3.2. Порядок выполнения работы

Задание 1.

Определите (по карте масштаба ……… лист………) длину произвольно выбранной реки и длину ее притоков. Измерение производить либо циркулем с постоянным раствором, либо усовершенствованным курвиметром КС.

Задание 2.

Вычислите коэффициент извилистости реки и ее притоков. Коэффициент извилистости реки – отношение длины реки к кратчайшему расстоянию между истоком и устьем. Коэффициент извилистости определяется по формуле:

,

где К_и – коэффициент извилистости, L – длина реки, В – кратчайшее расстояние между истоком и устьем.

Кратчайшее расстояние между истоком и устьем измеряют по прямой линии с помощью линейки.

Задание 3

Постройте гидрографическую схему речной системы. Схему строят в определенном масштабе. Главную реку обозначают в виде прямой горизонтальной линии, длина которой соответствует длине реки в определенном масштабе. Притоки обозначают также в виде прямых линий, проведенных к линии главной реки под углом 45^о. Длина притоков, так же как и расстояние их устья от устья или истока главной реки, откладывают в масштабе (рис.7).

Рис.7. Гидрографическая схема р. Коломенки

Задание 4

Вычислите средний уклон реки по формуле

,

где I_o - средний уклон реки, Н_в - высота верховий реки, Н_н- высота низовий реки, L – длина реки.

Задание 5

Вычислите площадь бассейна реки любым из известных способов.

Задание 6

Определить густоту речной сети бассейна реки по формуле

,

где K_r - коэффициент густоты реки, - суммарная длина всех рек бассейна, f – площадь водосбора реки.

Занятие № 4

Тема: Определение расхода воды и вычисление скоростей течения

Цель: изучить особенности расчета расходов воды и скоростей течения различными способами

4.1. Общие положения

Водоносность рек является важнейшей их характеристик кой, на основании которой можно решать вопросы их использо­вания.

Показателем водоносности рек является расход — объем воды в кубических метрах, протекающий в секунду через данное водное сечение потока. Вычисляется расход воды по формуле:

,

где Q – расход воды в реке (м³/сек), V_cp — средняя скорость течения (в м/сек); — площадь водного сечения (в м²).

Работы по определению расхода воды сводятся: 1) к про­мерам глубин (в данном створе) и вычислению площади вод­ного сечения и 2) определению скоростей течения и вычисле­нию средней скорости потока в водном сечении.

Скорости течения при наличии вертушки определяются по промерным вертикалям и средняя скорость движения потока может быть вычислена по годографу (эпюре) скоростей.

Определение расхода воды поверхностными поплавками (менее точное, чем определение расхода гидрометрическими, вертушками), обычно применяется при рекогносцировочных исследованиях либо в случае, когда скорости настолько незначительны, что лопасти вертушки не вращаются.

Для определения расхода воды поверхностными поплав­ками выбирается участок реки, по возможности отвечающий следующим условиям:а) участок реки должен быть прямым, характерным для исследуемой реки, берега — не заросшими кустарником;б) русло корытообразное, не заросшее водной растительностью; в) течение по возможности параллельноструйное;г) не должно быть подпора (от плотин и притоков).

Рис. 8. Схема разбивки створов

На избранном участке реки (в экспедиционных усло­виях работ) прокладывают магистраль параллельно направ­лению течения, а на прямом участке реки — параллельно ли­нии уреза воды.

Под прямым углом к магистрали разбивают 3 створа — средний створ (основной) и на равных расстояниях от сред­него — верхний и нижний створы. Расстояние между створами берется, примерно, равным от 20 до-25 V (V — наиболь­шая скорость течения воды, в м/сек) (рис.8).

На среднем створе, над поверхностью воды, натягивает­ся трос, размеченный через 1 м (на высоте, не мешающей проходу поплавков) и закрепленный на берегах. При ширине реки более 100—200 м, а также при значительных скоростях течения, трос не натягивается, а положение промерных точек и поплавков, проходящих через створ, определяется посред­ством инструментальных засечек.

Уровень воды измеряется в начале и конце работ водо­мерной рейкой с точностью до 1 см. Все сведения фиксируются в специальном журнале.

Положение промерных вертикалей определяется в мет­рах от постоянного начала (магистрали, или урезов правого или левого берегов).

Промеры глубин в метрах производятся по среднему (основному) створу по натянутому тросу. Расстояние между промерными вертикалями зависит от ширины реки и степени и точности работы. Данные промеров заносятся в журнал с точностью, до 0,01 м при глубинах до 4,99 и до 0,1 м при глубинах 5 и более м.

Для измерения скоростей течения по всей ширине реки выше верхнего створа забрасывают поочередно поплавки (на­пример, деревянные кружки диаметром 10—20 см и толщи­ной 2—5 см), обозначая их порядковыми номерами.

По секундомеру отмечают время в момент прохождения поплавком верхнего и нижнего створа и вычисляют продолжительность хода по­плавков в секундах, время, в течение кото­рого каждый поплавок проходит расстояние между верхним и нижним створами.

На среднем створе по размеченному тросу отмечают место прохождения каждого поплавка в метрах от постоян­ного начала (магистрали или уреза) и заносят в журнал.

Поплавки разбивают а группы по графику, где по горизонтальной оси откладывают расстояния в метрах от постоянного начала до места прохождения поплав­ками среднего створа, а по вертикальной оси — продолжи­тельность хода поплавков в секундах между верхним и ниж­ним створами. Около каждой нанесенной точки отмечается номер поплавка.

В группу объединяются поплавки, близкие друг к другу по месту прохождения через средний (основной) створ.

Поплавки, резко отклоняющиеся по продолжительности хода (свыше 10% от ср. арифм. группы), отбрасываются.

Каждой группе дается порядковый номер: I, II, III, IV и т. д., слева направо.

Для каждой поплавочной группы определяются центры тяжести, т. е.:

а) средняя продолжительность хода (в секундах) поплав­ков труппы по формуле:

,

где =t₁+t₂+…….+t_n — суммарная продолжительность хода поплавков группы между верхним и нижним створами; N - число поплавков в группе;

б) среднее, расстояние от постоянного начала (в м) по формуле

,

где =l₁+l₂+……+l_n - сумма расстояний от постоян­ного начала (в метрах) до места прохождения каждого по­плавка через средний створ; N - число поплавков в группе.

Средняя поверхностная скорость поплавков группы вы­числяется по формуле

,

где L — расстояние между верхним и нижним створами; t_ср — средняя продолжительность хода поплавков группы.

После проведения измерений приступают к непосредственным вычислениям расхода воды.

4.2. Ход работы

Задание 1

Вычислите среднюю скорость движения воды в потоке по данным промера гидрометрической вертушкой. Для этого постройте годограф скоростей по данным таблицы 7.

Таблица 7