Определение расхода воды в реках и каналах реферат
Обновлено: 04.07.2024
Цель – найти основные гидрометрические характеристики реки.
Задача: вычислить расход воды.
Исходные данные: выписка из книжки для записи измерения расхода воды на реке.
Требуется: найти ширину реки (В, м); найти среднюю скорость реки (, м/с); найти максимальную глубину (hmax, м); найти среднюю глубину (, м); найти расход воды (Q, м 3 /сек); найти смоченный периметр (ψ, м); найти гидравлический радиус (R, м); найти максимальную скорость реки (Vmax, м/сек); найти площадь живого сечения (ω, м 2 ).
Порядок выполнения работы.
Таблица. Вычисление расхода воды аналитическим способом
Площадь живого сечения, м 2
Столбцы 1, 2, 3, 4, 9 – известны.
Столбец 5 – глубина между промерными вертикалями – среднее значение между средними глубинами на урезе правого берега и первой промерной вертикалью и так далее.
Столбец 7 – площадь между промерными вертикалями – произведение столбца 5 – глубина между промерными вертикалями, и столбца 6 – расстояние между промерными вертикалями.
Столбец 8 – площадь между скоростными вертикалями – сумма площадей между соответствующими промерными вертикалями. Общая площадь водного сечения получена как сумма частичных площадей между промерными или скоростными вертикалями.
Столбец 10 – скорость между скоростными вертикалями – между урезами воды и первой или последней промерной вертикалью это произведение средней скорости на вертикали и коэффициента 0,7; между остальными скоростными вертикалями – их среднее значение.
Столбец 11 – расход воды между скоростными вертикалями – произведение значений столбца 8 – площадь сечения между скоростными вертикалями, и столбца 10 – средняя скорость между скоростными вертикалями. Общий расход определяется как сумма всех расходов между скоростными вертикалями.
Ширина реки – расстояние между геодезическим прибором и урезом левого берега вычесть расстояние между геодезическим прибором и урезом правого берега:
В = 24,7 м – 2 м = 22,7 м
Средняя скорость реки определяется по формуле:
Среднюю глубину реки находим с помощью выражения:
Смоченный периметр – ломаная линия по дну реки. Смоченный периметр всегда больше ширины реки (Ψ>В).
В нашем случае: ψ1=2,15 м, ψ2=2,28 м, ψ3=2,04 м, ψ4=2,00 м, ψ5=2,01 м, ψ6=2,05 м, ψ7=2,01 м, ψ8=2,01 м, ψ9=2,02 м, ψ10=4,98 м
Гидравлический радиус определяем по формуле:
Выводы: из работы видно, что:
· расход воды на реке (Q) равен 22,14 м 3 /сек;
· площадь водного сечения (ω) – 38,01 м 2 ;
· ширина реки (В) – 22,7 м.;
· средняя глубина () – 1,67 м.;
· максимальная глубина (hmax) – 2,65 м.;
· средняя скорость течения () – 0,58 м/сек;
Для измерения расхода, на практике используется гидрометрическая вертушка ГР-21М, номер вертушки указан на лопастном винте. Лопастные винты бывают № 1 основной – диаметром 12 см и геометрическим шагом 20 см ,№ 2 –неокомпанентный, диаметром 12 см, геометрическим шагом 50 см. Обязательно указываться то на чем опускается вертушка в воду (штанга, трос). Основные части вертушек:
1)Лопастной винт или ротор приводится во вращательное состояние в результате силового воздействия набегающего потока.
2)Оси, на которой вращается лопастной винт или ропот. Ось служит для укрепления лопастного винта, она может быть подвижной, соединенной непосредственно с лопастным винтом.
3)Корпус вертушки. Он служит основой для укрепления и размещения отдельных деталей вертушки, для укрепления вертушки на штанге или тросе. Целесообразной формой корпуса является обтекаемая, создающая наименьшее сопротивление потоку.
4)Счетно-контактный механизм. Он служит для подсчета оборотов лопастных винтов.
5)Хвост или руль. Хвостовое оперение или руль, служит для установки вертушки в потоке по направлению течения, что особенно важно при работе с тросом.
