Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Як правило, гідрометричні спостереження за швидкостями потоку в річках з весняною повінню (від сніготанення) починаються зі розкриття ріки, охоплюють підйом рівня води до піку і закінчуються в період стійкої межені. На річках з літньо-осінніми та зимовими паводками (від злив, танення льодовиків в горах і затяжних дощів) необхідно охопити спостереженнями підйом і спад першого піку повністю. При наступних піках можна виробляти спостереження тільки на рівнях води, що перевищують перший пік.
Вимірювання швидкостей потоку необхідно як для обчислення витрат води, так і для побудови плану течії річки, який використовується для правильної компонування споруд мостового переходу, вибору їх розмірів і контурів, захисту від розмиву і пропуску льодоходу. Побудова Ізотов (ліній рівних швидкостей) в створі мостового переходу дає можливість прогнозування розвитку руслового процесу.
В силу в'язкості води і шорсткості дна швидкість течії змінюється по глибині потоку. Максимум у вільній поверхні називають поверхневої швидкістю. Мінімум у дна приймають за донну швидкість. Для визначення середньої швидкості на вертикалі необхідно побудувати епюру місцевих швидкостей (в конкретній заданій точці на швидкісний вертикалі), визначити її площу і розділити на глибину.
Існуючі прилади та способи в більшості випадків орієнтовані на вимір місцевих швидкостей і засновані на визначенні або швидкості руху пливе тіла, або кількості оборотів лопатевого гвинта в хвилину.
Поплавком називають тіло, вільно переміщується поточним потоком. Поплавці бувають точкові і інтеграційні. Точкові вимірюють швидкість по довжині заданого шару рідини, переміщаючись уздовж нього. Точковий поплавок може бути поверхневим (рис. 8), якщо рухається на вільної поверхні потоку, і глибинним. якщо швидкість вимірюють на заданій глибині (рис. 9).
Мал. 8. Поверхневі поплавці:
а - з дерев'яного диска; б - з пляшки; в - з дерев'яною хрестовини
Поверхневі поплавці зазвичай виготовляються з дерева у вигляді круглого диска діаметром 25 см і товщиною близько 5 см. В центрі диска зміцнюється вертикальний стрижень висотою до 15 см з білим або червоним прапорцем. Для додання поплавця стійкості в вітряну погоду до нього прикріплюється невеликий вантаж. При сильному вітрі виробництво поплавцевих спостережень не допускається. У разі поганої видимості поплавці супроводжуються легкої гребний човном.
Поверхневі поплавці можуть застосовуватися як при великих, так і при малих швидкостях течії, а також під час рідкісного льодоходу, коли застосування інших приладів важко. В цьому випадку поплавками можуть служити окремі крижини.
До недоліків поверхневих поплавців можна віднести безпосередню залежність проведення робіт від погодних умов, меншу в порівнянні з іншими приладами точність результатів (5 ÷ 10%) і неможливість вимірювання швидкостей течії в конкретних точках.
Поплавці є найпростішими приладами для вимірювання швидкості течії. При цьому одночасно визначаються і напрямки поверхневих течій по траєкторіях руху поплавців.
На рівнинних річках, як втім, і на гірських швидкості мають максимум у динамічної осі потоку, убуваючи до берегів за рахунок відносно більшого опору у них. Відповідно до рівняння Бернуллі, виникає деякий перепад рівнів в поперечному перерізі потоку: вони вище біля берегів і нижче в середній частині річки. В результаті з'являються вторинні течії у вигляді двох гвинтових потоків, де поверхневі швидкості спрямовані від берегів до осі, а донні - в зворотному напрямку. Це спотворює траєкторії поверхневих поплавців, збиваючи їх до стрижня річки. Але це спотворення помітно на довжині в кілька кілометрів, що набагато більше ділянки гідрометричних робіт.
Глибинний поплавок (рис. 9) повинен бути трохи важче води: проварений в оліфі дерев'яний куля або хрестовина, пляшка, заповнена більше, ніж для поверхневого поплавка.
Мал. 9. Глибинні поплавці:
а - з дерев'яного кулі; б - з пляшки; в - з дерев'яною хрестовини
На потрібній глибині його утримує поверхневий поплавок, з'єднаний з глибинним тонкою ниткою. Поверхневий поплавок є покажчиком планового положення глибинного поплавка. Зазвичай поверхневий поплавок-покажчик роблять в 4 ÷ 5 разів менше глибинного і надають йому плохообтекаемую форму з високим коефіцієнтом опору.
Глибинні поплавці найбільш ефективні при вимірюванні швидкостей до 0,15 м / с, які не завжди можна заміряти вертушкою.
Звичайна довжина ділянок поплавцевих спостережень:
для річок з шириною русла до 200 м - 0,5 ÷ 1,0 км;
для річок з шириною русла до 500 м - 1,0 ÷ 2,0 км;
для річок з шириною русла понад 500 м - 2,0 ÷ 3,0 км.
Ділянка спостережень вибирається так, щоб близько 2/3 його протягу розташовувалися вище і приблизно 1/3 нижче траси мостового переходу. Запуск поплавців здійснюють в пусковому створі, який знаходиться на 5 ÷ 10 м вище першого верхового гідроствора. Це необхідно для того, щоб перед входженням у ворота поплавок вже придбав реальну швидкість течії потоку.
При запуску намагатися розподілити поплавці рівномірно по всій ширині потоку.
Число поплавців в кожному спостереженні має бути не менше:
для річок з шириною русла до 200 м - 7 ÷ 9 шт .;
для річок з шириною русла до 500 м - 9 ÷ 11 шт .;
для річок з шириною русла до 1000 м - 11 ÷ 13 шт .;
для річок з шириною русла понад 1000 м - 13 ÷ 15 шт.
Поплавці пускають послідовно по одному.
Планове положення поплавка в гідростворе встановлюють засечкой кіпрегеля при мензульной зйомці, фіксують горизонтальним кутом між базисної лінією і знаходженням поплавка в гідростворе рулетки або буссолью, закріпленими на репере магістралі (базису). Одночасно секундоміром визначається час проходження поплавком відстані між створами.
Спливаючі поплавці-інтегратори використовують для визначення середньої швидкості потоку на вертикалі. Їх виготовляють у вигляді легких кульок діаметром 30 ÷ 35 мм з дерева, целулоїду, пінопласту і т.д. використовують легкі рідини, наприклад нафтові олії, або бульбашки закачується по шлангу повітря. Як і глибинні поплавці, поплавці-інтегратори найчастіше застосовують для вимірювання малих швидкостей (до 0,2 м / с).
Метод рідких поплавців-інтеграторів в поєднанні з аерофотографірованія виходу поплавців на поверхню води забезпечує визначення поверхневих швидкостей потоку з точністю 2 ÷ 3%.