Гидрометрические работы и наблюдения на реке в летний период

Рефераты по геологии » Гидрометрические работы и наблюдения на реке в летний период

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Иркутский гидрометеорологический техникум.

 

 

ОТЧЕТ ПО ПРАКТИКЕ

 

Гидрометрические работы и наблюдения на реке в летний период

Выполнил:

студентка гр. Г-3а

Балакина М.В.

Проверил:

Дробот В.В.

Оценка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2007г


1. Измерение расхода воды различными способами

 

1.1 Измерение расхода воды гидрометрической вертушкой

 

Многоточечный (детальный) способ предусматривает измерение расхода воды по увеличенному против обычного числу скоростных вертикалей 10-15 с измерением скорости в 5-10 точках (пов.;0 2;0 6;0 8;дно-при свободном русле; пов.;0 2;0 4;0 6;0 8;дно-при несвободном русле) на каждой вертикали. Многоточечный способ даёт наиболее точное значение расхода.

На вновь открытых гидростворах в первый год их действия расходы воды измеряют многоточечным способом (не менее 10 расходов воды при разных фазах режима).

Основной способ когда число скоростных вертикалей уменьшается в 1.5-2 раза по сравнению с детальным а скорости течения измеряются в 2-3 точках на каждой вертикали.

Интеграционный способ по вертикалям применяется при глубинах более 1 м и скоростях течения более 0.2 м/с. Измерение производится с помощью интегральной установки ГР-101.

Ускоренный способ применяется при быстрых изменениях уровня за время измерения расхода воды при интенсивной деформации русла при наличии переменного подпора и в других неблагоприятных условиях.

Сокращенные способы предусматривают измерение расхода воды по средней скорости на 1-2 репрезентативных вертикалях или единичной скорости в точке 0.2 её рабочей глубины.

1.2 Измерение расхода воды поплавками

 

Измерения поверхностными поплавками. Точность поплавочных измерений существенно ниже чем вертушечных поэтому поверхностные поплавки применяются при рекогносцировочных обследованиях рек выходе вертушек из строя. При интенсивном ледоходе когда вертушечные измерения становятся невозможными а в качестве поплавков служат отдельные льдины.

Поплавочные измерения проводят при штиле или небольшом ветре 2-3 м/с . По берегу параллельно основному направлению течения прокладывается магистраль и перпендикулярно к ней разбиваются три створа: верхний средний и нижний. Расстояние между створами назначается такое чтобы продолжительность хода поплавков между ними составляла не менее 20 секунд.

Измерение скорости течения поверхностными поплавками состоит в определении времени прохождения ими расстояния от верхнего до нижнего створа и мест прохождения через средний створ.

В пусковом створе забрасывается с берега или пускается с лодки первый поплавок и в момент прохождения им верхнего створа по сигналу наблюдателя стоящего в этом створе техник пускает секундомер. В момент пересечения поплавком среднего створа отмечается место прохождения от постоянного начала по размеченному канату или засечками с берега угломерным инструментом. При прохождении поплавком нижнего створа по сигналу наблюдателя стоящего у этого створа техник останавливает секундомер.

Следующий поплавок пускается на некотором расстоянии от первого и вся работа по измерению скорости течения повторяется в том же порядке. Всего пускается 15-20 поплавков равномерно распределенных по ширине реки.

Если невозможно пустить поплавки по всей ширине реки например на реках с быстрым течением где поплавки сносятся к середине потока расходы воды определяются по наибольшей поверхностной скорости. В этом случае на стрежневую часть потока пускается 5-10 поплавков. Из всех пущенных поплавков выбираются три с наибольшей продолжительностью хода отличающиеся друг от друга по времени не более чем на 10%; при большем отклонении продолжительности хода пускается ещё 5-6 поплавков.

Запись результатов измерений расходов воды поплавками ведётся в книжке КГ-7М(н).Для определении скорости течения строится график продолжительности хода поплавков на котором по горизонтальной оси откладываются расстояния от постоянного начала до места прохождения поплавками среднего створа а по вертикальной оси – продолжительность хода поплавков между верхним и нижними створами. По нанесённым точкам проводится осредненная эпюра распределения продолжительности хода поплавка по ширине реки. В местах перегибов эпюры а при плавной её форме через равные расстояния назначается не менее 5-6 скоростных вертикалей которые для удобства обработки совмещаются с промерными вертикалями. Для каждой скоростной вертикали вычисляется поверхностная скорость течения путем деления расстояния между верхним и нижним створами на продолжительность хода поплавка снятую с эпюры.

