КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДОВ ВОДЫ

Определение расходов воды открытых водотоков представляет собой одну из основных задач гидрометрических исследований. Измерение расходов воды, наряду с данными водомерных наблюдений, служит основой для вычисления стока реки за период наблюдений [1].

 Методы определения расходов воды подразделяется на:

1. «Скорость – площадь» - путем измерения площадок водного сечения и скоростей в отдельных точках на вертикалях по всей вертикали или для всего водного сечения;
2. «Уклон – площадь» - путем измерения площади водного сечения и определения других гидравлических элементов, характеризующих скорость течения (уклона, коэффициента шероховатости, напора на измерительном устройстве и др.);
3. «Объемный метод» - путем непосредственного измерения мерным сосудом объема воды;
4. «Весовой метод» - путем взвешивания жидкости;
5. «Аэрогидрометрический метод» - путем измерения с самолета таких характеристик, как глубина и скорость;
6. «Химический метод» - путем определения расхода методом смешения.

Рассмотри каждый метод более подробно.

Метод скорость-площадь. Этот метод является наиболее распространенным и основным методом определения расхода воды на реках и каналах.

Предварительно проводят промеры в гидростворе и разбивают живое сечение потока на отдельные площадки скоростными вертикалями, количество вертикалей зависит от ширины реки. Промерных вертикалей должно быть в два раза больше скоростных вертикалей, в зависимости от ширины реки. В качестве приборов для измерения скоростей также применяются поверхностные поплавки, гидрометрические шесты и поплавки интеграторы [2].

При использовании метода «скорость-площадь» гидрометрический створ оборудуют техническими средствами, позволяющими быстро и с необходимой точностью проводить гидрометрические работы при любых уровнях и состояниях водотока. Используют гидрометрические мосты, гидрометрические переправы (люлечные, паромные, лодочные) и дистанционные гидрометрические установки.

Графические способы определения расхода, являются более точными чем аналитические, но и более трудоемкие. Они применяются при наличии обстоятельств, искажающих нормальное распределение скоростей по ширине потока (наличие мертвых пространств, сильной зашугованности и др.).

Для определения расходов воды применяются следующие графические способы:

1. По профилям скоростей
2. По изотахам
3. По горизонтальным профилям скоростей

Объемный и весовой методы. Объемный метод пригоден для очень малых водотоков (ручьи, источники, балки) с расходом до нескольких литров в секунду, где можно измерить непосредственно объем с помощью градуированного мерного сосуда.

Для определения расхода необходимо иметь достаточной емкости мерный сосуд, который устанавливается в специально выбранном месте и перехватывает воду потока.

Поток перегораживается вертикальной стенкой (запрудой), в ней устраивается специальный лоток, желоб или труба, под которую подставляется мерный сосуд. Вода по желобу направляется в мерный сосуд, и по секундомеру определяют время его наполнения.

Мерные сосуды применяются различных размеров, в зависимости от величины расходов и требуемой точности измерения [3]. Определение расхода весовым методом заключается в следующем: количество (масса) жидкости, набранной в бак за время, определяется с помощью взвешивания сначала пустого, а затем наполненного водой бака. Обеспечить необходимую точность измерений можно за счет увеличения объема набираемой воды при увеличении длительности набора. Более точным считается весовой метод.

Определение расходов воды по уклону и живому сечению (уклон – площадь). Расход можно приближенно определить, используя формулу А. Шези. Данная формула предполагает равномерное движение водотока. Равномерным называется такой вид движения, при котором гидравлические характеристики потока не изменяются по длине. Участок реки для такого рода определений должен быть прямолинейным, с однообразным продольным и поперечным профилем. Продольный уклон определяется путем нивелирования двух точек поверхности воды, расстояние между которыми измеряется по берегу реки.

Аэрогидрометрический метод. Аэрогидрометрический метод дает возможность измерения с самолета таких характеристик потока, как глубина, скорость и расход.

С применением буйковой системы, имеющей груз (якорь), к которому прикреплены прочными нитями различной длины два буя. Сброшенная с самолета система буев погружается на дно потока. Оба буя всплывают на поверхность воды и удерживаются нитями на некотором расстоянии друг от друга. Буи должны всегда находиться над поверхностью воды. Среднеквадратическая погрешность измерения глубин этим способом составляет 8….10%.

Метод смешения. В условиях горных рек с бурным течением и дном, загроможденным камнями, определение расхода воды обычными методами затруднительно. Метод смешения состоит в том, что на пусковом створе специально выбранного участка впускают в поток раствор соли, например NaCl, высокой и постоянной концентрации, этот раствор смешивается с водой потока. Ниже по течению, где раствор полностью перемешивается, на контрольном створе берут пробы воды из потока и определяют в них концентрацию соли.

Исходя из предоставленной литературы, стоит отметить, что каждый метод уникален по-своему, но тем не менее благодаря им можно определить точный расход воды. Определение расходов воды открытых водотоков представляет собой одну из основных задач гидрометрических исследований. Измерение расходов воды, наряду с данными водомерных наблюдений, служит основой для вычисления стока реки за период наблюдений.