Тема 2.3. Скорость течения воды.
Скоростью течения называется расстояние, на которое перемещается частица воды в единицу времени.
Движение воды в русле реки относится к турбулентному режиму, при котором скорость в различных точках поперечного сечения русла изменяется по направлению и величине, т.е. наблюдается явление пульсации скорости.
Определение скорости течения в русле так же, как и промерные работы, является основным составным компонентом нахождения расхода воды, но и имеет самостоятельное значение при проектировании гидротехнических и мелиоративных сооружений, а также для решения задач водного транспорт а и деформаций русла.
Методы измерения скоростей течения.
Из большого числа методов измерения скоростей рассмотрим только те, которые применяются при полевых работах и гидравлических расчетах.
ГИДРОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ ПОПЛАВКИ. Метод основан на определении скорости движения предмета, передвигаемого поверхностным течением. Заготавливаются небольшие круглые куски дерева (высота - 4-15 см, диаметр - 8-20 см). В центр поплавка вставляется флажок для лучшей видимости его с берега. Можно использовать бутылку, наполовину заполненную водой, а на больших участках рек в половодье – плывущие льдины, отметив их предварительно краской.
На прямолинейном участке реки разбивается магистраль параллельно среднему направлению течения, перпендикулярно магистрали восстанавливаются створы: пусковой, верхний, средний и нижний, положение которых закрепляется вехами на берегах и урезах. Выше пускового створа забрасывается поплавок. В момент прохождения поплавком верхнего и нижнего створа по секундомеру определятся время в секундах. Число поплавков зависит от ширины реки (8-15). Поплавки забрасываются последовательно таким образом, чтобы охватить наблюдением скорости по всей ширине. Имея время прохождения поплавка от верхнего створа до нижнего, можно определить скорость по формуле:
При необходимости приближенно получить среднюю поверхностную скорость расчеты производят по формуле:
Где n – число поплавков
ГИДРОМЕТРИЧЕСКАЯ ВЕРТУШКА. При определении скоростей в любой точке потока применяется гидрометрическая вертушка. В поток опускается прибор на любую глубину. Лопастной винт прибора вращается в зависимости от скорости течения, обороты лопастного винта по специальной сигнализации передаются наблюдателю, рассчитываются обороты в секунду. Принцип действия вертушки находится в зависимости от v=f(n).
Вертушки делятся по типам, в зависимости от:
Крепления (штанговые или тросовые;
Расположения оси (с вертикальной или горизонтальной осью;
Регистрации числа оборотов (с механическим счетчиком числа оборотов или с электрической сигнализацией).
Вертушка рассчитана на регистрацию через 20 оборотов лопасти. Определяется время, за которое вертушка совершила эти 20 оборотов, число оборотов в секунду и по тарировочной кривой находится скорость движения воды. Тарированием гидрометрической вертушки называется испытание, в результате которого устанавливается зависимость между скоростью течения в метрах в секунду и числом оборотов в секунду.
Измерение скоростей производится в одной (0,6h) или нескольких (0.2h,0.8h) точках.
Контрольные вопросы:
Какой вид имеют эпюры скорости по глубине и ширине реки?
Объясните, как определяется скорость поверхностными поплавками и гидрометрической вертушкой?
Как проводится определение скоростей гидрометрической трубкой и по гидравлическим формулам?