Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 9
РУСЛОВЫЕ ИЗЫСКАНИЯ
Количество воды в руслах рек, в озерах и водохранилищах, в грунте подвержено постоянным и непрерывным изменениям.
Для решения практических вопросов необходимо иметь
данные наблюдений за гидрологическими явлениями
за периоды времени от 10 до 50 лет.
Для изучения режима водных объектов на территории России организованы наблюдения на пунктах, называемых гидрометеорологическими станциями или постами.
Водные изыскания
Наряду с государственными и ведомственными постами изучение вод ведется путем организации отдельных экспедиций.
В составе таких исследований :
Водные изыскания - это осуществляемое экспедиционными
методами изучение водных объектов.
Станции фонового мониторинга
Осуществляют контроль и наблюдение за уровнем загрязнения внешней среды.
4.1 Строительные изыскания
Производятся в связи с проектированием и строительством гидротехнических, воднотранспортных сооружений (портов, набережных, каналов, судоремонтных заводов и т.д. )
4.2 Эксплуатационные изыскания
Проводятся с целью
определения состояния водного объекта (судового хода, береговой и плавучей обстановки); выполняются специализированными изыскательскими партиями, за каждой из которых закреплен определенный участок реки.
Публикации гидрологических данных
Основными источниками информации по гидрологическому режиму служат следующие издания:
1. 1933–1940 гг. – Государственный водный кадастр (ГВК). Это первая крупная работа по обобщению всех имеющихся материалов гидрологических наблюдений и исследований, проведенных на водных объектах страны.
2. с 1936г. – Гидрологические ежегодники, явились продолжением первого издания
3. с 1960г. – Новый водный кадастр.
Справочник по климату районов
Типы гидрологических постов
Наблюдения за уровнями воды заключаются в периодической или непрерывной фиксации высоты уровня в определённых пунктах водного объекта.
Гидрологическим постом
называется пункт на водном объекте, оборудованный устройствами и приборами для проведения систематических гидрологических наблюдений.
Уровень воды –
высота водной поверхности над условной горизонтальной плоскостью, называемой
плоскостью нуля графика гидропоста.
Плоскость нуля графика г/поста назначается ниже самых низких уровней
за многолетний период времени.
Ноль гидропоста –постоянная плоскость. От нее производится отсчет
уровней воды (,см) .Ноль поста имеет отметку в абсолютной системе высот (уровень Балтийского моря -Крандштатский футшток).
По конструкции посты делятся на:
1. Реечные
2. Свайные
Реечный пост представляет деревянную или металлическую рейку, прикреплённую вертикально или наклонно к стенке набережной,
плотины, опоре моста,
на свае, в ковше котлована и т.д.
Реечный пост с вертикальной рейкой
Н = bp + h
Определение отметок (высот)
уровней воды
ZH = Zo + H,
где Zo–отметка нуля гидропоста(м);
Н - уровень воды (м).
Отметки вычисляются относительно уровня Балтийского моря в метрах.
hi – превышение головы i-ой сваи над нулем гидропоста-приводка сваи, см.
На первую затопленную сваю (в примере свая №2) устанавливается переносная рейка длиной 1 м.
Уровень воды
определяется по формуле:H = bp + hi,
где
bp – отсчёт по рейке, см
hi – приводка i-ой сваи, см.
На чертеже Н = b2+h2
Свайный пост состоит из ряда свай, забитых нормально к реке
на пологом берегу,
оборудуется железобетонными, металлическими сваями,
имеющими винтовую нарезку.
Переносные рейки могут быть деревянными или металлическими из дюралюминиевой трубки диаметром 25 мм с деревянной ручкой марки ГР-104
или ромбовидного сечения ГР-23
Приборы для измерения скорости
Приборы для измерения скорости течения отличаются большим конструктивным разнообразием. По характеру контакта прибора с потоком приборы для измерения скорости течения можно подразделить на три группы:
Поплавками можно измерят скорость в поверхностном слое, на различных глубинах и среднюю скорость на вертикали. Соответственно этому различают поплавки поверхностные, глубинные и интеграционные.
Наиболее проста конструкция поверхностных поплавков (рис.1).
рисунок 1
Чаще всего они представляют собой деревянные цилиндры, отпиленные от бревен диаметром 8 – 30 см в виде «кружков» высотой 2 – 7 см; более совершенны поплавки в виде крестовин из деревянных или пенопластовых досок с подвешенным грузом.
Vi = L / ti,
где ti –время движения поплавка между
створами в секундах;,
L – расстояние между начальным и конечным створами,м.
