Способ измерения расхода воды в реке

 

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения расхода воды в реках. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет размещения измерительного горизонта на глубине, выбираемой на основе предварительных измерений сечения русла и уровня воды в реке. Измеряется глубина по всему поперечному сечению русла реки, средняя по ширине потока скорость течения. Приведены зависимости, по которым расчитываются глубина измерительного горизонта и расход воды в реке.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15 27 А1 (511 4 С 01 F 1/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц v„(x,ó) dx dy;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ll+IT СССР (21) 4176391/24-10 (22) 04.01,87 (46) 07,09 89. Бюл, В 33 (7l) Государственный гидрологический институт .(72) А.И.Затыльников (53) 621.646(088,8) (56) Грани гидрологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980, с. 154.

Карасев И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов, — Л,: Гидрометеоиздат, 1980, с, 151. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВОДЫ

В РЕКЕ

Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для иэу мерения расхода воды в реках.

Цель изобретения — повьш ение точности измерения расхода воды.

Сущность способа заключается в следующем.

Как известно, расход воды может быть получен иэ выражения где F — площадь сечения потока по линии измерительного створа; х,у — координаты принятой системыl ч (х у) — составляющая вектора скоа рости течения, нормальная к плоскости сечения реки по измерительному створу, Распределение скорости по ширине потока допустимо представить в виде формулы Шези-Маннинга, в соответст2 (57) Изобретение относится к гидрометрии и может быть использовано для измерения расхода воды в реках, Цель изобретения — повьппение точности— достигается за счет размещения измерительного горизонта на глубине, выбираемой на основе предварительных измерений сечения русла и уровня воды в реке. Измеряется глубина по всему поперечному сечен ею русла реки, средняя по ширине потока скорость течения.

Приведены зависимости, по которым рассчитываются глубина измерительного горизонта и расход воды в реке, вин с которой скорость пропорциональна глубине h f

Распределение скорости по глубине потока допустимо представить в виде квадратической параболы без линейного члена, Следовательно, распределение скорости по площади сечения имеет вид

И$ vZ ч(х у) = h (х) а+Ь - ——

1, (х) (2) где а и b — - коэффициенты параболы, принятые постоянными по всему сечению и имеющие размерность м /с.

el 3

Измерение скорости при помощи ультразвукового измерителя позволяет составить одно уравнение для определения коэффициентов параболы, Для составления второго уравнения используется гидравлически обусловленная связь между поверхностной и донной скоростями. Поверхностная ско.1506278 рость v (x) может быть получена иэ уравнения (2) при y=O:

v (х) = ah (х), 2/Э

Донная скорость v (х) получается при y=h(x):

v (х) = h (х) (а+Ь).

Отношение донной скорости к поверхности К равно 10

К = - - = 1+- ч(х b, У v,(x)

Иэ уравнения 2 скорость, замеренная ультразвуковой системой v при!5 установке гидроакустических преобразователей на глубину h, равна в

1 1э h — h (х) а+Ь dx; ц в h2(x) 20

В а1в bh..ã - Р ч =- ) h (х) dx+ - — - "-) h (x)dx.

Я=в ) в

В 1

2Л (4(>

Обозначив (h (х)ба=А, Л (x)dx= )б

0 о

=D, получают следующую систему уравнений:

Bv = аА + bh, D;

0 = (1-K ) а+Ь.

После определения коэффициентов а и Ъ и интегрирования выражения (2) в соответствующих пределах выражение для определения расхода принимает 35 вид

h )1 ЗП (4) hr

Подставляя значение h из (4) в формулу (3), получают формулу для вычисления расхода воды в реке

Q = — й. 1 h (x)dx

Яч 51э

А

6

Q = Bv -и†(5)

° J h (x)dx о

В полученном выражении (5) для вычисления расхода отсутствует коэффициент К(, устанавливаемый априорно иэ гидравлических соотношений, следовательно, повьппается точность измерения оасхода. формула и э о б р е т е н и я

Способ измерения расхода воды в реке, заключающийся в измерении средней по ширине потока скорости течения ультразвуковым измерителем скорости и измерении глубины русла, о т л ич а ю шийся тем, что> с целью повьппения точности, иэмеряют глубины по всему поперечному сечению русла реки, среднюю по ширине потока скорость течения на глубине где f — ширина реки по линии измерительного створа, Одним из источников погрешности при определении расхода является не- определенность коэффициента К . 45

Задаваясь целью установить гидроакустические преобразователи на такой глубине, на которой значение Q, определяемое иэ формулы (3), не зависит от К, получают оптимальную глубину установки гидроакустических преобразователей

Q=vB где h(x) 6 а расход в

2+К,(Ьвй эависимост

Qg) з, з(1-к )ж (3) оды в реке определяют по и

j h (x) dx

)

I h (х) dx

0 глубина потока на расстоянии х от берега;. средняя по ширине потока скорость течения; ширина реки по линии измерительного створа; измерительная база ультразвукового измерителя скорости.