2. Определение расчетных расходов воды при недостатке наблюдений.

Надежность гидрологических расчетов и прогнозов зависит от продолжительности периода наблюдений. Также от их изменчивости, т.е. от C_V . Чем меньше отклонение членов ряда наблюдений от их среднего значения, тем меньше значение коэффициент вариации C_{v ,} тем короче необходим период наблюдений для получения результата требуемой точности. Продолжительность периода считается достаточной, если ряд наблюдений репрезентативный (представительный). Для такого ряда относительная ср.квадратичная ошибка исследуемой гидрологической хар-ки σ_Q ≤ 10% , а относительная ср.квадратичная ошибка коэффициент вариации σ_Cv ≤ 15%. Если эти условия не выполняются , то продолжительность периода наблюдений считается недостаточной. При малой продолжительности периода наблюдений используются методы его удлинения (по выдающимся паводкам , которые учитываются при построении экспериментальной кривой обеспеченности , и по рекам-аналогам с использованием линейной корреляции).

Билет №7

7.1 Устойчивость русел рек. Критерий устойчивости

Критерии устойчивости русла

Под устойчивостью русла понимают его способность противостоять условиям деформации.

Приближенное представление о степени устойчивости русла к размыву дают критерии устойчивости. Простейшим из них является критерий Лохтина-Великаного:

ηу = d / (H * I), где:

d – средний диаметр зёрен грунта, м;

H – глубина русла, м;

I – уклон водной поверхности.

Более точный критерий устойчивости дна русла представляет собой отношение показателя прочности грунта PS к удельной влекущей силе потока: ηу = PS / τ.

PS учитывает все основные физические и физико-механические свойства грунта и определяется по формуле:

PS = γ1 * d * f + Cp = g * ρ1 * d * f + Cp = g * (ρs - ρb) * (1 – nS) * d * f + Cp, где:

γ1, ρ1 - соответственно, удельный вес и плотность грунта, взвешенного водой;

d – расчётный диаметр зёрен грунта;

f – коэффициент внутреннего трения грунта в воде;

Cp – удельное сцепление грунта при разрыве в воде, Па;

nS – коэффициент пористости.

Для песчаных грунтов с диаметром d = 0,1 – 1,0 мм => PS = 1,0 – 8,0 Па.

Удельная влекомая сила τ (или касательное напряжение потока на стенках русла) равна компоненту силы тяжести воды, отнесённой к единице площади живого сечения:

τ = γb * h * I = g * ρb * h * I, где:

γb – удельный вес воды, г / м3.

С учётом формул по нахождению PS и τ критерий устойчивости русла можно записать в следующем виде:

ηу = (g * ρ1 * d * f + Cp) / (g * ρb * h * I).

Экспериментальным путём установлено значение ηу для различных стадий движения наносов:

1 - ηу = 12,5 – для начала влечения (подвижки) отдельных зёрен грунта;

2 - ηу = 5,2 – для стадии начала грядообразования;

3 - ηу = 1,1 – начало стадии взвешивания грунта.

7.2 Ультразвуковой способ измерения скорости течения воды

Изобретение предназначено для измерения скорости течения в реке, открытом русле промывной галереи и трубе большого внутреннего диаметра. Осуществляют амплитудную модуляцию незатухающей гармонической ультразвуковой синусоидальной волны fс сигналом с частотой fм, осуществляют распространение/прием амплитудно-модулированного сигнала и используют волну амплитудной модуляции при измерении времени распространения ультразвука. Способ по второму варианту предусматривает определение разности фаз. При этом осуществляют амплитудную модуляцию ультразвуковой волны предварительно определенным сигналом с частотой fм. Если разность фаз между ультразвуковыми волнами, распространяемыми в направлениях, совпадающих со скоростью течения или противоположных ей, превышает радиан, осуществляют передачу/прием амплитудно-модулированного сигнала, измеряют разность фаз между амплитудно-модулированными сигналами, а затем измеряют разность фаз между ультразвуковыми волнами. Обеспечивается измерение скорости с большей достоверностью повышения точности измерения и расширение области использования.

Область техники к которой относится изобретение Изобретение относится к разработке способа измерения скорости течения с использованием ультразвукового луча для вычисления расхода открытого русла большой реки или промывной галереи и расхода жидкости и газа в трубе большого внутреннего диаметра.

Предпосылки создания изобретения Основная часть современной хорошо известной ультразвуковой системы измерения расхода для большого открытого русла промывной галереи и трубы большого внутреннего диаметра предназначена для измерения скорости течения жидкости и газа, так что эту систему обычно называют "расходомером".

Большинство систем измерения расхода предложены для измерения скорости течения с применением способа измерения скорости течения на основании разности времен распространения ультразвука

Билет №8