Рис.2
Рис.3
рис.4
V = a + b n,
или
а-начальная скорость
Определение расхода воды
РАСХОД ВОДЫ _ это количество воды, проходящее через поперечное сечение русла в единицу времени (секунду), куб.м/c
ОСНОВНАЯ фОРМУЛА
,(м3 /с)
Аналитический способ определения расхода воды
Исходные данные:
B-ширина русла;
h1 ,h2 ,h3 -глубины на вертикалях;
b1 ,b2 ,b3 -расстояние от берега(уреза воды) до скоростных вертикалей.
Определить: расход(Q),
ср.глубину (hср), среднюю скорость (Vср).
Порядок расчета:
1)Детальным способом измеряются вертушкой и вычисляются скорости в точках по уравнению вертушки
V = a + bn
где a, b – коэффициенты вертушки,
n – частота вращения винта, об/с.
n=, где n-количество оборотов за время t.
Для пяти-точечного способа берутся следующие
точки:
При разных условиях используются двух и трёх-точечные способы измерений.
2)Определяется средняя скорость на вертикали
V =0.1(Vn +3V0,2 +3V0,6 +2V0,8 +Vд ).
Получаем Vср1, Vср2 ,Vср3 - средние скорости на вертикалях.
3) Находится средняя скорость между вертикалями
Для береговых частей
K- коэффициент, меньше 1, для прибрежной зоны, зависит от формы берега:
-для отвесной бетонной стены 0,9;
- для пологой 0,6-0,8
Для средних частей
и так далее.
4) Вычисляются площади между вертикалями
и так далее.
5) Определяются частичные расходы между вертикалями
,м3 /с
6) Определяется полный расход путем суммирования частичных расходов между вертикалями
, м3/с
РАСХОД НАНОСОВ
РАСХОД НАНОСОВ –
количество наносов, проходящих через живое сечение русла в единицу времени, г/с или кг/c.
По способу перемещения:
взвешенные и донные
Определение расхода наносов
Для определения расхода взвешенных и донных наносов используют емкости,
называемые батометрами.
Их опускают в поток, выдерживают определенное время, и после извлечения из потока производится обработка отобранных проб.
Типы батометров:
А) батометры для взвешенных наносов:
1) мгновенного наполнения (батометр Жуковского)
2) длительного наполнения –
батометр-бутылка на штанге
модернизированный батометр-бутылка
на штанге
3) вакуумный батометр
- основан на принципе засасывания проб
воды за счет разрежения воздуха,
создаваемого насосом в вакуумной камере
Б) батометры для влекомых (донных) наносов:
1) для мелких наносов (песок, мелкий гравий)
батометр Г. И. Шамова
Прибор Полякова
2) для крупных наносов – сетчатые батометры
Обработка проб взвешенных наносов
Она заключается в отделении частиц наносов от воды, определении массы наносов в пробе.
Этапы обработки проб:
Фильтрование
может быть:
а) автоматическое
б) с предварительным отстаиванием
в) с применением коагулянтов (CaCl)в 1л – 10мл
г) под давлением
г) под давлением (прибор Куприна)
Высушивание проводится в сушильных шкафах или термостатах при t = 105-110ºС в течение 5 часов
Взвешивание: охлажденные фильтры с осадками взвешивают на аналитических весах
с точностью до 0,0001г.
Вес наносов в граммах определяют
Р = Р(фильтра с наносами) – Р(фильтра чистого)
Определение мутности
ρ = Р / А [г/cм3] = Р·106/А [г/м3]
где Р - вес наносов в пробе, г;
А - объем пробы,см3
Способы взятия проб на мутность:
точечный способ
а) детальный (5 точек –п.,0,2; 0,6; 0,8; д.);
б) двухточечный (0,2; 0,8 );
в) одноточечный (0,6 );
суммарный способ
пробы сливают в один и тот же сосуд и определяют мутность всей пробы;
интеграционный способ
берут одну пробу по всей глубине путем плавного перемещения батометра от поверхности до дна и обратно
– от дна до поверхности.
Определение расхода взвешенных наносов
Расходы при измерениях многоточечным (детальным) способом вычисляют графическим методом, а измеренные основным (двухточечным, одноточечным), суммарным и интеграционным способами – аналитическим методом.
Расход наносов измеряется с одновременным измерением расхода воды.
