Тема 2.4. Расход воды.

Расход воды в реках выражается в кубических метрах в секунду и обозначается Q м³/с. Расход является главной характеристикой речного потока, от которой зависят колебание уровня, скорость течения уклон водной поверхности, движение наносов и пр.

Существует несколько способов вычисления расхода воды.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ. При аналитических способах вычисления расхода по данным замера вертушкой модель расхода разделяется вертикальными плоскостями, перпендикулярными площади водного сечения. Число таких плоскостей соответствует числу скоростных вертикалей, для которых известны эпюры скорости.

В основу расчета положена формула

Q=

Этот способ получил название «скорость-площадь».

Площадь водного сечения между скоростными вертикалями может быть подсчитана при большом числе промерных вертикалей путем замены линии смоченного периметра ломаными отрезками. Таким образом, сложное водяное тело заменяется рядом правильных геометрических фигур, объем которых может быть подсчитан точно. Интеграл Q= приближенно записывается следующим образом:

+

Где Q – полный расход воды в м³/с, v₁, v₂,…, v_n–средние скорости на вертикалях в м/с, – площадь водного сечения между берегом и первой водной вертикалью в м², - площадь между скоростными вертикалями в м², – площадь водного сечения между последней скоростной вертикалью и берегом, – коэффициент для скоростей на прибрежных вертикалях, принимаемый по таблице:

Значение коэффициента k

Условия прибрежных зон	k
Пологий берег с глубиной на урезе h=0, м	0,7
Обрывистый берег или неровная стенка	0,8
Гладкая стенка	0,9
Наличие мертвого пространства	0,5

Определение расхода воды методом смешения и объемным способом

Метод смешения применяется на бес приточных участках рек с большими скоростями при турбулентном режиме, обеспечивающим хорошую перемешиваемость водной массы. На участке намечается пусковой и измерительный створ. В поток участка пускового створа вводится химическое красящее вещество или радиоактивные изотопы. Степень понижения концентрации вещества в пробах, полученных в измерительном створе, является показателем расхода воды.

Расход воды вычисляется по формуле

Где: c₁, c₂, c₀ – концентрации вещества соответственно в пусковом и измерительном створах и естественная в русле; Q–расход воды; Q_р – расход раствора индикатора.

Если в речной воде c₀=0, то формула будет иметь вид

Индикатором может быть использована поваренная соль – 15 кг на 1 м3/с расхода воды в реке. Раствор можно пускать мгновенно и постепенно.

Объемный способ определения расхода воды применяется на малых реках, при определении расходов родников и ключей.

Расход воды вычисляется по формуле

л/с

Где:

Q - расход, м³/с, л/с;

W - объем воды в сосуде, м³, л, который вычисляется по формуле W=h*w, м³;

t - время наполнения сосуда м³, л

В качестве мерных сосудов используются мерные баки, ведра, объем которых уже известен.

Контрольные вопросы:

• Что такое расход воды, и какова модель расхода?

• Что такое аналитический способ определения расхода воды?

• Как определить расход методами смешения и объемным методом?

• Поясните, как определяются основные характеристики поверхностного стока при наличии и отсутствии наблюдений?