Также для измерения расходов воды используются поплавки. Гидрометрические поплавки считаются самым неточным способом измерения расхода воды. Для нашей реки использовались поверхностные поплавки, которые были сделаны в виде кружков, отпиленных от сухого бревна диаметром 5-15 см и толщиной 2-3 см. не более 4 штук.
3.2. Методы измерения расходов воды.
Расход воды - это объем воды, прошедший через данное поперечное сечение речного потока за 1 с. Для крупных водотоков – рек, каналов, водосбросов гидротехнических сооружений и т.п. – расход воды выражается в кубических метрах в секунду. Расход воды малых водотоков – родников, ручьев, скважин, а также лабораторных лотков выражается в литрах в секунду.
Существуют следующие методы вычисления расходов воды, можно их разделить на две основные группы:
1. Непосредственное измерение расхода.
2. Косвенное измерение расхода.
К непосредственному измерению расхода относиться, так называемый, объемный метод, который основан на измерении расхода, посредством мерных сосудов, подставляемых под струю воды. Так же измеряется время наполнения мерного сосуда. Расход определяется делением объема воды в сосуде на продолжительность наполнения.
Косвенное измерение расхода воды может выполняться различными методами, общей особенностью которых является, то, что в них измеряется не сам расход воды, а отдельные элементы потока, причем величина расхода получается путем вычисления. К таким методам относятся:
а). Определение расхода, с помощью промерных устройств: гидрометрические лотки, водосливы.
б). Метод смешения, который имеет несколько разновидностей (тепловой, электрический и колориметрический).
3.3. Измерение расхода гидрометрической вертикали.
Гидрометрический створ-поперечник через реку, в котором измеряются расходы воды. Положение гидрометрического створа закрепляется на плоскости прочными столбами - реперами.
Гидрометрический створ разбивают перпендикулярно общему направлению реки, ориентируясь на направление берегов, так как для правильного определения расходов, необходимо чтобы поперечное сечение реки по линии створа было расположено нормально к среднему направлению течения. Как правило, на участке измерений устанавливается один гидрометрический створ, совпадающий со створом водомерного поста или находящийся вблизи от него. Однако в некоторых случаях необходимо иметь два, а иногда и три створа. Это связанно с тем, что в различные периоды года может существенно изменяться условия протекания воды.
Определение направления гидрологического створа по средствам вертушки, измеряющей направление течения.
Работы по определению направления створа выполняются в следующей последовательности:
1)на предварительно выбранном и закрепленном створе проводят промеры глубин, после чего сообразуясь с шириной реки и очертаниями профиля створа, назначаются скоростные вертикале в количестве не более 10-12;
2)на всех скоростных вертикалях измеряются скорости и направления течения, в одной точке на глубине 0,6 h от поверхности; полученная величина скорости на вертикали принимается за среднюю скорость на вертикали.
3)вычисляются расходы воды (умножаем скорость реки на площадь водного сечения)* смотреть КГ-3 Расход воды для вертушки ГМЦМ-1
При измерении расходов воды вертушками применяются три способа – детальный, составной и сокращенный, которые различаются по степени подробности измерений скорости в живом сечении.
До провидения измерения расходов воды необходимо проверить исправность гидрометрической вертушки, а так же состояние всего оборудования гидрометрического створа. При измерении расхода воды выполняются следующие работы:
1)описание состояние реки, погоды, водной растительности, состояние русла реки, сплав леса с указанием вида сплава, сила и направление ветра, волнение, мутность воды, наличие ледовых явлений.
2) наблюдение над уровнем воды.
3) промеры глубин на гидростворе.
4)измерение скоростей течения на вертушках.
При измерении скоростей по каждой вертикали, производятся следующие работы:
1) Отличается состояние погоды и реки.
2) Определяется (при значительных изменениях) уровень воды по наблюдениям на водомерном посту для начала и конца работы по вертушкам.
3) Измеряется глубина на вертикали; зимой дополнительно измеряется толщина снега, льда, погруженного льда и шуги.
