4.3 Вимір швидкості плину води

Швидкості плину в ріках, озерах, водоймищах і береговій зоні моря можуть вимірятися різними способами за допомогою приладів різного типу й конструкції.

Способи виміру плинів можуть бути розділені на дві групи: способи поплавкові, при яких для визначення плину спостерігають за рухом плаваючих предметів, природних або штучних (поплавців), і способи вертушечні, при яких швидкість плину визначають у фіксованій точці за допомогою нерухомо встановлених приладів по вимірі тиску потоку води на, лопастні гвинти цих приладів.

Поплавкові способи дозволяють одержати просторову картину плинів у вигляді ліній струму – траєкторій руху поплавців. Вертушечний спосіб дозволяє визначити значення швидкості плину в даній крапці в умовах моря й напрямок вектора швидкості.

У розглянутих умовах (ріки й берегова зона моря) широке поширення одержали вільно плаваючі поплавці. Ці поплавці підрозділяють на поверхневі й глибинні.

Поверхневі поплавці являють собою найпростіші прилади у вигляді відпиляних від колоди кружків висотою 5-7 см, хрестовини з поставлених на ребро дощок і т.п. Для кращої видимості на поплавцях закріплюють яскраві прапорці й для підвищення стійкості й зниження впливу вітру знизу кріплять на тросику (або шнурі) відповідний вантаж. Глибинні поплавці застосовують для виміру швидкості й визначення плину на заданій глибині. Глибинні поплавці складаються із двох поплавців, зв'язаних між собою; з них верхній перебуває на поверхні води, а нижній – на заданій глибині. Верхній поплавець повинен мати деяку надлишкову плавучість, його роблять звичайно із пробки або пінопласту, щоб підтримати нижній поплавець у заданому положенні, що має невелику негативну плавучість.

Найбільше поширення в практиці виміру швидкостей плину в ріках одержали вертушки з горизонтальною віссю обертання ГР-55 Н.Е. Жестовського (рис. 4.3).

Вертушки типу ГР закріплюють на штанзі при глибині до 3 м або на тросі при більшій глибині. В останньому випадку до вертушки підвішують вантаж, щоб зменшити знос вертушки плином.

Вимір швидкості плину вертушками можна робити точечним або інтеграційним способом. При точечному способі швидкість вимірюють у строго фіксованій точці потоку. При інтеграційному способі вимірюють осереднену швидкість по якому-небудь напрямку. Наприклад, якщо гідрометричну вертушку переміщати в потоці по вертикалі, то можна відразу визначити середню швидкість на вертикалі. Більш часто застосовують точечний метод, що дозволяє одержати значення швидкості потоку в різних точках на вертикалі й побудувати епюру швидкостей. 

Рис. 4.3. Гідрометрична вертушка ГР-55: 1 - вісь із контактним механізмом; 2 - черв'ячна шестірня із двадцятьома зубцями й штифтом; 3- стопорний гвинт; 4 - вивід маси; 5 – ізольований вивід; 6 - затискні гвинти;  7 - корпус; 8 - штепсельне гніздо; 9 - струмопровідний стрижень, ізольований від маси;  10 - затискна муфта; 11 - радіальні шарикопідшипники; 12 - упорна втулка; 13- осьова гайка; 14 - лопатевий гвинт; 15 – стабілізатор напрямку.

Найбільше часто вимірюють швидкість у п'яти точках: у поверхні, на 0,2; 0,6; 0,8 глибини й у дна. При наявності крижаного покриву або рослинності додають шосту крапку на глибині 0,4d.