, наприклад в річковому потоці, напрямок течії змінюється по ширині потоку і залежить від рівня води, тому виникає питання про усереднення напрямку течії. Створ перпендикулярний середньому напрямку течії води називається гідрометричним створом.

        На річках зі складним рельєфом дна напрямок гідрометричного створу визначають за способом Н.М. Жуковського. Для цього на ділянці проектуючої гідрологічної станції в трьох суміжних створах вимірюють швидкості вертушками (по можливості одночасно на трьох створах) на 6-и, 10-и вертикалях. Створи помічають вертикально загальному напрямку течії потоку. Середній створ розглядають як попередній гідрометричний-ГС. Початки профілів швидкостей чисельно рівні витратамq на вертикалях відкладають у зручному масштабі на плані в місцях розташування швидкісних вертикалей. Після цього будують епюри q = q(b) і через заокругленні значення q проводять лінії паралельні створам. Точки їх перетину з кривими q = q(b) переносять на поперечники і будують лінії рівних витрат на вертикалях. На середньому створі відмічають точки а, б, в, та інші на серединах між суміжними лініями однакових q. Перемноживши часткові ширини, наприклад бв, вг, на відповідні круглі значенняq, отримують часткові витрати води. Останню відкладають у виді векторів по дотичній до лінії q в середньому створі і сумують їх за способом цільового многокутника знаходять напрямок рівнодіючої, перпендикуляр до якої і дає напрямок гідрометричного створу ГС.

       Більш простим і в той час більш поширений спосіб визначення положення гідрометричного створу передбачає зміни напрямку течій поверхневими поплавками. Одночасно вимірюють течії ліній води, траєкторії поплавків наносять на план водотоку. Далі по дотичних до траєкторії руху поплавків відкладають вектори швидкості, знаходять напрямок рівнодіючої. Лінії рівних q і траєкторії поплавків схематично проводять у вигляді ламаних ліній, так як в цьому випадку дотичні до них можна побудувати більш точно. По куту з магістраллю, або азимуту, гідрометричний створ виносять на місцевість і закріпляють стовпами –реперами.

       Необхідно звернути увагу на величини кутів між напрямками течії на вертикалях і середнім напрямкам. При перевага надається вимірам штанговими вертушками. При  і у випадку використання трасових вертушок потрібно вимірювати  з тим, щоб порахувати швидкості Un. При  створ вибирається на новому місці.

       Якщо середні напрямки течії в основному руслі і в заплаві відрізняються більш ніж на гідрометричному створу надають вигляд ламаної лінії. Берег в межах смуги шириною 5-10м вижче і нижче гідрометричного створу очищають від кущів і високої водної рослинності.

4.2. Вимірювання витрат води (технологія).

Технологія вимірювання витрат води полягає в наступному

1.Вибираємо напрямок гідрометричного створу. Він повинен бути перпендикулярний напрямку течії річки. Вибір напрямку проводять за допомогою поверхневих поплавків. Для цього на ділянці гідрометричного створу позначають чотири поперечника : верхній, середній, нижній та пусковий.

В пусковому створі послідовно по всій ширині русла  запускають 10-14 поплавків. Перед цим назначають біля берегів магістраль , що дорівнює п’ятикратній ширині і в середньому створі натягують розмічений трос та встановлюють кутомірний інструмент. Коли поплавок підходить до верхнього створу , то включають секундомір та за допомогою кутомірного інструмента знаходять місце проходження поплавка. В середньому створі по розміченому тросі встановлюють місце проходження поплавка. В нижньому створі також фіксують час проходження поплавка і за допомогою кутомірного інструмента знаходять місце проходження поплавка. Знаходять тривалість ходу поплавка за формулою:

і знаходимо за формулою швидкість руху поплавка:

Далі будують траєкторію руху поплавка (1;1;1). В місцях проходження поплавками середнього створу будують вектори швидкості в масштабі. Будують також сумарний вектор під схемою                ( відкладають кожен сумарний вектор паралельно один одному). Лінія , яка зєднує початок і кінець є сумарний вектор. Перпендикуляр до сумарного вектора є напрямком гідрометричного створу.

Схема технології вимірювання витрат води

2. У вибраному створі промірюють глибини із розрахунку , щоб їх кількість була не менше 18-20.

3. Через одну промірну позначають швидкість вертикалі.

4. В точках на швидкісних витратах вимірюють швидкість течії. При детальному способі вимірюваними точками є поверхня :  В період коли річка покривається льодом назначають додаткову точку .

