 |
5.1.3 Построение эпюр осредненных скоростей на вертикали
|
|
|
|
5. 1. 3 Построение эпюр осредненных скоростей на вертикали
Рассмотрим распределение продольных скоростей на различных глубинах вертикали. Если от направления вертикали отложить значения скоростей и соединить их концы плавной линией, то эта линия будет представлять собой профиль скоростей. Фигура, ограниченная профилем скоростей, направлением вертикали, линиями
поверхности воды и дна, называется эпюрой скоростей.
5. 1. 4. Определение средней скорости на вертикали по эпюрам (графический способ, вертушка).
VВ =S/h м/с, где S – площадь эпюры, а h – глубина на вертикали.
1, 3 м\ V1 =0, 166/1, 3=0, 127 м/с
2, 3 м\ V2 =0, 43/2, 3=0, 187 м/с;
2, 35 м\ V3 =0, 791/2, 35=0, 337м/с;
1, 6\ V4 =0, 154/1, 6=0, 1 м/с;
1, 55\ V5 =0, 151/1, 55=0, 1 м/с;
5. 1. 5 Определение элементарных расходов воды
Определить расход можно также следующими способами. Во-первых, если известны расходы воды на вертикалях (в гидрометрии их принято называть элементарными расходами), то расход определится по формуле:
Q = 
dx
где q — элементарный расход, равный произведению средней скорости на вертикали и глубины вертикали, т. е. q=vBh; В —ширина реки.
Во-вторых, если в сечении потока провести (на чертеже) изотахи (линии равных скоростей) и определить площади, заключенные между каждой изотахой и линией уровня воды, то объем модели расхода будет равен:
Q= 
где ω и — площадь, ограниченная изотахой со скоростью и и линией уровня воды; 
— наибольшая скорость в сечении потока.
5. 1. 6 Построение эпюры средних на вертикали скоростей и эпюры элементарных расходов в створе.
Для построения эпюры нам потребуются данные из раздела«Определение средней скорости на вертикали по эпюрам». Исходя из найденных ранее скоростей определяем расходы q:
|
|
|
q1=0, 127*1, 3=0, 166м3/с;
q2=0, 187*2, 3=0, 43 м3/с;
q3=0, 337*2, 35=0, 791 м3/с;
q4=0, 1*1, 6=0, 154 м3/с;
q5=0, 1*1, 55=0, 151 м3/с;
Откладываем на миллиметровой бумаге значения скоростей и расходов.
5. 1. 7 Графоаналитический способ
В этом способе интегрирование заменяется измерением площади эпюры элементарных расходов планиметром или палеткой.
Элементарный расход q выражается аналитически интегралом:
Графически элементарный расход представляет собой площадь эпюры скоростей на вертикали. Элементарный расход на каждой вертикали может быть определен путем измерения площади эпюры скоростей планиметром или палеткой.
Средняя скорость течения для каждой вертикали определяется делением площади эпюры скоростей (или, что то же, элементарного расхода) на глубину вертикали. Площадь эпюры элементарных расходов, построенная для всего живого сечения, равна полному расходу воды.
Для вычисления расхода выполняют ряд графических построений. Работа производится в такой последовательности:
1) на листе миллиметровки стандартного размера вычерчивают профиль поперечного сечения реки и наносят расчетный уровень;
2) на том же листе вычерчивают эпюры скоростей для каждой вертикали в том же вертикальном масштабе, что и на профиле;
3) вычисляют средние скорости течения на вертикалях делением площади эпюры скоростей на рабочую глубину вертикали; площади эпюр определяют планиметром или палеткой;
4) строят эпюру средних скоростей; для этого над профилем по линиям соответствующих скоростных вертикалей откладывают от линии уровня воды значения средних скоростей и по полученным точкам проводят плавную линию; с эпюры снимают значения средних скоростей для каждой промерной вертикали и проставляют в соответствующую строку под профилем; масштаб скоростей на всех эпюрах принимается одинаковым;
|
|
|
5) вычисляют элементарные расходы для всех вертикалей, скоростных и промерных; для этого значения средних скоростей умножают на глубины; полученные значения элементарных расходов вписывают в соответствующую строку под профилем;
Схема к аналитическим формулам определения элементарного (а) и полного (б) расхода
6) строят эпюру элементарных расходов, для этого полученные значения элементарных расходов откладывают вверх от линии уровня на каждой вертикали и по полученным точкам проводят плавную линию;
7) вычисляют расход воды, для этого измеряют площадь эпюры элементарных расходов планиметром или палеткой.
Строится эпюра qф=Vвh и разбивается на участки для удобства нахождения площади:
S1 = 0, 875 м
S2 = 2, 24 м
S3 = 0, 42 м
S4 = 0, 36 м
S5 = 0, 75 м
|
|
|