Умножая площади отсеков между скоростными вертикалями на полусумму поверхностных скоростей на них получают частичные фиктивные расходы воды qфз. Их сумма с учетом краевых коэффициентов дает общий фиктивный расход воды Qф. Действительный расход вычисляется по формуле: Q=KQф К – переходный коэффициент который вычисляется по формуле Д.Е.Скородумова

К=с2/52/3+1 6

Если с помощью поплавков измерена наибольшая поверхностная скорость то она используется для вычисления расхода воды Q=KнаибVнаибF где Vнаиб- среднее значение скоростей трех наиболее быстрых поплавков; Kнаиб=1-5 6ghI/Vнаиб (h-средняя глубина потока; g-ускорение свободного падения)F-площадь водного сечения.

1.3 Измерение расхода воды глубинными поплавками и поплавками-интеграторами

Поплавки этого вида используются для измерения сравнительно малых скоростей течения (до 0 15-0 20 м/с) когда вертушечные измерения мало надежны. И для определения границ мертвого пространства. Скорости течения измеряются с лодки на которой устроены из трех горизонтальных реек створы: верхний средний и нижний на расстоянии друг от друга через 1 м. при помощи шеста пускается глубинный поплавок. По секундомеру определяется время прохождения поплавком расстояния от верхнего до нижнего створа. В каждой точке поплавок пускается не менее трех раз. Скорость в точке вычисляется делением длины базиса- расстояния между створами на среднюю продолжительность хода поплавка. Расход воды вычисляется аналитическим способом аналогично расходу воды измеренному вертушкой записи ведутся в КГ-3М (н).

 

1.4 Измерение расхода воды гидравлическим способом

Используется когда измерить расход воды другими способами не представляется возможным. Расход воды вычисляется по формуле Q=VсрF Vср=C RJ где R-гидравлический радиус; J-продольный уклон; C-скоростной коэффициент или коэффициент Шези C=1/nR x-1 5 n при R<1 м;x-1 3 n при R>1 м.


2. Анализ расходов воды измеренных детальным способом с целью выяснения возможности перехода на основной способ измерения

Анализ заключается в отборе части скоростных вертикалей по значениям средней скорости течения которых можно построить эпюру распределения скорости по ширине реки близкую к эпюре построенной по всем вертикалям.

Отбор скоростных вертикалей выполняется следующим образом. Для каждой скоростной вертикали дополнительно к графической обработке расхода вычисляется аналитическим способом значение средней скорости течения по сокращенному числу точек: 0 2 и 0 8 рабочей глубины при свободном русле; 0 15; 0 50 и 0 85 рабочей глубины для расходов измеренных при ледоставе и заросшем русле. Значение средней скорости наносятся на чертеж графической обработки расхода воды измеренного детальным способом и по ним вычерчивается эпюра распределения средней скорости течения по ширине реки. Для основного способа измерения расхода воды отбирают те скоростные вертикали на которых значения средней средней скорости вычисленные по сокращенному и полному числу точек совпадают или разнятся незначительно. При сокращении числа скоростных вертикалей одну из них следует назначать в стрежневой части потока а остальные – в местах основных переломов эпюры.

По отобранному числу вертикалей все расходы воды вычисляются вторично уже обычным аналитическим способом. Обычный аналитический способ дает возможность уменьшить число скоростных вертикалей до 7-8 а в некоторых случаях до 5.

Значение каждого расхода вычисленного аналитическим способом сравнивается с расходом обработанным графически и принятым за эталон.

Переход на основной способ измерения возможен при условии:

1.  систематическая ошибка расходов вычисленных аналитическим способом не превышает 2%;

2.  средняя суммарная ошибка не превышает 3%;

3.  наибольшая ошибка отдельного расхода за вычетом систематической ошибки не превышает 5%.

