Характеристика приборов и методов измерения расходов воды

Обработка данных авиаизмерения начинается с дешифрирования изображения поплавков на негативах, и переноса их на планшет, на котором строится план участка гидроствора в заданном масштабе.

Рассмотрим порядок обработки траектории поплавков (рис. 2.6 а).

Рис 2.6 К определению скорости перемещения поплавка: а - векторная схема на фотоплане, б - составляющие результирующей скорости перемещения поплавка

1. Соединив точки, соответствующие изображению первого и второго положения поплавка, получают его траекторию в масштабе планшета Si и намечают ее центр Сi.

2. Измеряют проекцию - траектории Si- на перпендикуляр к гидроствору.

3. Проектируют центр траектории Сi на линию гидроствора и измеряют расстояние между точкой Сi - и постоянным началом (берегом) bi. Точке приписывается скорость течения, измеренная г-м поплавком (скоростная вертикаль) [6].

4. Вычисляют натурные значения проекции траектории поплавка и расстояния bi. Для этого значения и bi, измеренные на планшете, умножают на знаменатель численного масштаба планшета Мп.

5. Разделив длину проекции траектории поплавка 5, на время между аэрофотосъемками (t2 -- t1), получают проекцию скорости движения i-го поплавка uni.

6. Наконец, осуществляется переход к проекции поверхностной скорости течения и с учетом поправки на торможение поплавка от обтекания воздушным потоком (это торможение наблюдается даже при штиле)

где ? -- скорость потока воздуха на высоте 1 м от поверхности воды;

? -- угол, составленный вектором ? и направлением движения поплавка ох (рис. 6 б).

Величина ? называется коэффициентом ветрового дрейфа поплавка и характеризуется постоянством значения для поплавков одного типа. Так, для речного уранинового поплавка ? = 0,013; для льдин размером до 2x2 м и толщиной 0,2 м ? = 0,017; для льдин такого же размера, но толщиной 0,6 м ? = 0,009.

Данные о проекциях поверхностных скоростей течения и расстояниях от постоянного начала до центров траекторий поплавков переносятся в соответствующие графы «Книжки для записи измерения расхода воды» КГ-7М(н), где и подсчитывается фиктивный расход воды.

Переход от фиктивного расхода к действительному осуществляется по формуле Q = КОф с определением коэффициента К на основе зависимости (4.12) или по результатам предварительных наземных определений.

Если наблюдения производились при скорости ветра до 6 м/с, необходимо рассчитать поправки к коэффициенту К. В первом приближении они устанавливаются по данным специальных наблюдений, выполненных Г. А. Любимовым и Т. И. Соколовой (ГГИ):

(10)

где -- проекция относительной скорости ветра на динамическую ось потока; определяется по соотношениям:

для составляющей скорости ветра, направленной против течения:

соответственно по течению

где ? -- острый угол, составленный направлением ветра и динамической осью потока. Все значения осредняются по ширине потока, что отмечено чертой сверху. Таким образом, при верховом ветре поправки имеют знак минус, для противоположного направления получают положительное значение[6].

Формула (10) предназначена к применению на больших и средних равнинных реках.

Нельзя не отметить существенный недостаток аэрофотометода определения расходов воды -- невозможность его вычисления в процессе измерения, так как требуется длительная лабораторная обработка пленки для получения фотоплана.

В последнее время в Советском Союзе успешно испытан аэровидеометод, при котором изображение траекторий поплавков фиксируются (с необходимой задержкой) на экране монитора, установленного вместо фотоаппарата, что позволяет получить расход воды немедленно после измерения скоростей течения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вычислив расход на основе его интерполяционно-гидравлической модели, получим незначительные отклонения от расхода, вычисленного детальным методом. Интерполяционно-гидравлическая модель расхода воды практически исключает систематическую погрешность-занижение расхода воды при сокращении числа скоростных вертикалей. Такой эффект достигается тем, что интерполяция средних скоростей на вертикалях по ширине отсека между ними ведется с учетом распределения глубины. Интерполяционно-гидравлическая модель превосходит графический способ обработки расходов воды, в которой средние скорости на вертикалях интерполируются линейно.

При использовании интерполяционно-гидравлической модели достаточно изменять скорости всего на двух скоростных вертикалях, размещенных на одинаковом расстоянии расхода воды при двух скоростных вертикалях в створе равнинной реки.

Использование ускоренных методов расчета расходов воды доказывает, что данные методы очень эффективны и требуют незначительных затрат времени на вычисления, что имеет немаловажную роль в наше время.

Т.к. отклонение не превышает 5 %, это еще раз доказывает эффективность и практичность применения интерполяционно-гидравлической модели.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бочкарев Я.В., Овчаров Е.Е. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов в гидромелиорации М.: Колос, 1981. -- 336 с.

2. Быков В.Д., Васильев А.В. Гидрометрия. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1977 -- 447 с.

3. Водохранилища мира. Институт водных проблем АН СССР.-- М.: Наука. 1979.--282 с.

4. Гуральиик И.И., Дубинский Г.П., Ларин В.В., Маликонова С.В. Метеорология.---Л.: Гидрометеоиздат, 1982.-- 440 с.

5. Железняков Г.В., Неговская Т.А., Овчаров Е.Е. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока.-- М.: Колос, 1984.-- 431 с.

6. Гидрологические расчеты при осушении болот и заболоченных земель / Под ред. К.Е. Иванова.-- Л.: Гидрометеоиздат, 1963.-- 447 с.

7. Карасев И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов.-- Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-- 312 с.

8. Лучшева А.А. Практическая гидрометрия. -- Л.: Гидрометеоиздат. 1983,--423 с.

9. Лучшева А.А. Практическая гидрология.-- Л.: Гидрометеоиздат, 1976,-- 440 с.

10. Орлова В.В. Гидрометрия. Учебник для гидрометеорологических техникумов. Л. Гидрометеоиздат 1966г. 459 с

11. Рекомендации по расчету испарения с поверхности суши.-- Л.: Гидрометеоиздат, 1976. -- 94 с.

12. Рождественский А.В., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии.-- Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -- 422 с.

13. Строительные нормы и правила. Определение расчетных гидрологических характеристик. СНиП 2.01.14-83. М.: Государственный комитет по делам строительства, 1985. - 97 с.

14. Хамадов И.Б., Бутырип М.В. Эксплуатационная гидрометрия в ирригации.-- М.: Колос, 1975. -- 208 с.

15. Шумков И.Г. Речная аэрогидрометрия. -- Л.: Гидрометеоиздат, 1982. -- 29S с.

16. Карасев И.Ф., Васильев А.В., Субботина Е.С. Гидрометрия.-Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-376с.

17. Быков В.Д., Васильев А.В. Гидрометрия.- Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-448 с.

Размещено на Allbest.ur