Основные характеристики живого сечения реки

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное

учреждение высшего  профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

(ФГБОУ ВПО «СГГА»)

 

 

 

 

 Кафедра инженерной  геодезии и информационных систем

 

 

 

 

Лабораторная работа №1

Основные характеристики живого сечения реки

Вариант №4

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст.гр. ПГ-41 Проверил:

Желонкин Р. В.                                                     старший преподаватель

Сучков И.О.

 

 

 

Новосибирск 2013 

Содержание задания.

1. Построить профиль  живого сечения реки.

2. Вычислить основные  гидравлические характеристики  живого сечения реки.

3. Определить среднюю  скорость течения, измеренную  гидрометрической вертушкой.

4. Установить расход  воды графоаналитическим способом.

5. Вычислить скорость  течения, измеренную поверхностными  поплавками.

 

 

 

 

 

 

Номер варианта	Дата измерения глубин		Дата измер. скоростей		Среднесуточный уровень		Параметры промерных  вертикалей гидроствора Hогр в/п=106,00
								Рас (м) до пром верт	Глубина
4	9 мая		10 мая		11.78		а	22,0		0,63
							Ур.л. б.	54,2		0,00
							1	96,0		1,90
							2	138,3		6,20
							3	166,6		8,01
							4	200,0		8,30
							5	238,9		11,11
6		269,9		14,15
7		315,1		12,88
8		359,5		14,12
9		389,1		14,00
10		425,2		3,66
Ур.п. б.		455,1		0,00
в		469,2		1,12

Результаты измерений гидрометрической вертушки
Вариант	4
Поверх.	128	160
0.2 h	133	200
0.6 h	134	180
0.8 h	130	160
Денная	135	160
Поверх.	128	200
0.2 h	125	220
0.6 h	125	200
0.8 h	131	200
Денная	135	200
Поверх.	128	320
0.2 h	120	320
0.6 h	125	300
0.8 h	126	280
Денная	121	260
Поверх.	121	300
0.2 h	121	320
0.6 h	128	320
0.8 h	124	300
Денная	127	300
Поверх.	128	320
0.2 h	120	320
0.6 h	125	320
0.8 h	124	300
Денная	130	300

 

Расстояние S до скоростных вертикалей и глубин
Номер ск.верт.	S	h
вариант 4
nдоп	1,57
1	124,3	-4,00
2	183,4	-8,11
3	250,0	-12,55
4	345,2	-13,56
5	414,1	-8,53

Базис и расстояния между створами
Номер варианта	Длина базиса	Расстояние между створами
		lв/г   (м)	lг/н (м)
4	200	25	25

 

Параметры засечки поплавка
Номер варианта	Номер поплавка	Угол   засечки		Показания секундо-мера на створах
		град.	мин.	в.ств.	г.ств.	н.ств
4	I	27	55	10	39	69
	II	38	20	13	38	66
	III	49	10	22	42	65
	IV	54	52	25	43	60
	V	57	15	19	43	68
	VI	59	59	34	62	91

 

1. Перед построением профиля живого сечения реки вычисляют отметки дна по таблице 1.

Таблица 1 Вычисление отметок дна русла реки

Номера промерных вертикалей	Расстояния  до промерных вертикалей,S(м)	Глубина  h(м)	Отметки дна, Hдн.(м)
1	2	3	4
а	22,0	0,63	118,41
Ур.л.б.	54,2	0,00	117,78
1	96,0	1,90	115,88
2	138,3	6,20	111,58
3	166,6	8,01	109,77
4	200,0	8,30	109,48
5	238,9	11,11	106,67
6	269,9	14,15	103,63
7	315,1	12,88	104,9
8	359,5	14,12	103,66
9	389,1	14,00	103,78
10	425,2	3,66	114,12
Ур.п.б.	455,1	0,00	117,78
b	469,2	1,12	118,9

Отметку Нур.пр. уреза  воды, необходимую для вычисления отметок Ндн, определяют на дату промерных работ по формуле (1).

      Нур.пр. = Но гр.в/п + hо,                (1)

где Нур.пр.- отметка уреза  воды в день промерных работ;

Но  гр.в/п = 106,00 м;

hо - среднесуточный  рабочий уровень воды над нулём  графика водомерного поста.

На 9 мая : hо=11.78м., в соответствии с формулой (1), имеем: Нур.пр.=106,00+11,78=117,78м.

Отметки дна Ндн вычисляют  как разность отметки уреза и  измеренной глубины (в колонке 3 таблицы 1 глубине, поэтому присвоен знак "минус").

