8. Какие атмосферные явления возникают из за повышенной скорости ветра?
9. Какие степени вертикальной устойчивости атмосферы вы знаете?
10. Как определяют количество выпавших осадков?
17. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ АНАЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
Цель занятия — вычислить расход воды аналитическим способом по скоростям, измеренным гидрометрической вертушкой и глубинам потока.
Теоретическая часть.
Расход воды Q является основной характеристикой реки. Представляя собой количество воды, протекающее через поперечное сечение реки за единицу времени Обычно расходы воды измеряются в м/с. В практике используются различные методы определения значения Q . по измеренным скоростям и глубинам, аэрогидрометрическнм методом, способом смешения, по уклону и живому сечению, аналитическим способом.
Расчет расходов воды по измеренным скоростям и глубинам является графическим способом. В первую очередь строят профиль живого сечения, на котором обозначают флажками скоростные вертикали, а при наличии ледовых явлений - погруженный лед и шугу. На этом же чертеже строят профили скоростей и = и(у).. Масштаб глубин на них н на профиле живого сечения должен быть одинаковым. Далее площади профилей скоростей дважды планиметрируют (допустимое расхождение не более 2%) н в результате получают расходы воды на скоростных вертикалях q , а из них средние скорости на вертикалях ив = q / h
Определение расходов воды аэрогидрометрнческнм методом - это возможность измерении с самолета таких характеристик потока, как его глубина, скорость и расход воды. Существуют две методики определения глубин.
1. С применением буйковой системы, состоящей из груза (якоря), к которому прикреплены на прочных нитях различной длины два буя. Буйковая система, сброшенная с самолета, погружается на дно потока. Оба буя всплывают на поверхность воды и удерживаются нитями на некотором расстоянии один от другого.
2. По расходу на вертикали q, измеренному поплавком-интегратором. Расстояние, на котором всплывает поплавок-интегратор от места его выпуска, определяется аэрофотосъемкой.
Определение расходов воды способом смешения основано на турбулентности потока.
Определение расходов воды по уклону и живому сечению - этот способ определения расходов воды сокращенно называют способом уклона-площади. Он основан на использовании уравнения неравномерного движения воды, которое запишем для расхода Q
Одним из наиболее распространенных методов расхода воды является аналитический способ.
Для этого можно использовать выражение в виде многочлена:
Q= kuB1w1 + w2(uB1 + uB2)/2 +… + wn(uBn-1 + uBn)/2+ kuBnwn+1 (17.1)
где uB1 … u Bn - средние скорости на вертикалях, рассчитанные по формулам; w1 ... wn+1 - площади водного сечения между вертикалями. принимаемые за трапеции; k — коэффициент для скоростей на прибрежных вертикалях, принимаемый равным 0,7 при пологом береге с h=0 на урезе. 0,8 при обрывистом береге и 0,9 – при гладкой бетонной стенкой канала.
Вместе с тем при измерении глубин может изменяться уровень воды реке, что влияет на точность определения расхода воды. Чем выше уровень (разность между поверхностью воды н нулем графика), тем больше расход воды. Если в течение измерения глубины воды и скоростей течения уровень изменяется незначительно, то его значение не учитывается при расчетах значения расхода воды.
Уровень на реках измеряется обычно в 800 н 2000 ежесуточно, вместе с тем расход воды измеряется 20-30 раз в год, поэтому по уровням воды восстанавливают ежедневные расходы воды, используя нелинейную связь зависимости.
Пример выполнения задания.
Исходные данные: выписка из книжки для записи изменения расхода на реке Безымянная (табл. 17.1 столбцы 1, 2, 3, 4 и 9).
Требуется: вычислить расход воды (Q), смоченный периметр дна (c): площадь живого сечения реки (w); ширину реки (В), среднюю глубину реки (hср,), максимальную глубину реки (hmax). среднюю н максимальную скорость течения реки (v) и (vmax ). гидравлический радиус (R).
Порядок выполнения задания.
Данные промеров схематически показаны на рис. 17.1.
Рис. 17.1. Схема поперечного сечения реки со скоростными
и промерными вертикалями.
1. Определяют средние глубины между промерными вертикалями как
среднее арифметическое средних глубин (0+0,65)/2=0,32; (0,65+0,69)/2 и т.д.
заполняется столбец 5.
2. Находят расстояние между промерными вертикалями, используя разницу между расстояниями от постоянного начала (столбец б): 5-3=2; 7-5=2 и тд.
3. Вычисляют площади живого сечения между промерными вертикалями (столбец 7): 2x0,32=0,64; 2x0,77=1,4 и т.д.
4. Вычисляют площади живого сечения между скоростными вертикалями (столбец 8): 0,65+1,54=2,19; 2,25+3,10+3,76=9,11; 4,58+4,53=9.11; 3,.49+2,10+1,13=6,72.
5. По данным столбца 9 вычисляются средние скорости между
скоростными вертикалями (столбец 10) 0,69*к, (к=0,7); (0,69+0,95)/2=0,82,
(0,95+0,68)/2=0,81; 0,68x0,7=0,47.
6. Расходы воды между скоростными вертикалями (столбец 11) находят
путем умножения значений столбца 8 и 10 (произведение площади живого
сечения между скоростными вертикалями и средней скоростью между
скоростными вертикалями).