22.Способы измерения скоростей течения воды.

В ертикали, на которых измеряют местные скорости (скорости в точке), или средние по вертикали u_B называются скоростными вертикалями. Местные скорости на вертикалях измеряют вертушками в 5,3,2 или одной точках в зависимости от глубины h.Основным является трехточечный способ при глубине h=1-1,5м. При глубине h=0,5-1м применяют двухточечный, при h<0,5м – одноточечный. При h=1,5м – пятиточечный.

Среднюю скорость на вертикали определяют по следующим формулам:

5точечный способ: u_B=0,1(u_псв+3u_0,2+3u_0,6+2u_0,8+u_дна), где индекс при скорости указывает глубину от поверхности установки вертушки.

3точечный способ: u_B=0,25(u_0,2+2u_0,6+u_0,8)

2точечный способ: u_B=0,5(u_0,2+u_0,8)

1точечный способ: u_B=u_0,6

О сновными приборами для измерения скоростей в реках и каналах являются гидрометрические поплавки и гидрометрические вертушки. На небольших водотоках и в лабораторных условиях применяют микровертушки, гидрометрические трубки, ультразвуковые датчики.

Гидрометрические поплавки делятся на точечные(измеряют местную скорость u) и интеграционные (измеряют среднюю скорость на вертикали u_В).

Т очечные поплавки делят на поверхностные и глубинные. Поверхностные- это круглые бруски дерева высотой 3-7см или две доски, соединенные накрест, или устройства из пластмассы. Поплавки для видимости снабжают флажками. U_max = L/t. t>=20сек. Глубинные поплавки позволяют определить скорость на глубине.

С помощью поплавка-интегратора измеряют среднюю скорость по вертикали: U_B=(l·v_вспл)/h, где v_вспл- скорость всплытия поплавка по вертикали в неподвижной среде.

Г идрометрические вертушки – наиболее распр. вид приборов для измерения скорости течения воды. Основные элементы вертушки: лопастной винт, корпус для крепления штанги, счётно-контактный механизм, хвостовое оперение. Чем больше скорость течени жидкости, тем быстрее вращается рабочий винт. Зная зависимость n=n(U) и определив число оборотов N за время t можно перейти от n=N/t к U. Вертушки устанавливают на штанге при глубине менее 3м, при глубине более 3м- на тросе.

В гидравлических лотках и на малых каналах используют микровертушки конструкции Рогуновича.

Г идрометрические трубки : их действие основано на связи скорости движения и давления жидкости. При движении жидкости уровень в трубке под влиянием скорости должен подняться на величину, равную скоростному напору: h_изб=u²/2g или с учётом вязкости: : h_изб=u²/2gϕ². Трубка Пито : u=ϕ(2gh_изб)^½, где ϕ- опытный коэффициент, учитывающий к-т вязкости жидкости.

У льтразвуковой измеритель скорости не требует традиционного оборудования. Датчики, позволяющие посылать импульс, устанавливают под свободной поверхностью воды с некоторым смещением по длине потока. Усредненная скорость по ширине потока v_l при погружении датчиков на величину l от свободной поверхности опр. по формуле : v_l=B/2sinαcosα·(1/t₁-1/t₂), где В- ширина потока по верху, t₁,t₂ – время прохождения звуковым импульсом расстояния от А до В и от В к А.

Лазерный измеритель скорости: луч лазера направляется в точку потока, скорость которой надо измерить. В потоке естественная мутность или вводятся мелкие частицы (полистирол, фторопласт, алюминиевая пудра), которые могут рассеивать падающий на них световой луч, который отображается в приёмник светового сигнала. Сигналы можно зарегистрировать самописцем. Лазерные измерители скорости имеют преимущества: не вызывают возмущения в потоке, не требуют тарировки. Используются только в лабораторных условиях.