При любом способе вычисления расхода взвешенных наносов :
для всех проб определяют мутность
(в каждой точке);
Аналитический способ
1) вычисляют единичные расходы наносов в отдельных точках на вертикали
α(.) = V(.) · ρ(.), г/м²с
2) определяют средние единичные расходы на вертикали
αср = 0,1(αп + 3α0,2+ 3α0,6+ 2α0,8+ αдн), г/м²с
(для 5-и точек)
При 1(.) αср = α0,6 (при малых глубинах)
При 2 (.) αср = 0,5(α0,2 + α0,8)
При 3 (.) αср = (α0,15+ α0,5 + α0,85)/3
( в зарастающих руслах)
3) вычисляют средний расход наносов между вертикалями α'ср, например:
между берегом и 1-ой вертикалью
α 'ср=αср·к,
(коэффициент к зависит от крутизны берега)
между 1-ой и 2-ой вертикалями
α ' ср= (αср1+αср2)/2
4) по поперечному сечению определяют площади между вертикалями wi,м²
5) вычисляют частичные расходы между вертикалями
r =α 'ср·ω,г/с
6) определяют полный расход наносов
R=∑r, г/с или кг/с
При малой мутности потока, когда пробы объединяют по всему живому сечению в одну
пробу, расход вычисляют по формуле
R =0,001 ρср·Q,кг/с
где ρср – средняя мутность потока,г/ м³;
Q- расход воды, м³/с.
7) определяют среднюю мутность в сечении pср= R/Q,[г/м3]
ИЗМЕРЕНИЕ И ВЫЧИСЛЕНИЕ РАСХОДА ВЛЕКОМЫХ (донных) НАНОСОВ
После подъема батометра на поверхность наносы из ловушки переводят в ванночку (таз), а из нее в мерный сосуд для измерения объема пробы. Затем наносы высушивают на воздухе, упаковывают в специальные мешочки и передают в лабораторию для механического анализа. При измерении расхода влекомых наносов, состоящих из крупных фракций (гравия, гальки), объем проб не определяют, а остальные, операции выполняют так же, как и для песчаных наносов.
Механический анализ наносов состоит в определении общей массы наносов в каждой пробе и в разделении наносов по фракциям. Взвешивание влекомых наносов производится на химико-технических весах с точностью до 0,01 г. Частицы крупностью более 0,25 мм разделяют на фракции посредством их просеивания через стандартный набор сит с диаметрами отверстий 10; 5; 3; 2; 1; 0,5 и 0,25 мм. При просеивании сита составляют в колонку в порядке убывания размера их отверстий сверху вниз. На верхнем сите остаются наносы диаметром более 10 мм (если они есть), на нижнем — частицы, относящиеся к фракции 0,25< d <0,5 мм.
Выделенные фракции наносов взвешивают и массы их выражают в процентах к общей массе наносов в данной пробе.
Расход влекомых наносов вычисляют аналитическим или графическим способом.
Независимо от принятого способа элементарные массовые расходы наносов, г/мс,
для каждой вертикали подсчитывают по формуле
r = 100 Р / t · в,
где Р — средняя масса наносов на вертикали, г;
t — продолжительность выдержки батометра на дне реки с;
в — ширина входного отверстия батометра, см.
Аналитический способ
Полный массовый расход влекомых наносов, кг/с, вычисляют по формуле
Rдон =0,001[0,5rЭЛ.1· b0 +0,5(rЭЛ.1+ rЭЛ.2) · b1 +…
+0,5(rЭЛ.n-1+ rЭЛ.n) · bn-1 +0,5 rЭЛ.n · bn-1],
где rЭЛ.1,…, rЭЛ.n – элементарные расходы влекомых наносов на вертикалях, г/мс;
b1, … , bn-1 — расстояния между вертикалями, м;
b0 и bn — расстояния между крайними вертикалями и урезами или границами полосы движения наносов, м.
Графический способ
На поперечном профиле реки строят эпюру распределения элементарных расходов влекомых наносов по ширине.
Площадь эпюры планиметрируют.
Значение площади эпюры численно равно величине полного расхода влекомых наносов.
Rдон = ∫ rэл db = Fэп.rЭЛ.
Намётка - шест длиною 3 - 6 м, размечен краской через 10 см.
Лот - груз удлинённой формы, массой от 3 до 6 кг, прикреплённый к концу лотлиня - троса, размеченного марками из кожи или пластика через 10 см.
Поперечное сечение русла
измерения скорости в 5точках:
поверхность 0,2; 0,6; 0,8; дно
Поперечное сечение русла
V
ср1
V
ср2
V
ср3
ср4