Тривалість вимірювання залежить від ширини річки.


4.3. Обчислення витрат води аналітичним способом

Аналiтичний спосіб характеризується відносною простотою обчислень, невеликих затрат часу, при правильному розподілі швидкостей течії по живому перерізі дає достатню точність.

Обчислення витрати води здійснюється за наступною формулою:

Q=kU1ω0+(U1+U2)∙ω1/2+…+(Un-1+Un)∙ωn/2+kUn∙ωn ;

де Q – витрата води;

U1, U2,…Un – середні швидкості на першій, другій та n-ій швидкісних вертикалях;

w0 – площа перерізу між берегом і першою швидкісною вертикаллю;

w1 -площа перерізу між першою і другою швидкісними вертикалями;

wnплоща перерізу між останньою швидкісною вертикаллю та берегом;

k – емпіричний коефіцієнт, величину якого приймаємо в залежності від характеристики берега, при звичайному обривчастому березі чи нерівній стінці k=0,8.

Середні швидкості на вертикалях визначаються по танаровочній кривій.

Площа водного перерізу між швидкісними вертикалями обчислюються шляхом сумування площ між промірними вертикалями, які обчислюються за формулою:

w= (h1b0)/2+h1+h2/2∙b1+…+b1bn/2,

деh1, h2,…hn – глибина на промірних вертикалях;

b1,b2,…bnвідстані між промірними вертикалями;

b0, bnвідстань між крайніми вертикалями та урізом берега.

4.4 Обчислення витрат води графічним способом

Графічний спосіб застосовується при обчисленні витрати води,виміряних вертушкою при складному розподілі швидкостей в потоці.Графічний спосіб в порівнянні з аналітичним відрізняється більшою точністю і більшою трудоємкістю.

По даних із книжок для запису вимірювання витрат води потребується:

1.Побудувати поперечний профіль водного перерізу річки.

2.Побудувати епюри швидкостей на вертикалях та обчислити середню швидкість графічним способом.

3.Побувати епюру розподілу середньої швидкості по ширині річки та визначити швидкість для кожної промірної вертикалі.

4.Визначити елементарні витрати на промірних вертикалях ,побудувати епюру розподілу їх по шорині річки та визначити швидкість для кожної промірної вертикалі.

4.Визначити елементарні витрати на примірних вертикалях,побудувати епюру розполу по ширині річки та обчислити загальну витрату води.

5.Обислити морфо метричні характеристики поперечного перерізу річки.

По даним промірних робіт міліметровому папері креслимо профіль водного перерізу. На профіль наносимо рівень води,всі прошаркі та швидкісні вертикалі,а внизу під ними виписуємо відстані від постійного початку глибини.

По даним підручника для запису вимірювання витрат води обчислюємо середню швидкість на вертикалях. Для цього будуємо епюру швидкостей по вертикалі. Визначаємо площу епюр, які представляють собою симетричну витрату води через вертикаль.

Середня швидкість на вертикалі обчислюється часткою площі епюри на глибину вертикалі.

Аналітично обчислюються середні швидкості графічним методом для всіх вертикалей. На профіль на кожну швидкість вертикаль в прийнятому масштабі відкладаємо середню швидкість. За отриманими точками проводиться повна крива. Отримана епюра середньої швидкості показує  їх розподіл по ширині річки; з епюри знімаємо значення середньої швидкості для кожної примірної вертикалі. Для кожної промірної вертикалі обчислюємо значення витрат води за формулою q=vh . За значенням q всіх промірних вертикалей будується епюра витрати по ширині річки.

Q=k1q1b0+( q1+ q2) b1/2+……+( q n-1+ qn) b n-1/2+ kqnbn

Де b1, b2 bn- відстані між промірними вертикалями,м;

q1, q2qn-відстань на промірних вертикалях.

Витрати визначині графічним і аналітичним способом співпадають і дорівнюють 22,5 і 21,15 м3/с. відповідно.

5. Вимірювання витрат води поплавками

1. Вимірювання глибинними поплавками.

Поплавки цього виду використовується для вимірювання малих швидкостей течії (до 0,15 – 0,20 м/с), коли вимірювання вертушкою менш надійні. Глибинні поплавки використовуються також для визначення границь мертвого об’єму.

Порядок виконання промірних  робіт, операцій по визначенню площами живого перерізу і назначенню скоросних вертикалей не віднімаються від їх організації при вимірюванні вертушкою.