4) Вычисляется рабочая глубина на вертикали и производится расчет глубин, погружение вертушки в точки измерения скоростей.
5) Измеряются скорости течения в отдельных точках.
Чтобы измерить расход воды вертушкой ГР21-М, нужно опустить ее на 0,6 глубины в центральной промерной вертикали и считать количество звонков. Первые 2-3 сигнала пропускаются без записи. Это нужно, чтобы лопастной винт обрел скорость вращения, соответствующую скорости течения воды. Далее включается секундомер и по истечению ≈ 100 сек. Считаются звонки (один звонок – 20 оборотов). Количество звонков умножается на 20 и этот результат делится на количество секунд, получаем число оборотов в секунду:
По тарировочной таблице определяем скорость:
V= 0,0408+0,3233*(0,2405) 2 = 0,1185 м/с
Q= 0,1185*2,2775= 0,27 м 3 /с
3.4 Измерение расхода воды при помощи поверхностных поплавков.
Кроме гидрометрической вертушки, определение скорости течения можно произвести гидрометрическими поплавками. Метод основан на регистрации скорости плывущего тела-поплавка. При определении скорости поплавками допускается, что скорость течения равна скорости движения поплавка. Для измерения расхода воды поверхностными поплавками выше и ниже гидрометрического створа на равных расстояниях разбивают дополнительно два створа с таким расчетом что бы продолжительность хода поплавков между верхним и нижними створами была не менее 20 сек. При скоростях течения более 2 м.сек продолжительность хода поплавков может быть и меньше, но не менее 10 сек. Расстояние между верхним и нижним створами должно быть измерено с большей точностью – дважды стальной лентой. В ветреную погоду применение поверхностных поплавков ограничено. При измерении скоростей поплавками, полученная в каждом случае, есть наибольшая скорость течения на траектории поплавка, ту скорость принимают за местную скорость в точке пересечения линии створа и траектории поплавка. По разбитым створам под водой натягивают тонкие шнуры. У верхнего створа становится один из членов бригады с секундомером, а в основном и ниже становятся два других члена бригады. Студент пускает поплавок несколько выше верхнего створа, забрасывая его на стрежень реки с берега. В момент прохождения поплавка через верхний створ он включает секундомер и следит за поплавком. В момент прохождения поплавка через гидроствор наблюдатель следит, находится ли поплавок на стрежне реки. В момент прохождения поплавком нижнего створа, наблюдатель делает сигнал (голосом) и студент включает секундомер. Из всех пушенных на стрелке поплавков отбирают три поплавка, показывающую наименьшую продолжительность хода между створами. Крайнее значение продолжительности хода этих трех поплавков не должно отличаться друг от друга не более чем на 10 %. Вычисление расхода измеренного поверхностными поплавками приводится только по наибольшей скорости потока по формуле:
Q=0,53*0,116*2,2775=0,14м 3 /c
Где K-коэффициент перехода от наибольшей поверхности скорости к средней, Vнаиб.- наибольшая поверхностная скорость потока, которая определяется как средняя арифметическое из значений скорости, вычисленных по четырем поплавкам с наименьшей продолжительностью хода. ω - площадь водного сечения потока. При измерении скоростей течения у берегов, где поплавки могут задерживаться прибрежной растительностью и где скорости течения массы, рекомендуется пускать поплавки на более коротком участке, развивая для этой цепи верхний и нижний своры с меньшим расстоянием между ними.
Расход воды равен:
3.5 Определение расхода воды с использование уравнения Шези.
Формула Шези имеет вид:
V=3,817 =0,1008
По меткам высоких вод определяется максимальный уровень воды. По створу выполняется нивелирование берегов до наивысшего уровня и урезов воды для определения уклона водной поверхности. На основании обработанных данных нивелирования строится профиль поста.
глубины на промерных вертикалях и их удаление от постоянного начала по линии гидрометрического створа, для определения площади водного сечения (с точностью до трех значащих цифр, но не точнее 1 см);
продольные (нормальные к гидрометрическому створу) составляющие средних скоростей течения на вертикалях, на основе которых рассчитываются средние скорости в отсеках между ними (с точностью до трех значащих цифр, но не точнее 1 см/с).