Профиль живого сечения реки (рисунок 1) строят по расстояниям от постоянного начала до промерных вертикалей (колонка 2 таблицы 1) и по отметкам дна русла реки (колонка 4). Кроме отметки уреза на заданную дату промерных работ, на профиле показывают наивысший и наинизший уровни воды (соответственно: 119.47м (май 1968г.) и 108.13м (август 1972г.)).

Рисунок 1 - Профиль живого сечения реки

2. Вычисление основных гидравлических характеристик живого сечения реки производится по нижеприведенным формулам (формулы (2),(3),(4),(5) и (6)).

 

Таблица 2 Вычисление характеристик живого сечения реки

Номера промерных вертикалей	Расстояния  до промерных вертикалей, Sj (м)	Глубины,hj(м)	Расстояния между промерными вертикалями, bj(м)	Средняя глубина, hjср(м)	Площадь живого сечения, wj	Разности глубин, Dh(м)	Смоченный периметр, Pj(м)
1	2	3	4	5	6	7	8
Ур.л.б.	54,2	0,00	41,8	0,95	39,71	1,9	41,84
1	96,0	1,90	42,3	4,05	171,32	4,3	42,52
2	138,3	6,20	34,2	7,105	201,07	1,81	28,36
3	166,6	8,01	28,3	8,155	282,38	0,29	33,4
4	200,0	8,30	33,4	9,705	377,52	2,81	39,0
5	238,9	11,11	38,9	12,63	391,53	3,04	31,15
6	269,9	14,15	31	13,515	610,88	1,27	45,22
7	315,1	12,88	45,2	13,5	599,40	1,24	44,42
8	359,5	14,12	44,4	14,06	416,18	0,12	29,60
9	389,1	14,00	29,6	8,83	318,76	10,34	37,55
10	425,2	3,66	36,1	1,83	54,72	3,66	30,12
Ур.п.б.	455,1	0,00
B=	400,9	R=	8,57	W=	3453,46	P=	403,18
		hср=	8,61

 

а) Площадь живого сечения W:

W=ΣWi

ΣWi=0.5(0+h₁)b₁+0.5(h₁+h₂)b₂+...+0.5(h_i+0)b_i+1       (2)

где bi - расстояние между  соседними промерными вертикалями;    

0.5(h_i+h_i+1) - средняя глубина между соседними промерными вертикалями.

 

б) Смоченный периметр Р:

   P=ΣPi= (b₁²+(h₁-0)²)^1/2+(b₂²+(h₂-h₁)²)^1/2+…, (3)

где (h_i+1-h_i) - разность глубин соседних промерных точек (без учёта знака глубин таблицы 1).

 

в) Ширина реки В:

         B=Sур.п.б.-Sур.л.б.,                    (4)

где Sур.п.б. - расстояние от постоянного начала до уреза правого берега;

Sур.л.б - расстояние  от постоянного начала до уреза левого берега.

 

г) Гидравлический радиус R:

                R=W/P.                             (5)

д) Средняя глубина hср:

                 hср=W/B.                         (6)

Следует иметь в виду, что смоченный периметр P (3) всегда больше ширины реки B (4), а поэтому  гидравлический радиус R (5) по величине меньше средней глубины hср (6). Однако, для большинства равнинных рек, у которых ширина во много раз больше глубины, различие между гидравлическим радиусом и средней глубиной незначительно. Поэтому при производстве гидравлических расчётов строгое выражение (5) гидравлического радиуса часто заменяют приближённым значением - средней глубиной (6), так как вычисление её величины проще, чем определение гидравлического радиуса

3. Значение скорости течения воды в реке необходимо знать в связи со строительством гидротехнических сооружений, для целей судоходства, для определения расходов воды и других целей. Скорость течения воды в реке определяется различными способами и устройствами, среди которых наиболее совершенными являются гидрометрические вертушки.

Определение скорости гидрометрической вертушки может выполняться одноточечным (на глубине 0.6h), двухточечным (на глубинах 0.2h и 0.9h), трехточечным (на глубинах 0.2h, 0.6h, 0.8h) и пятиточечным (на поверхности воды, на глубинах 0.2h, 0.6h, 0.8h, у дна) методами (здесь h- глубина опускания вертушки в точке скоростной вертикали). Самый точный метод - пятиточечный, так как он наиболее детально учитывает распределение скорости течения воды по вертикали. Его предельная погрешность ∆v/v составляет 3-5%.

Удовлетворительные результаты получаются при использовании двухточечного метода, а трёхточечный метод обычно используется в зимний период.