Расходом воды называется объем воды (в кубических метрах), протекающей через площадь живого сечения в единицу времени (в 1 секунду): Q=F-Vср,
где Q —расход воды, F — площадь живого сечения и Vcp - средняя скорость течения.
Следовательно, для определения расхода воды нужно определить площадь живого сечения и среднюю скорость течения. Площадью живого 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.
При выборе места для измерения воды надо учитывать следующие условия:
- русло реки на протяжении не менее четырехкратной ширины реки должно быть однообразным, прямолинейным;
- не должно быть никаких искусственных сооружений, влияющих на уровень воды и скорость течения;
- выбранный участок должен быть характерным для исследуемой реки.
Определение площади живого сечения заключается в том, что вдоль живого сечения определяют расстояния, а между промерными точками, а затем измеряют глубину: h1,h2...hn, 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;
- a5 = 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 + Se + 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= Fверхн + 2Fглавн + Fнижн /4,
где Fверхн — площадь живого сечения верхнего створа,
Fглавн — площадь живого сечения главного створа,
Fнижн— площадь живого сечения нижнего створа.