1.1.2. Расход воды вычисляют по его элементам одним из следующих способов (с точностью до трех значащих цифр):
аналитическим, как сумму частных расходов воды, проходящих через отсеки водного сечения потока, ограниченные скоростными вертикалями;
графическим, как площадь эпюры распределения элементарных расходов воды по ширине потока.
1.1.3. При вычислении расхода воды должны определяться также основные гидравлические характеристики потока, используемые при оценке точности измерений и учете речного стока:
уровень воды над нулем поста Н;
площадь водного сечения F ;
средняя и наибольшая скорости течения: v и v н (v = Q / F ); v н является наибольшей из скоростей, измеренных вертушкой;
ширина водного сечения В;
глубины потока: средняя h ср и наибольшая h н ( h ср = F / B ); h н является наибольшей из измеренных на промерных вертикалях.
1.2. Классификация способов измерения
1.2.1. В зависимости от методики определения средних скоростей на вертикали различают интеграционный и точечные способы.
1.2.2. Интеграционный способ основан на измерении средней скорости течения на вертикали вертушкой, равномерно перемещаемой по глубине.
1.2.3. Точечные способы, основанные на определении средней скорости течения на вертикали по результатам измерений в точках, подразделяются на:
основной способ - при измерении скорости течения на вертикали в двух (свободное русло) или трех точках (наличие водной растительности, ледостав);
детальный способ - при измерении скорости течения на вертикали в пяти (свободное) или шести точках (ледостав, водная растительность).
При малых глубинах (см. табл. 5) допускается применение одноточечного способа.
1.2.4. Для основного способа измерений расхода воды в однорукавном русле назначается 8 - 10 скоростных вертикалей.
В случае применения детального способа количество скоростных вертикалей увеличивается в 1,5 - 2 раза. Детальный способ применяется при научно-методических работах по оценке точности и оптимизации процессов измерения расхода воды - для уточнения числа промерных и скоростных вертикалей, а также обоснования возможности перехода к основному способу в данном гидростворе.
Сокращенный способ измерений расхода допускает использование менее восьми скоростных вертикалей при двух-, трехточечном измерении скоростей на вертикалях (аналогично основному способу).
2.1. Гидрометрический створ (в дальнейшем - гидроствор) входит в состав гидрологического поста наряду с его устройствами для измерения уровней, температуры воды и других элементов водного режима реки (канала). К участку гидроствора относится часть реки, непосредственно примыкающая к гидроствору на удалении двух - трех ширин русла сверху и снизу по течению.
2.2. Условия измерений расхода воды считаются нормальными, если на участке гидроствора соблюдается прямолинейность русла:
отсутствуют резкие переломы, профиль водного сечения и эпюры распределения скоростей по ширине потока устойчивый;
обеспечен правильный одномодальный, выпуклый профиль распределения скоростей течения по глубине потока;
отсутствует выраженная пульсация скорости течения по значению и направлению, а также значительная систематическая косоструйность потока;
отсутствуют помехи при измерении скоростей течения, глубин, уровня воды и координирования скоростных и промерных вертикалей.
расположение гидроствора на плесовых участках реки;
отсутствие поймы с протоками и рукавами;
отсутствие естественных или искусственных преград;
отсутствие водной растительности в самом гидростворе, а также выше и ниже его на расстоянии до 30 м;
коэффициент вариации скорости (число Кармана Ka ) в среднем по сечению должен быть не более 15 %;
косоструйность течения на гидростворе (отклонение в плане направлений течения в отдельных точках от его среднего значения для сечения в целом) должно быть не более 20°;
мертвые пространства должны иметь четкие границы и составлять не более 10 % от площади водного сечения;
при ледоставе должен отсутствовать многоярусный ледяной покров и незамерзающие полыньи;
зашугованность русла не должна превышать 25 % площади водного сечения;
средняя скорость течения в живом сечении должна быть не менее 0,08 и не более 5 м/с;
при измерении расхода воды вблизи моста участок гидроствора должен быть расположен выше, но в случаях частых скоплений льда и заломов леса - ниже моста (на удалении не менее 3 - 5 ширин русла в обоих случаях).
