Способ определения параметров потока открытого русла Советский патент 1992 года по МПК E02B1/00 

Изобретение относится к гидротехнике, а также к области подводных инженерных исследований. Оно может быть использовано для определения профиля течения по глубине (скорости и направления течения) водоема - реки, прибрежного района моря или озера

Известны способы определения параметров подводного течения, которые заключаются в слежении -за специальным буем либо в прямом измерении скорости течения. Для прибрежных инженерных работ, связанных с загрязнениями,выбросами сточных вод и заборами и выбросами электростанций, простейшим способом определения направления и скорости течения является слежение за

/

буем. При этом используют свободно дрейфующий шес-п или плавучий якорь, который подвешивают под надводным буем. Слежение за надводным буем осуществляют с берега или с плавсредства, Однако описанный способ является крайне приближенным

При проведении инженерных строй- цельных; работ скорость и направление течений измеряют следующим образом. Погружают на необходимую глубину гидрометрическую вертушку, например, прямого считывания (вертушка фирмы Брейсток), по которой определяют скорость течения и его направление относительно магнитного севера. Вертушку опускают с борта гидрографксл ю

ческого судна через заранее определенные интервалы глубины от поверхности до дна моряс Описанный способ с применением гидрометрической вертуш ки требует более сложной техники и наличия оборудованного гидрографического судна с На мелких реках, в узких местах, вблизи берега пользоваться таким способом невозможное

Известен также способ определения параметров подводного течения, являющийся по своему выполнению наиболее близким (прототипом) к предлагаемому способу Этот способ заключается в том, что погружают в воду соединенные гибкой связью с якорем маркированные поплавки и визуально контролируют всплывшие поплавки. Якори устанавливают на дне водоема на разных глубинах и пригружают их грунтом. Наблюдение за всплывшими поплавками дает возможность определить в каком месте водоема произошел размыв грунта в результате действия на него подводного течения.

Описанный способ мог бы быть использован для определения скорости и направления подводного течения по сносу всплывших поплавков, однако весьма ориентировочно, так как невозможно достаточно точно определить место всплывшего поплавка и место расположения его якоря. Таким образом, пониженная точность определения ско- рости и направления подводного течения является недостатком известного способа.

Целью изобретения является повышение точности определения скорости потока воды,

На Фиг„ 1 показана схема осуществления предлагаемого способа (вид сбоку) ; на фиг. 2 - то же (вид сверху); на Фиг с 3 показан профиль скоростей подводного течения, определенный по предлагаемому способу,,

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.

I

На канате 1 погружают в воду соединенные гибкой связью 2 с якорем 3 маркированные поплавки 4. На канате 1 предварительно наносят маркировку, позволяющую определить длину его участка, погруженную в воду. Маркировку каната 1 производят с помощью наложения марок, узлов или нанесением полос красителем. Маркированные

5

5

0

5

0

0

5

например, раскраской в разные грзгта j или простановкой номеров поплавки ( 4 соединяют гибкой связью 5 в гирлянду, Длина гирлянды L должна превышать глубину погружения якоря Поплавки 4 изготавливают из пенопласта или сфероплаетика, что обеспечивает им достаточную плавучесть и прочность. Якорь 3 выполняют в виде обтекаемого тела, снабженного стабили- заторами и изготовленного из тяжелого металла - чугуна, стали, свинца,, Якорь 3 погружают ступенчато на ряд фиксированных значений глубины - сначала на глубину h, затем последовательно Hah +&Ь, h + 2Дп,0„.,п , до достижения необходимого предела глубины, на которой производят измерение скорости и направления течения. При этом для каждого фиксированного значения глубины погружения якоря визуальным контролем определяют длину lЈ участка гирлянды поплавков 4, находящегося на поверхности воды. Этому способствует маркировка, нанесенная на поплавках 4. По известным

Q

значениям скоростей V определяют значения скоростей течения по глубине водоема на участках между фиксированными значениями глубины: V, V2 ,.. ...,Vft.