Швидкості течії вимірюються в тих же точках, що і при основному способі вимірювання витрат води вертушкою швидкості течії вимірюються з човна на яких встановленні з трьох горизонтальних рік  створи: верхній, середній і нижній. Рейки розташовуються на відстані 1 м одна від другої. Швидкості течії обраховуються діленням довжини базисо – відстань між створами(1 чи 2 м) на середню протяжність ходу поплавка.

Витрати води розраховуються аналітичним способом аналогічно витраті  води, виміряному вертушкою.

2. Вимірювання поверхневим поплавком.

Точність поплавкових вимірювань значно нижче чим вертушкою, тому поверхневі поплавки використовуються при рекогнацировочному огляду річок, при виході вертушок з ладу. При інтенсивному льодоході, коли вимірювання вертушкою неможливе, в якості поплавків слугують окремі крижини.

Щоб уникнути впливу вітру на точність вимірювання витрат води, поплавкові спостереження проводиять при невеликому вітрі  -  2-3 м/с. На великих річках поплавкові вимірювання можуть виконуватись при швидкості вітру до 5 м/с.

Для вимірювання витрат води поверхневими поплавками вибирається прямолінійна ділянка річки з одноманітними глибинами, шириною і поздовжнім похилом водяної поверхні на протязі трьох – п’яти кратної ширини річки. По березі паралельно основному напрямку течії прокладається магістраль і перпендикулярно до неї розбивається три створа: верхній, середні і нижній.

Відстань між крайніми створами призначається таким, щоб тривалість хода поплавка між ними була менша 20 с. Якщо на ділянці є гідрометричний створ, то він зазвичай слугую середнім створом, а верхній і нижній створи розбиваються паралельно ньому на рівні відстані. В 5-10 м вище верхнього створа назначають пусковий створ, з якого при вимірюванні швидкості течії пускають поплавки.

Вимірювання швидкості поверхневими поплавками складається в визначенні часу проходження ними відстані від верхнього до нижнього створа і місця проходження через середній створ. В момент перетину поплавком середнього створа відмічають місце його проходження від постійного потоку по розміченому канату або засічками або з берега кутомірним інструментом.

Всього пускають 15-20 поплавків, рівномірно розподілених по ширині річки. В період льодоходу  використовуються плаваючі крижини. Якщо неможливо пустити поплавки по всій ширині річки, наприклад на річці з швидкою течією,де поплавки зносяться до середини потоку, витрати води визначаються по найбільш поверхневій швидкості. В цьому випадку на стержневій частині потоку пускаються 5 – 10 поплавків.

Дійсна витрата Qвизначається за формулою:

Q=KQор

де К – перехідний коефіцієнт, для якого рекомендована залежність:

де  = с/g≥3,8 ( с-коефіцієнт Шезі; g – прискорення вільного падіння)

Qор – орієнтивна витрата води.

Найбільш точно перехідний коефіцієнт К визначається по даним детальних вимірів витрати води в кожному конкретному створі. подібні виміри рекомендується виконувати в характерні фази режима по всій амплітуді коливання рівнів щоб отримати залежність К(Н), яка потім повинна використовувати про поплавок спостережень.

Якщо з допомогою поплавків виміряна найбільша поверхнева швидкість то витрата види Q=KmaxVmaxF.

В якості Vmax  - приймається середнє значення швидкості трьох найбільш швидких поплавків. Коефіцієнти переходу від найбільшої поверхневої швидкості до середньої для всього перерізу визначається  по даним вимірювання, а при їх відсутності – по гідравлічним залежностям. Рекомендується формула що вимагає значення К яке визначається по  

   де  – коефіцієнт форми русла;

-  коефіцієнти форми епюри поверхневих швидкостей;

– осереднена по ширині поверхнева швидкість яку визначають за результатами групових пусків поплавків, якщо немає даних


6. Висновок

На даній навчальній практиці ми закріпили знання з курсу дисципліни «Гідрологія та гідрометрія», освоїли навички складання графічного опису річки, користування основними геодезичними та гідрологічнимми інструментами і устаткуванням, камеральній обробці матеріалів спостережень. Зміцнили  «колективний дух» при складані загального звіту.