2.4. Во всех случаях, где это возможно, для приведения участка в соответствие с требованиями п. 2.3 должны производиться работы по упорядочению и канализованию русла.
3.1. Местоположение и направление гидроствора
Это требование считается удовлетворительно выполненным при соблюдении следующих условий:
для беспойменных участков рек - среднее значение отклонения направления течения от нормали к гидроствору (косина струй в плане) на скоростных вертикалях не должна превышать ± 10°;
для пойменных участков рек - средняя косина струй на скоростных вертикалях не должна превышать ± 20°. При расхождении средних направлений течения в основном русле и на пойме более 20° допускается разбивать гидроствор в виде ломаной линии, участки которой соответствуют условию перпендикулярности направлению течений.
3.1.2. В случаях, когда направление гидроствора удовлетворяет указанным требованиям только при определенном наполнении русла, для данных разных фаз водного режима должны оборудоваться гидростворы, удовлетворяющие условиям п. 3.1.1.
3.2. Оборудование гидроствора
3.2.1. Гидроствор должен быть закреплен на местности стальным канатом или гидрометрическим мостиком, или створными знаками. Створные знаки должны быть хорошо видимыми со стороны реки и обеспечивать предельное уклонение судна от линии створа g = 1° (угол g образован линией гидроствора и линией визирования, проходящей через створные знаки и гидрометрическое судно, причем вершина угла g совпадает с положением ближнего к реке створного знака).
3.2.2. В створе устанавливается береговой знак (столб, репер и т.п.), закрепляющий постоянное начало для отсчета расстояний до урезов берегов, промерных и скоростных вертикалей, границ мертвого пространства и водоворотных зон.
3.2.4. При координировании промерных вертикалей геодезическими методами участок дополнительно оборудуется стоянкой угломерного инструмента.
4.1. При каждом измерении расхода воды на гидрологическом посту должен быть измерен соответствующий ему уровень воды.
Правила выполнения измерений уровня воды должны соответствовать требованиям ГОСТ 25855-83.
Время каждого измерения уровня фиксируется.
4.3. При наличии в гидростворе дополнительного уровенного поста (п. 3.2.5) наблюдения за уровнем должны проводиться на обоих постах: основном и дополнительном.
5.1. Способы координирования вертикалей
5.1.1. Местоположение промерных и скоростных вертикалей в гидростворе определяется расстоянием от постоянного начала.
5.1.2. На гидростворах, оборудованных лодочной, паромной или люлечной переправой с постоянно подвешенным разметочным канатом либо гидрометрическим мостиком, необходимо закреплять положение вертикалей согласно п. 3.2.3.
5.1.3. При наличии прочного ледяного покрова местоположение вертикалей следует определять теодолитным ходом по льду или мерной лентой.
5.1.4. На судоходных реках или при ширине сечения более 300 м местоположение вертикалей должно определяться засечками теодолитом или кипрегелем с берега.
В отдельных случаях (например, в условиях заболоченных или широких пойм и др.) допускается применение косых или веерных створов для закрепления рабочих вертикалей.
5.2. Точность координирования промерных вертикалей в гидростворе
5.2.1. Относительная средняя квадратическая погрешность координирования вертикалей в гидростворе () должна удовлетворять требованию
(5.1)
где s к - абсолютная среднеквадратическая погрешность координирования, м;
B - ширина реки, м.
5.2.2. При назначении мест мензульных (теодолитных) стоянок необходимо, чтобы угол, образуемый направлением гидроствора и лучом визирования, a был не менее 30°.
5.2.3. Длина линий на плане l (см) при мензульной съемке должна удовлетворять условию
(5.2)
где L - длина линии на местности, м.
5.2.4. Абсолютная погрешность координирования s к , обусловленная уклонением судна от гидроствора ( D Х , м), определяется по зависимости
(5.3)
где D X ср - среднее уклонение судна от гидроствора, м (табл. 1);
a cp - среднее значение угла, образованного лучом визирования и направлением гидроствора.
