Печать
Категория: Гидрологические исследования рек
Просмотров: 27718

 

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:

  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, 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.

Ширина реки в межень (м)
Менее 50
50-100
100-300
300-600
600 и более
Расстояния (м) между промерными точками при сложном рельефе дна
1-2
2-5
5-10
10-25
более 25
Расстояния (м) между промерными точками при простом рельефе дна
2-4
4-10
10-25
25-50
более 50

 

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:

Расстояние от постоянного начала
1,4 м
3,4м
5,4 м 
 7,4 м 
 9,5 м 
11,4 м 
 13,4 м 
14,2 м 
Глубина
0,15 м
0,40 м
0,55 м
0,77 м
0,85 м
0,66 м
0,27 м
0 м

 

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:

 

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.