Способ определения средней скорости водотока с устойчивым руслом Советский патент 1992 года по МПК G01P5/00 

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для измерения средней скорости водотока.

Известен способ измерения средней скорости на вертикали с помощью поплавков-интеграторов.

Недостаток данного способа заключается в низкой точности измерения средней скорости потока.

Наиболее близким к предлагаемому является точечный способ, заключающийся в замере скоростей в ряде точек на всех скоростных вертикалях гидрометрического створа, по результатам которого определяют среднюю скорость.

Недостатком известного способа является низкая точность определения средней скорости.

Цель изобретения - повышение точности определения средней скорости водотока в устойчивом русле.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения средней скорости водотока с устойчивым руслом, включающем замеры скоростей водотока в ряде точек и определение средней скорости по результатам отдельных измерений, живое сечение водотока разбивают по вертикали на ленты, а по горизонтали - на пояса скоростей и по формуле Ln m h-Hah . где m - откос руслового потока; h - глубина потока; а - эмпирический коэффициент; db - ширина пояса, находят координаты пояса, в котором сосредоточены участки средних скоростей отдельных лент скоростей, производят замеры в одной из точек на каждой ленте и по формуле С1 Uvlhl + С2 Uuh2 +CnU:/hn /„ vcprj: -, W где Ci - весовой коэффициент средней скорости отдельной ленты; U:(hi - скорость в точке на участке средних скоростей отдельной ленты поля скоростей;п - число лент поля скоростей; i 1,2...n, находят среднюю скорость живого сечения водотока, V На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа. Способ осуществляют следующим образом. С гидрометрического мостика измеряют глубину и ширину водотока. Затем по формуле (1) находят координаты участков лент со средними скоростями течения. Далее в пределах этих участков производят замеры скоростей по участкам пояса с глубиной dh. Размер dh зависит от точности, которую необходимо получить. Так, при наличии ледового покрова должно быть не менее 6 замеров, а при егсГ отсутствии - не менее 5 замеров. По результатам замеров о предел я ют среднюю скорость водотока по формуле (2). Способ основан на знании закономерностей в распределении скоростей по живому сечению водотока, определенных в результате обработки большого числа первичных данных натурных и экспериментальных исследований. Сущность способа заключается в следующем. Поле скоростей живого сечения водотока можно представить состоящим из лент и поясов скоростей, причем ленты скоростей представляют собой скорости отдельных элементарных струй жидкости, заключенные между параллельными плановыми эпюрами скг)ростей, находящимися на расстоянии dh друг от друга по глубине, а пояса скоростей - скорости отдельных элементарных струй жидкости, заключенные между вертикальными эпюрами скоростей. расположенными на расстоянии db по ширине водотока. При этом в местах пересечения лент и поясов скоростей в отдельных элементарных струйках, принадлежащих одновременно лентам и поясам скоростей, скорости между собой равны: Ufli Uni ,(3) где Un|- местная скорость в 1-й точке ленты скоростей; Uni,- местная скорость в 1-й точке пояса скоростей. В ленте скоростей при dh - О можно всегда определить среднюю скорость плановой эпюры скоростей из выражения - „„,jk№M, (, где исл|-средняя%корость в плановой эпюре скоростей; bi - расстояние от постоянного начала до уреза воды левого берега; Ь2 - расстояние от постоянного начала до уреза воды правого берега; b - ширина водотока. Средняя скорость в поясе скоростей Ucni при db -Ю определяется как средняя скорость вертикальной эпюры скоростей из выражения УUni (b)f/b ися|--рр-. Из анализа .эпюр скоростей, полученных в результате обработки данных экспериментальных и натурных исследований, следует, что в любой ленте поля скоростей имеется участок с рядом точек, имеющих скорости, равные по величине средней скорости рассматриваемой ленты скоростей; в поле скоростей можно выделить пояс скоростей, где сосредоточены средние скорости лент скоростей. Координаты пояса скоростей следует определять по зависимости (1); средняя скорость живого сечения водотока определяется из выражения (2). После определения по формуле (2) сред- ней скорости потока воды и, зная площадь живого сечения водотока, можно,определить расход воды водотока; Q w Vcp Формула изобретения Способ определения средней скорости водотока с устойчивым руслом, заключающийся в измерении локальных скоростей водотока в ряде точек и определении средней скорости по результатам отдельных локальных измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, живое сечение потока разбивают по вертикали на ленты шириной dh и по горизонтали на пояса шириной db и определяют координаты Ln поясов, в которые сосредоточены участки средних скоростей отдельных лент поля скоростей, по формуле

+ ah ,

где m - откос руслового потока; h - глубина потока; а - эмпирический коэффициент;

п - число лент поля скоростей, затем измеряют локальные скорости в участке средних скоростей каждой ленты поля скоростей и определяют среднюю скор9сть Vcp водотока по формуле

С1 U/jhl+C2Ucjh2 +CnUdhn

Vcp,

где ci - весовой коэффициент средней скорости отдельной ленты;

0 1 1,2... п.

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения средних скоростей руслового потока. Целью изобретения является повышение точности. Для измерения средней скорости руслового потока разбивают живое сечение водотока на пояса шириной db и глубину на ленты шириной dh. Находят координаты пояса, где сосредоточены участки лент со средними скоростями на этих лентах по формуле Ln ==mh + ah ±^ db, где m - откос русловогопотока; h - глубина потока: а - эмпирический коэффициент: п - число лент поля скоростей. Затем измеряют локальнйе скорости в участке средних скоростей каждой ленты поля скоростей и определяют среднюю скорость водотока по формуле, приведенной в тексте описания. 1 ил.слс

1, -flib

77/ ///, /// /// 7// /// /// ///

Уткпягк ленты поля емзростеа, гЗе сосреЗоточены средние стрости

(Г