Определение расхода воды

Расходом  воды называется объем воды (в кубических метрах), протекающей через площадь живого сечения в единицу времени (в 1 секунду): Q=F- V_ср, где Q —расход воды, F — площадь живого сечения и V_cp - средняя скорость течения.

Следовательно, для  определения расхода воды нужно определить площадь живого сечения и среднюю скорость течения. П л о щ а д ь ю      ж и в о г о сечения называется площадь поперечного сечения потока, ограниченная внизу руслом, а вверху поверхностью воды и расположенная перпендикулярно к направлению течения.

Для  изучения  расхода   воды   необходимо   на   реке   выбрать   определенный    участок для гидрометрического створа. Створом вообще называется прямая     линия,     проведенная поперек реки, а створ, на котором   определяют   измерения расхода,   называется   гидрометрическим     створом.

Расположение створов  

При выборе места  для измерения воды   надо учитывать следующие условия:

1) русло реки на  протяжении не менее четырехкратной ширины реки должно быть однообразным,    прямолинейным;

2) не должно быть  никаких искусственных сооружений, влияющих на уровень воды и скорость течения;

3) выбранный  участок  должен  быть     характерным для исследуемой реки.

Определение площади  живого сечения заключается в  том, что вдоль живого сечения  определяют расстояния, амежду промерными точками, а затем измеряют глубину: h₁,h₂...h_n, называемые промерными вертикалями.

Расстояния между  промерными точками устанавливаются в зависимости от ширины реки. При ширине реки до 100 м расстояния берут от 2 до 2,5 м. Вообще расстояния между промерными точками колеблются от  1/20 до 1/50 ширины реки.

Точка, от которой  определяют положение промерных  вертикалей, называется постоянным началом  створа. Располагать промерные вертикали  лучше на расстояниях,    которые   указаны    в     нижеприведенной    таблице. 

Приведем пример. Допустим, нам надо определить площадь  живого сечения какой-то реки. На главном  створе протянули с одного берега на другой линь, на котором через каждые 2 м, т. е. в промерных точках, были привязаны красные ленточки. В каждой промерной точке измеряли глубину; получились следующие результаты:

Вычертим по этим данным профиль, вертикальными линиями  разобьем его на части и получим, что у нас площадь живого сечения  будет состоять из двух треугольников и шести трапеций. Для определения площади живого сечения нужно вычислить площадь всех этих треугольников и трапеций и потом суммировать все вычисленные площади. Если через а₁ обозначим расстояние от постоянного начала до первой промерной точки, через а₂—расстояние от первой промерной точки, или промерной вертикали, до второй и т. д., через h₁ — первую промерную вертикаль (первую глубину), h₂— вторую и т. д., то в нашем примере: a₁ = 1,4 м; а₂ = 3,4— 1,4 = 2,0  м; a₃ = 5,4—3,4 = 2,0  м; а₄ = 7,4—5,4 = 2,0   м; a_s = 9,4—7,4 = 2,0 м; а₆= 11,4—9,4 = 2,0 м; а₇= 13,4—11,4 =  2,0 м; a₈=14,2—13,4 = 0,8 м; h₁ = 0,15м; h₂ = 0,40 м; h₃=0,55 м; h₄ = 0,77 м; h₅ = 0,85 м; h₆ = 0,66 м; h₇ = 0,27 м. Обозначим площадь первой фигуры —треугольника— через S₁, площадь второй фигуры — трапеции — через S₂, третьей - S₃ и т. д. Вычислим площади этих фигур:

Площадь живого сечения F будет равна:

F= S₁ + S₂ + S₃ + S₄ + S₅ + S_e + S₇ + S₈ = 0,10 +  0,55 + 0,95 + 1,32 + 1,62 + +1,51 + 1,93 +0,10=7,08 м².

Для большей точности вычисления расхода воды в реке можно  определить так называемую расчетную  площадь сечения реки, которая будет представлять среднюю величину площадей живого сечения, вычисленных в створах верхнем, главном и нижнем, тогда по нижеприведенной формуле  определяем  расчетную  площадь: 

F=    F_верхн + 2F_главн + F_нижн /4                                    ,

где F_верхн—  площадь живого сечения верхнего створа, F_главн — площадь живого сечения главного створа и F_нижн— площадь живого сечения нижнего створа.

Для определения  расхода воды в реке нужно еще  определить среднюю скорость течения реки. Это можно сделать различными способами:

1)   поверхностными поплавками;

2)   по максимальной скорости;

3)   при  помощи  гидрометрических   шестов  или   вех;

4)   при помощи глубинных поплавков;

5)   гидрометрическими  вертушками.