 


3. Анализ измерения расхода воды с целью перехода на сокращенный способ

Анализ заключается в отборе одной скоростной вертикали в стрежневой части потока значение скорости на которой (средней в точке 0 6 или 0 2) умноженное на постоянный коэффициент отличается от средней скорости водного сечения не более чем на 10%.

 

3.1 Градуирование вертушек в полевых условиях

Производится в том случае если невозможно отправить вертушку в тарировочный бассейн. Тарирование в текущей воде производится путём сравнения показаний испытуемой вертушки. Для этого в живом сечении реки намечают несколько точек с различными скоростями и в каждой из них сначала измеряется скорость исправной вертушкой а за тем испытуемой и снова исправной. Вертушка в точке выдерживается не менее 250 сек. Скорость в точке принимается как среднее арифметическое из двух измерений исправной вертушкой. По числу оборотов испытуемой вертушки и по значению скорости исправной вертушки строится тарировочная кривая для тарируемой вертушки.

Полевое тарирование в стоячем водоёме может быть произведено способом непосредственного тарирования и путём сравнения с образцовой вертушкой.

Для полевого тарирования любым способом необходим водоём со стоячей водой (пруд озеро) длиной 100-150м глубиной не менее 10м свободной от водной растительности. Для тарирования может быть использована вёсельная или моторная лодка. При непосредственном тарировании на носу лодки на особом выносе укрепляется штанга с испытуемой вертушкой опускаемой на глубину не менее 0 5м от поверхности. Длинна выноса должна быть такой чтобы расстояние от носа лодки до вертушки было не менее 1 5м.

При тарировании лодка движется с равномерной скоростью по линии ходового створа. Всего производится 20-30 заездов с разными скоростями. Тарирование производится с двумя секундомерами: по первому определяется время прохождения лодкой рабочего пути а по второму – время между моментами начала и окончания поступления сигналов вертушки на пути тарирования. При обработке результатов тарирования для каждого заезда вычисляется скорость v и число оборотов лопастного винта в одну секунду n.

 


4. Вычисление расхода воды графическим методом

Графический метод вычисления расхода воды заключается в выполнении следующих работ:

1.  проверяются результаты ранее выполненного вычисления расхода аналитическим методом.

2.  на ленте миллиметровой бумаги вычерчивается профиль поперечного сечения по расчетному уровню воды и приведенным к нему глубинам на котором показываются коростные вертикали. Под профилем выписываются расстояния от постоянного начала принятые глубины h средняя поверхностная и донная скорости элементарный расход.Если одновременно определяется расход наносов размер чертежа и порядок его вычерчивания изменяется.

3.  под чертежом профиля поперечного сечения или справа от него вычерчиваются эпюры распределения скорости течения по вертикалям (годографы). При построении эпюр скорости вертикальный масштаб для глубины принимается тот же что и для профиля водного сечения. Горизонтальный масштаб выбирается в зависимости от наибольшей скорости и принятого масштаба глубин с таким расчетом чтобы у эпюр центральных вертикалей отношение ширины к высоте было примерно 0 7-1 0. Значение скорости откладывается по абсциссам (вправо) на соответствующих им ординатах – глубинах отсчитываемых от поверхности. Через конечные точки отрезков отложенных по значениям проводится плавная кривая между линиями поверхности и дна. Около эпюры слева выписываются значения скорости в точках через определенные равные интервалы для дальнейшего использования их при построении изобат.

4.  определяется средняя скорость течения на вертикалях. Для этой цели считаются площади эпюр которые численно равны элементарным расходам. Средняя скорость на вертикали получается делением площади эпюры на глубину вертикали. Определение площадей эпюр так же как и всех других площадей производится планиметром а при его отсутствии непосредственно на миллиметровой бумаге путем счета квадратов. Небольшие площади (меньше 2-3 см2 на чертеже) определяются во всех случаях непосредственно на миллиметровой бумаге.

5.  вычисленные значения средней скорости на вертикалях откладываются на профиле поперечного сечения от линии уровня воды вверх по линиям обозначающим скоростные вертикали в том же масштабе который был принят при построении эпюр распределения скорости на вертикали.Через верхние конечные точки построенных таким образом отрезков и точки урезов воды проводится плавная кривая – эпюра распределения средней скорости по ширине реки.

6.  с эпюры распределения средней скорости по ширине реки снимаются значения средней скорости для каждой промерной вертикали.