Скорость потока на участке между двумя соседними Фиксированными глубинами определяют по следующим зависимостям:

V, V/;

„ Vnih-Kn-DdhJ - vЈ-fftn-(n-2)Ah . f

где V - скорость потока на участке от поверхности воды до первого положения якоря,м/с; скорость потока на участке от п-1 до п положений якоря, м/с;

глубина первого положения якоря, м;

шаг погружения якоря, м; полученная при испытаниях в опытном бассейне скорость набегающего потока для 1-го участка между соседними положениями якоря, при которой длина плавающей части гирлянды равна длине ее части, плавающей при измерениях в

V ъ АЬ Vе

5175

русле и при соответствующем погружении якоря. Эти выражения получены из предположений, что скорость течения изменяется ступенями и постоянна на каждом участке Если величина невелика, то такое допущение не приводит к большой погрешности.

Например, при глубине водоема 10м

принять h 1 м, ДЪ 1 м и

можно

считать, что скорость течения на каждой ступени величиной 1 м неизменна При реальном проЛиле изменения скорости по глубине указанное допущение не вызывает погрешности более 3-5%„

Эффективность предлагаемого способ определяется тем, что при простоте применяемого инструмента, по сравнени с прототипом, повышается точность определения скорости и направления подводного течения по глубине водоема. Способ, выполняемый в соответствии с прототипом, вообще не позволяет определить параметры подводного течения,, Скорость течения на поверхности воды может быть определена с погрешностью 30-50%, а направление течения - с погрешностью до 10%, Погрешность же предлагаемого способа не превышает 3-5%.

Следует отметить, что предлагаемый способ удобен и прост, его можно осуществлять с лодки на реках вне зависимости от качества дна, опуская якор сверху на желаемую глубину.

Формула изобретения

Способ определения параметров потока открытого русла, включающий погружение в поток воды маркированных поплавков, соединенных гибкой связью с якорем, и визуальный контроль всплывших поплавков, по которым оце

нивают скорость потока на глубине погружения якоря, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности определения скорости потока воды, поплавки прикрепляют к гибкой связи на фиксированных расстояниях между ними с образованием гирлянды, длина которой превышает максимальную глубину погружения якоря, после чего производят ступенчатое погружение якоря на Фиксированные глубины с одинаковым шагом, затем для каждого положения якоря определяют по количеству всплывших поплавков длину плавающей на поверхности воды части гирлянды, а скорости потока на участке между двумя соседними фиксированными глубинами определяют по следующим зависимостям:

V, - V

Vr7

+ (n-f)Ah - + (п-2)Д&

ah

где Vj - скорость потока на участке от поверхности воды до первого положения якоря, м/с;

Vn - скорость потока на участке от п-1 до п положений якоря; м/с;

h - глубина первого положения

якоря, м; ЛЬ - шаг погружения якоря, м;

V - полученная при испытаниях

в опытном бассейне скорость набегающего потока для i-ro участка между соседними положениями якоря, при которой длина плавающей части гирлянды равна длине ее части, плавающей при изменениях в русле и при соответствующем погружении якоряо

1752848 Л

Использование: для определения скоростей потока воды по его глубине в открытом русле. Сущность изобретения: в поток русла погружают якорь 3 с привязанной к нему гирляндой 4 поплавков. Якорь 3 погружают с по- | мощью каната 1 ступенчато на фиксированные глубины с определенным одинаковым шагом. Визуально определяют длину плавающей на поверхности воды части гирлянды 4, Предварительно в опытном бассейне на тех же Ликсиро- ванных глубинах определяют длины плавающей части гирлянды 4 при различных скоростях передвижения якоря 3„ По определенным в русле плавающим частям гирлянды 4 определяют скорость перемещения якоря 3 в опытном бассейне, которую подставляют в математические выражения, и находят скорость потока воды в русле на участке от исследуемого положения якоря до пре- ; дыдущегоо 3 ил.

Составитель М„ Нисневич Редактор Т, Никольская Техред м.Моргентал . (Корректор И.Шмакова

эаказ 2738

Тираж

ВПИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент. г.Ужгород, ул. Гагарина,101

шз

Подписное