Основні отримані дані:

Рівень води  10.00 – 0,30 м

15.00 – 0,28 м

Рівні найбільших глибин: 3,5 – 4,5м

Витрата води на ділянці:

Графічним – 22,5 м3

Аналітичним – 21,15 м3

Площа водного перетину – 114,5 м2

Середня швидкість на ділянці – 0,196 м/с

Максимальна швидкість на ділянці – 0,25 м/с


Література

  1.  І.А. Кузник, Є.І. Луконін, В.Я. Пилипенко. – «Гідрологія і гідрометрія». «Вища школа» Київ – 1970. 380 стр.
  2.  А.Ф.Литовченко, В.Г.Сорокин «Гидрология и гидрометрия. Практикум.», 1987
  3.  А.А.Лучшева «Практическая гидрометрия», 1983.
  4.  Конспект лекцій за ІІІ курс з дисципліни «Гидрологія».

PAGE   \* MERGEFORMAT 2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49131. Устройство сбора телеметрической информации 761 KB
  Конструктивная реализация устройства включает в себя ряд коммутаторов с подключенными к ним дешифраторами аналогово-цифровой преобразователь АЦП и микропроцессорный блок включающий в себя сам микропроцессор тактовый генератор и память ПЗУ и ОЗУ Принцип работы схемы: Основными устройствами системы являются: коммутатор усилитель АЦП микропроцессорный блок микропроцессор ПЗУ ОЗУ шинные формирователи. Количество разрядов АЦП необходимых для ввода информации по формуле равно: ; АЦП следует выбирать с разрядностью не менее 4....
49133. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ЛИЧНОСТИ ПО ПРИНЦИПУ «ЛИДЕР ЛИ ТЫ» 726 KB
  Искусственные нейронные сети Многослойные искусственные нейронные сети. А уже в 1943 году Маккалок и Питтс формализуют понятие нейронной сети в фундаментальной статье о логическом исчислении идей и нервной активности. Кохоненом представлена модель сети решающей задачу кластеризации и обучающейся без учителя самоорганизующаяся карта Кохонена.
49134. Прогнозирование исхода выборов президента 887.5 KB
  Искусственные нейронные сети Нейронные сети возникли из исследований в области искусственного интеллекта а именно из попыток воспроизвести способность биологических нервных систем обучаться и исправлять ошибки моделируя низкоуровневую структуру мозга. Целью моей курсовой работы является построение такой нейронной сети которая бы с наибольшей точностью прогнозировала исход выборов президента нашей страны. Искусственные нейронные сети Искусственные нейронные сети НС совокупность моделей биологических нейронных сетей.
49135. Использование нейронных сетей для определения темперамента человека 564.5 KB
  При обучении на вход нейросети один за другим подаются исходные данные и сеть генерирует свои ответы. Цель: показать можно ли использовать нейронные сети и эффективно ли применение нейронных сетей при определении человеческого темперамента. Искусственный интеллект и нейросетевые технологии Нейронные сети и нейрокомпьютеры – это одно из направлений компьютерной индустрии в основе которого лежит идея создания искусственных интеллектуальных устройств по образу и подобию человеческого мозга. Искусственные нейронные сети подобно...
49136. Здійснення економічної діагностики підприємства 160.63 KB
  Ключовими елементами системи діагностики діяльності підприємства є: власники, керівники, тематичні фахівці підприємства, інвестори, кредитори підприємства, споживачі, постачальники, контрагенти, державні органи влади тощо. окремі сфери, напрями діяльності, підрозділи, працівники, елементи внутрішнього та зовнішнього середовищ, підприємство в цілому.
49137. Совершенстование маркетинговый деятельности гостиницы «Корстон» 230.51 KB
  Отечественные специалисты в большинстве своем пока не владеют специальной методикой проведения исследований, отвечающих международным стандартам и отечественным особенностям работ подобного рода. «Низкое качество исполнения маркетинговых исследований и расчетов, не учитывающих гостиничную специфику (чаще всего за основу берется типовая методика для промышленного предприятия)
49138. МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ 755.5 KB
  Конечный датчик служит для сигнализации системе о том, что она максимально переместилась от нулевого положения или находится в нулевом положении. В качестве конечного датчика можно выбрать реле (такие как поляризованные, герметизированные и их виды: шариковые, плунжерные и т.д.) В данной системе требуется один конечный датчик (датчик нулевой позиции)
49139. Трехзвенный Г-образный фильтр верхних частот 667 KB
  Переходная харатеристика Техническое задание Электрическая принципиальная схема Задание: Расчет АЧХ ФЧХ и переходной характеристики трехзвенного Гобразного фильтра. Расчет Рис.