7.  значения средней скорости для каждой промерной вертикали умножаются на глубину промерных вертикалей в результате чего получаются значения элементарного расхода на этих вертикалях

8.  значения элементарного расхода откладываются вверх от профиля в масштабе при котором наибольшее значение элементарного расхода изображалось бы отрезком равным 7-10 см. По точкам проводится плавная кривая – эпюра распределения элементарного расхода по ширине реки.

9.  вычисляется расход воды. Для этой цели путем планиметрирования определяется площадь эпюры распределения элементарного расхода или путем счета квадратов.

10.гидравлические характеристики расхода воды полученные в результате графического вычисления расхода выписываются в таблицу «принятые данные».

Дополнительно для изучения распределения скорости течения в поперечном сечении потока и с целью анализа на чертеже графической обработки расхода вычерчиваются линии равных скоростей (изотахи). Для этого предварительно строятся эпюры распределения поверхностной и донной скоростей по ширине реки также как эпюра распределения средней скорости. Значение поверхностной и донной скоростей по всем вертикалям снимаются с годографов эпюры распределения скорости по вертикалям и эпюры поверхностной и донной скоростей по ширине пересекаются линиями отсекающими на оси скорости эпюр значения скорости течения равные выбранным значениям изотах.

Точки пересечения указанных линий с линией эпюры проектируются на ось глубины потока – для эпюр на вертикалях на линию поверхности воды – для эпюры поверхностной скорости и на линию дна – для эпюры донной скорости.

По найденным таким образом проекциям точек проводятся плавные линии соединяющие точки равных скоростей – изотахи. В зависимости от значения наибольшей скорости изотахи назначаются через 0 05;0 10;0 20 или 0 50 м/с с таким расчетом чтобы всего в поперечном сечении было не менее пяти и не более восьми – десяти изотах.

 


5. Гидрометрическая дистанционная установка ГР-70

Установка ГР-70 является стационарным оборудованием гидрометрического створа. Предназначена для производства гидрометрических работ с берега на равнинных реках шириной до 100 м где нет больших скоростей течения (до 2 5 м/с) и не требуется применения тяжелых грузов. Установка позволяет производить гидрометрические работы с берега одному человеку значительно облегчает труд наблюдателя и делает его безопасным (при соблюдении установленных правил).

Установка состоит из двух береговых опор с блоками системы тросов переброшенных между опорами двух барабанной лебедки с ручным приводом блока счетчиков пульта управления каретки двух грузов (25 и 50 кг). Кабина установки совмещена с опорой несущего троса и служит для размещения в ней пульта управления и оборудования а также для обеспечения удобства работы и защиты приборов от атмосферных осадков.

Система тросов состоит из несущего перемещения каретки и подъемного с токопроводной жилой. Несущий трос опираясь на ролики опор своими кольцами при помощи талрепов прикреплен к якорям зарытым в грунте. Трос перемещения каретки одним концом закреплен на переднем барабане лебедки; второй конец пройдя через ряд роликов-блоков прикрепляется к скобе каретки. Подъемный трос от второго барабана лебедки проходит через систему блоков в кабине идет к гидрометрическому грузу и прикрепляется к нему посредством карабина и серьги.

Для перемещения груза с прибором по створу подъема и опускания его служит лебедка с ручным приводом. Максимальное усиление на рукоятке лебедки при подъеме груза 50 кг составляет около 10 кг а подъеме груза 25 кг – 5 кг. Лебедка состоит из двух барабанов ручного привода и механизма переключения. Рукоятка ручного привода и механизма переключения. На передний барабан намотан трос перемещения каретки на задний – подъемный трос с токопроводной жилой. Рукоятка ручного привода сопряжена с механизмом переключения который дает возможность вращать только подъемный барабан или оба барабана одновременно.

Барабан троса с токопроводной жилой связан с осью рукоятки с помощью шестерни а барабан троса перемещения каретки может соединяться с осью рукоятки подвижной шестерней с помощью рычага. Рычаг переключения имеет два крайних фиксированных положения; в крайнем правом положении вращаются оба барабана в крайнем левом вращается лишь барабан с токопроводным (подъемным) тросом.

Страницы: 1 2 3