Значение уклонения судна на каждой вертикали определяется расстоянием между створными знаками l c и удалением судна от ближайшего знака L c . Допускаемое расстояние между створными знаками определяется по зависимости D X ср от l с и L c в табл. 1.
при
(5.4)
где δд - допускаемая относительная погрешность определения глубин, обусловленная отклонением вертикали от линии створа, равная 5 %;
ξк - радиус корреляции глубин потока в продольном направлении, м;
С h - коэффициент вариации глубин вдоль потока (методика расчета ξк и С h дана в приложении 2);
h - глубина на вертикали, м;
при
D X д = h . (5.5)
6.1. Требования к точности измерения глубин
6.1.1. Измерения глубин должны производиться по линии гидрометрического створа с соблюдением требований п. 5.2.5.
6.1.2.. Средства измерения должны обеспечивать определение глубины в точке с инструментальной погрешностью не более 2 %. Это требование должно отвечать существующим и вновь разрабатываемым средствам измерения глубин.
гидрометрическая штанга или наметка должны применяться во всех случаях, когда наибольшая глубина в створе не превышает длину инструмента и условия измерений позволяют устойчиво зафиксировать штангу на вертикали и снять отсчет глубины (если указанные требования не выполняются, необходимо использовать промерный канат с гидрометрическим грузом или эхолот);
на каждой промерной вертикали судно должно устанавливаться на якорь или фиксироваться на канатной переправе;
при работе в руслах с илистым дном должны применяться наметки и штанги, снабженные круглым поддоном диаметром 12 - 15 см, препятствующим их погружению в ил;
при промерах штангой на реках со сплошным скальным дном следует применять штангу без конусообразного наконечника.
(6.1)
где h и - измеренная глубина, м;
Z - расстояние от точки подвеса каната до поверхности воды, м;
D - поправка на относ подводной части каната, м, определяемая по табл. 3.
Угол отклонения каната от вертикали, градус
6.1.6. На мелководных горных реках глубина должна определяться как разность расстояний до дна и поверхности воды, измеряемых штангой или наметкой от перетянутого через реку каната, настила моста и т.п.
6.1.7. При набеге воды на штангу, необходимо использовать свободно перемещающийся по штанге металлический ползунок со стрелкой - указателем поверхности воды вне зоны набега.
6.2. Промеры глубин на гидростворе при измерении расхода воды
6.2.1. Промеры глубин производятся для определения площади водного сечения F и его отсеков f в . При устойчивом русле допускается использовать результаты предшествующих промеров и не производить их при каждом измерении расхода воды. Устойчивость русла оценивается на основании анализа совмещенных профилей поперечного сечения потока по гидроствору, а также по рассеянию точек эмпирической связи F (Н) - зависимости площади водного сечения от уровня воды.
6.2.2 . Если при совмещении поперечных профилей отклонение отдельных точек не превышает ± 5 %, а точки зависимости F (Н) отклоняются от осредняющей их кривой не более чем на ± 3 %, промеры глубин допускается производить не при каждом измерении расхода воды, а один раз в трех - пяти измерениях.
вертикальные деформации русла выражены, но за время измерения расхода воды не превышают допускаемой среднеквадратической погрешности промеров глубин;
русло устойчиво, свободно от ледовых образований, но измерения расхода проводятся эпизодически (один - два раза за период характерной фазы гидрологического режима).
6.2.4. Промеры глубин следует выполнять при каждом измерении расхода воды в два хода, если:
вертикальные деформации русла за время измерения расхода превышают допускаемую среднеквадратическую погрешность промеров глубин;
расход воды измеряется реже трех раз за фазу водности и в живом сечении отмечаются шуга и внутриводный лед;
русло в створе измерений неровное, сложено валунами или с выходами коренных пород.
6.2.5. В случаях, когда выполнение промеров на пойме затруднено, глубины в пойменной части гидроствора должны определяться по профилю, полученному инструментальной съемкой в меженный период с учетом фактических уровней воды.
