12.7. Визначення витрат води за площею живого перерізу і середньою швидкістю потоку

Витрату обчислюють за формулою

, ( 68 )

де – площа поперчного перерізу, яку визначають за наявним поперечним профілем русла, м²; – середня швидкість течії річки, яку обчислюють за формулою Шезі, м/сек.

Формула Шезі має вигляд

, (69 )

де - коефіцієнт Шезі, м^0,5/с; – гідравлічний радіус, м; – похил водної поверхні.

Похил водної поверхні визначають нівелюванням. При розрахунках максимальних витрат води помітках високих вод, що залашилися на берегах, похил одержують нівелюванням цих міток.

Коефіцієнт Шезі визначають за емпіричними формулами, наприклад за формулою М. М. Павловського

, ( 70 )

де – коефіцієнт шорсткості, який визначають за таблицею М. Ф. Срібного залежно від характеристики русла та заплави [ ]; – гідравлічний радіус; – показник степеня, який визначають за формулою М. М. Павловського

. ( 71 )

Для наближеного обчислення можна користуватися формулами

при

при

12.8. Визначення витрат води способом змішування

Визначення витрат води способом змішування полягає в тому, що в потік вливають розчин будь-якої речовини, найчастіше хлористого натрію, потім на розсташованому нижче за течією створі, після повного змішування цієї речовини з річковою водою, відбираються проби води і визначають концентрацію речовини після змішування.

Для досягнення достатньої точності вимірювання цим способом необхідно вибрати безприливну нешироку ділянку річки з великими швидкостями, без рукавів, проток, мертвих зон і ям.

Існує два різновиди методу змішування:

1. тривалий випуск у річку розчину індикатора з постійною витратою;

2. одноразовий випуск у річку розчину індикатора певного об’єму.

За першим способом в пусковому створі в річку впускають розчин індикатора. Якщо вибрана ділянка відповідає вказаним вище вимогам, то повинна виконуватися умова, що вагові витрати речовини індикатора на пусковому створі і в створі, де проводять виміри, повинні бути рівні між собою, тобто

, ( 72 )

де – витрата води у річці; – концентрація індикатора в річці у попередньому стані; – концентрація розчину; – витрата речовини індикатора; - концентрація індикатора у пробі, взятій на контрольному створі.

З формули ( ) витрата води в річці дорівнює

; ( 73 )

Наведений спосіб дає дуже високі результати, але потребує значною кількості індикатора і громісткого обладнання для його випуску у річку. Тому він не набув широкого практичного застосування.

Другий спосіб передбачає одноразовий випуск розчину солі у річку з розрахунку 1,5-2 кг на 1 м³/с витрати води в річці. Концентрація розчину 2-3 кг. солі на 10 л. води. Розчин виливають в річку в середній її частині на пусковому створі. У контрольному створі через кожні 15с за допогою електровимірювального містка визначають електропро­відність води, яка спочатку різко збільшується, а потім повільно спадає. Відстань між пусковим і контрольним створами повинна бути достатньою ьдля повного перемішування розчину.

Для вимірювання витрати води способом іонного паводка застосовують вимірник витрати води ВВ-52, якій складається з електровимірювального містка, електродної коробки, двох десятилітрових бачків, склянної банки на 20-30 мл і піпетки на 1 мл.

На березі в контрольному створі розташовують електровимірювальний місток, з’єднаний кабелем з електродною коробкою, яку закріпляють на середині річки. Після випуску в річку розчину по шкалі реохорда вимірювального містка кожні 15 с здійснюють відлік відносної електропровідності. Іонни й паводок здебільшого триває близько 10 хв.

Після закінчення спостережень за ходом іонного паводка визначають розрахункову електропровідність (Р_розр) вихідного розчину, для чого піпеткою відбирають 1 мл розчину, вводять його в 10000 мл чистої річкової води і визначають величину відносної електропровідності цього розбавленого розчину. Тоді Р_розр= Р_с 10000.

За даними вимірювань будують графік іонного паводка, на якому по осі ординат відкладають значення відносної електропровідності Р ⁰/₀₀, а по осі абсцис – час ( рис. 2.94).

Витрату обчислюють за формулою

, ( 74 )

де – об’єм розчину, влитого в річку, м³; - розрахункова електропровідність розчину, ⁰/₀₀; - площа графіка іонного паводка, яка визначається за формулою

⁰/_00, ( 75 )

– інтервал часу, який дорівнює 15 с; – сума ординат графіка іонного паводка.

Відносна електропровідність річкової води за час вимірювань може змінитися. Тоді вводиться поправка, з урахуванням якої витрату обчислюють за формулою

, ( 76 )

де - поправка на площу іонного паводка внаслідок зміни електропровідності води в річці.

Поправку обчислюють за формулою

, ( 77 )

де – величина, на яку змінилася електропровідність за час вимірювань⁰/₀₀; - тривалість вимірювань, с .