6.2.6. В первые два - три года работы гидрологического поста промеры глубин должны выполняться в два хода при каждом измерении расхода воды для обоснования последующих измерений, производимых в соответствии с пп. 6.2.2, 6.2.3.
6.3. Количество промерных вертикалей
6.3.1. Количество промерных вертикалей (или засечек местоположения гидрометрического судна при промерах с помощью эхолота) следует назначать в зависимости от формы профиля водного сечения, исходя из требования: относительная среднеквадратическая погрешность измерения площади сечения не должна превышать 2 %.
6.3.2. В основных руслах равнинных и полугорных рек минимальное количество промерных вертикалей nh (min) следует назначать в соответствии с табл. 4 в зависимости от параметра формы русла.
Определение сущности гидрологии - науки, изучающей природные воды и происходящие в них явления и процессы. Исследование и характеристика понятия стока - стекания в моря и понижения рельефа дождевых, талых и подземных вод. Анализ особенностей напора.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.10.2015 |
| Размер файла | 34,9 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
Кафедра Электроэнергетика и электротехника
Дисциплина: “Теоретические основы нетрадиционных и возобновляемых источников электроэнергии”
Студента 4 курса группа ВЭЭ/11-5 заочного отделения
Научный руководитель (преподаватель) - Преп. Минин В.А.
Гидрология _ наука, изучающая природные воды и происходящие в них явления и процессы. Начало формирования гидрологии относится к 17 в., однако как наука она окончательно оформилась лишь в нач. 20 в. Первое научное определение гидрологии дал В. Г. Глушков (1915). Гидрология принадлежит к числу наук о Земле (часто рассматривается как часть физической географии). Предметом изучения гидрологии в широком её понимании являются все виды вод гидросферы: океаны, моря, реки, озёра, водохранилища, болота, почвенные и подземные воды, а также воды атмосферы, сосредоточенные в парах.
В связи со специфическими особенностями объектов и методов их изучения гидрологи разделяется на три самостоятельные дисциплины: океанологию (гидрологию моря); гидрологию суши (изучает водные объекты суши); гидрогеологию (гидрологию подземных вод).
Гидрологию суши обычно разделяют на гидрологию рек, лимнологию (гидрологию озёр), гидрологию болот и гляциологию (гидрологию ледников). В зависимости от направленности гидрологических исследований иногда выделяют боле частные разделы, такие, как гидрология почв, гидрология леса, с.-х. гидрология и др. В результате тесного взаимодействия гидрологии с геофизикой и геохимией появились новые науки - гидрофизика и гидрохимия.
Осн. область исследований гидрологии - водный режим и водный баланс (гидрологический цикл), изучение круговорота воды в природе, пространственно - временнымх колебаний и изменений его элементов под влиянием природных и антропогенных факторов. В практическом приложении гидрология тесно связана сводным хозяйством и проблемами рационального использования и охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения и истощения, с разработкой методов гидрологических расчётов и прогнозов. В последние годы всё большее развитие получает экологическое направление в гидрологии.
Гидрология - это наука, изучающая природные воды в пределах гидросферы. По изучаемым объектам она делится на океанологию (гидрологию океанов и морей) и гидрологию суши. Последняя включает гидрологию рек (учение о реках), озероведение (лимнология), гидрологию болот (болотоведение), гидрологию ледников (гляциология). В каждом объекте изучаются водный режим и водный баланс, динамика его водной массы (течения, волнения, перемешивание вод) и ложа (переформирование дна и берегов, движение наносов), тепловые процессы и агрегатные состояния вод (ледовые явления, снеготаяние, испарение), химические и биологические процессы.
Предмет изучения. Все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, почвенные и подземные воды.
Чем занимается
· Исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий
· проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом
· даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках.
Сток (В Гидрологии) - стекание в моря и понижения рельефа дождевых, талых и подземных вод, происходящее как по земной поверхности (поверхностный сток), так и в толще земной коры (подземный сток). Сток - составное звено влагооборота на Земле. Различают стоки русловой и склоновый (вне русла).
Речной сток -- перемещение воды в виде потока по речному руслу. Происходит под действием гравитации. Является важнейшим элементом круговорота воды в природе, с помощью которого происходит перемещение воды с суши в океаны или области внутреннего стока. Количественное значение стока в единицу времени называется расходом воды.
В гидрологии под речным стоком обычно подразумевается объём стока -- объём воды (или минеральных веществ, твёрдый сток), прошедшей через определённый створ в единицу времени, чаще всего год. Объединяет поверхностный сток (образующийся в результате осадков и снеготаяния) и подземный сток, формируемый за счет грунтовых вод. Речной сток за год является объективным показателем для определения полноводности реки. Ниже представлены 10 наиболее полноводных рек мира.
Методы определения расходов воды можно разделить на две основные группы:
1. Непосредсвенное измерение расхода;
2. Косвенное определение расхода.
К первой группе относится объемный метод, основанный на измерении расхода посредством мерных сосудов, которые ставятся под струю воды. Этим методом можно измерять расход с большой точностью.
Косвенное определение расхода воды может выполняться методами, общей особенностью которых является, что в них измеряются отдельные элементы потока, причем величина расхода получается путем вычисления. К таким методам относятся: 1) определение расхода по измеренным скоростям течения и площади поперечного сечения потока (метод скорость – площадь); 2) определение расхода с помощью мерных устройств: гидрометрических лотков, водосливов, расход определяется по гидравлическим зависимостям; 3) метод смешения, имеет несколько разновидностей (электролитический, тепловой).
Метод определения расхода с помощью мерных устройств применяется чаще всего при измерении небольших расходов воды – на малых речках, ручьях, логах, кроме того, этим методом пользуются для определения расходов воды через водопропускные отверстия гидротехнических сооружений с целью учета стока воды на гидроузлах.
Измерение расхода гидрометрической вертушкой
Сущность работы вертушкой заключается в измерении скоростей течения в отдельных точках живого сечения реки. Вертушка погружается на разные глубины на штанге или тросе на каждой из выбранных вертикалей, называемых скоростными. Если дно плавное и симметричное, то вертикали распределяются равномерно по всей ширине реки (через одну промерную вертикаль), в местах резких переломов дна назначаются дополнительные скоростные вертикали.
На каждой вертикали скорости определяют в нескольких точках, чтобы можно было получить более правильное значение средней скорости для всей данной вертикали. При открытом русле применяются пятиточечный способ (у поверхности; 0,2Н, 0,6Н; 0,8/7 и вблизи дна), трех точечный (0,2Н; 0,6Н; 0,8Н), двухточечный (0,2Н и 0,8Н) и одноточечный (0,6Н). Средняя продолжительность наблюдения в точке должна быть не менее 120 с.
Измерение скоростей течения в точках вертикали производится следующим образом. Вычисляют доли полученных глубин (в зависимости от принятого способа) и устанавливают вертушку сначала на поверхности, а потом в остальных точках вертикали. При работе с вертушкой на штанге, в условиях быстрого течения, вертушку при погружении заносят несколько вперед, учитывая возможный снос штанги в момент ее установки. В точке наблюдений вертушка устанавливается так, чтобы ось ее была перпендикуляр на гидроствора.
Как правило, у всех применяемых на учебной практике вертушек электрический сигнал подается через 20 оборотов. Первые два сигнала вертушки следует пропустить, а при третьем сигнале пускается секундомер, по которому отмечается (без остановки секундомера), время каждого сигнала записывается в журнал. При больших скоростях течения сигналы следуют, друг за другом очень часто, поэтому отсчеты времени по секундомеру берут через 2-5 сигналов. Очень важно для последующего вычисления расхода воды определить наличие и величину скоростей течения на урезах с целью выявления так называемого мертвого пространства, т.е. той части живого сечения, в которой течения нет.
При определении границы мертвого пространства вертушкой ее погружают на глубину 0,2-0,5 м и постепенно перемещаются от уреза по линии створа, и в момент начала вращения лопасти определяется величина скорости и расстояние до этой точки от постоянного начала. Результаты измерений записываются в журнал измерения расходов воды вертушкой КГ-3 (Приложение 3). [5]
Читайте также: